Устройство для сигнализации о пробое диодов преобразователя

 

Изобретение предназначено для получения в процессе работы информации о техническом состоянии диодов. Устройство содержит реле, ключевые элементы, световые индикаторы, кнопку, измерительные цепи, образованные из диода, конденсатора, двух резисторов, диодные мосты и тиристоры. Новизна устройства характеризуется тем, что оно имеет диодные мосты и тиристоры. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам защиты силовых полупроводниковых преобразователей и предназначено для получения в процессе их работы информации о техническом состоянии диодов.

В качестве аналогов приняты следующие устройства.

Известно устройство с индикатором пробоя, выполненным в виде реле, которое включено в диагональ моста, который образован контролируемыми диодами и резисторным делителем напряжения. Такое устройство имеет неудовлетворительную помехозащищенность, т. к. при скачкообразных изменениях напряжения в цепях диодов возможны ложные срабатывания реле.

Известно также устройство, имеющее разделительные диоды, тиристорный ключ, резисторный делитель напряжения, трансформатор и измерительные цепи, каждая из которых состоит из диода, конденсатора с зарядным и разрядным резисторами. Благодаря использованию измерительных цепей это устройство является помехозащищенным. Однако оно имеет большое количество элементов и поэтому сложно в исполнении.

В качестве ближайшего прототипа принято устройство, которое имеет измерительные цепи, полупроводниковые ключевые элементы (динисторы), реле, световые индикаторы и кнопку. Недостаток прототипа в том, что он имеет избыточное количество реле и ключевых элементов. Контакты реле находятся под низким потенциалом цепей управления и под высоким потенциалом напряжения контролируемого преобразователя. В результате этого известное устройство имеет сложную схему и неудовлетворительную надежность.

Сущность изобретения заключается в том, что известное устройство дополняют диодными мостами и тиристорами. При наличии диодных мостов уменьшается количество ключевых элементов и реле, которые являются более сложными устройствами по сравнению с диодами дополнительных мостов. Использование совместно с реле тиристоров обеспечивает более легкие потенциальные условия работы реле. В результате этого достигается технический результат, который характеризуется упрощением и повышением надежности.

На фиг. 1 и 2 показана принципиальная электрическая схема устройства.

Преобразователь (фиг. 1) выполнен по трехфазной мостовой схеме и имеет выводы 1 для соединения с источником трехфазного переменного напряжения, положительный (+) и отрицательный (-) выводы 2 для подключения нагрузки (не показана) и диоды 3, являющиеся объектами контроля. Устройство сигнализации содержит измерительные цепи 4 (фиг. 1), количество которых равно числу последовательно соединенных диодов преобразователя, блоки 5 и 6 сравнения напряжения (фиг. 1) и блок 7 индикации (фиг. 2). Каждая измерительная цепь 4 имеет диод 4.1, первый 4.2 и второй 4.3 резисторы, конденсатор 4.4. Блок 5 (6) содержит диодный мост 5.1 (6.1), однополярный ключ 5.2(6.2) и реле напряжения 5.3 (6.3) с замыкающим контактом 5.4 (6.4), который включен в цепи блока индикации. Блок 7 имеет клеммы 7.1 для подключения к источнику постоянного напряжения управления, кнопку 7.2 с размыкающим контактом, тиристоры 7.3 и 7.4, световые индикаторы 7,5 и 7.6, фиксирующие реле 7.7 и 7.8 с размыкающими контактами 7.9 и 7.10 соответственно, которые включены в цепи блоков 5 и 6, и резисторы 7.11, 7.12.

Функции ключей 5.2 и 6.2 (фиг. 1) выполняют динисторы. Эти ключи могут быть выполнены и на других элементах, например на тиристорах. Ключи 5.2 и 6.2 имеют напряжения включения, превышающие напряжения срабатывания реле 5.3 и 6.3. Катушки реле 5.3 и 6.3 имеют изоляцию относительно контактов 5.4 и 6.4, которая должна выдерживать напряжение преобразователя. Реле 7.7 и 7.8 выполнены с одним контактом 7.9 и 7.10, изоляция которого по отношению к катушке реле должна выдерживать напряжение преобразователя. Устройство сигнализации может быть использовано для контроля преобразователя, который выполнен по схеме, имеющей общие точки соединения диодов. Этим требованиям отвечают большинство схем выпрямления (мостовая, трехфазная нулевая и т. п. ).

Следует отметить, что устройство сигнализации можно выполнить с одним фиксирующим реле (в прототипе реле 13.1 с контактами 13.2-13.4), имеющим несколько контактов. Один из этих контактов включен в цепь катушки фиксирующего реле, обеспечивает его самоблокировку и находится под низким напряжением управления. Остальные контакты фиксирующего реле включены в цепи блоков сравнения напряжения, подключенных к силовым цепям преобразователя, и находятся под высоким напряжением. При таком исполнении устройства сигнализации потребуется одно фиксирующее реле, у которого изоляция между отдельными контактами и между катушкой и контактами рассчитана на рабочее напряжение преобразователя. Это потребует усложнения реле, затруднит использование серийных реле, понизит надежность.

При использовании фиксирующего реле с одним контактом, как это предлагается, требуется обеспечить высоковольтную изоляцию между катушкой и контактом. Такую высоковольтную изоляцию обеспечить проще чем высоковольтную изоляцию между отдельными контактами реле. Самоблокировку фиксирующих реле (функции их вторых контактов) с одним контактом обеспечивают тиристоры, включенные в цепь катушек этих реле.

Сопоставим по количеству элементов устройство по прототипу и предлагаемое устройство.

Применительно к преобразователям с одним трехфазным диодным мостом предлагаемое устройство имеет следующие функционально обязательные элементы: измерительные цепи, количество которых равно числу диодов преобразователя, два диодных моста, два однополярных ключа, два реле напряжения, два фиксирующих реле и два тиристора. Если это устройство выполнить с меньшей надежностью (одно фиксирующее реле), то количество его элементов уменьшится на одно фиксирующее реле и на два тиристора.

Применительно к аналогичному преобразователю известное устройство имеет такое же количество измерительных цепей, шесть однополярных ключей, три реле напряжения, три фиксирующих реле и три тиристора. Вариант такого устройства с меньшей надежностью имеет меньшее количество элементов на два фиксирующих реле и на три тиристора.

Сравнение обоих устройств показывает, что в варианте с большей надежностью введение в схему двух мостов 5.1 и 6.1 с 12 диодами позволяет исключить из схемы 4 однополярных ключа, одно фиксирующее реле, один тиристор и одно реле напряжения. В варианте с меньшей надежностью использование 12 дополнительных диодов позволяет исключить из схемы 4 однополярных ключа. Из сопоставления обоих устройств следует, что эффект упрощения выражается в том, что менее надежные и более дорогостоящие элементы (реле, тиристоры, динисторы) заменяются более надежными и дешевыми элементами (диодами).

Устройство работает следующим образом.

В процессе работы контролируемого преобразователя к его диодам 3 периодически прикладывается обратное напряжение. Под действием этого напряжения конденсаторы 4.4 измерительных цепей 4 заряжаются через диоды 4.1 и резисторы 4.2. В интервалы времени, когда диоды 3 проводят ток и обратное напряжение на них отсутствует, происходит разряд конденсаторов 4.4 только через резисторы 4.3, т. к. диоды 4.1 измерительных цепей 4 препятствуют разряду конденсаторов 4.4 через диоды 3 преобразователя. Напряжение конденсаторов 4.4 имеет одинаковую величину и полярность, которая показана на схеме фиг. 1. Если происходит изменение переменного напряжения, которое поступает на выводы 1 преобразователя, то пропорционально этому напряжению меняются обратное напряжение диодов 3, напряжение конденсаторов 4.4 и сохраняется равенство напряжений конденсаторов 4.4. При отсутствии пробитых диодов 3 напряжения конденсаторов 4.4 равны, уравновешивают друг друга и напряжение на выходе мостов 5.1 и 6.1 отсутствует.

При пробое одного или нескольких диодов 3, цепей, которые соединены с положительным (отрицательным) выводом 2 преобразователя, нарушается равенство напряжений конденсаторов 4.4, на выходе моста 5.1 (6.1) появляется напряжение, которое прикладывается к ключу 5.2 (6.2) и достигает напряжения его включения. После этого ключ 5.2 (6.2) замыкает цепь и выходное напряжение диодного моста 5.1 (6.1) прикладывается к катушке реле 5.3 (6.3), которое срабатывает и замыкает свой контакт 5.4 (6.4). После этого появляется ограниченный сопротивлением резистора 7.11 (7.12) ток в цепи управляющего электрода тиристора 7,3 (7.4), тиристор 7.3 (7.4) включается, срабатывает фиксирующее реле 7.7 (7.8), размыкает контакт 7.9 (7.10) и загорается световой индикатор 7.5 (7.6), указывая на наличие пробитых диодов 2. Размыкание контакта 7.9 (7.10) фиксирующего реле 7.7 (7.8) сопровождается отключением реле напряжения 5.3 (6.3), размыканием его контакта 5.4 (6.4) и прекращением тока в цепи управляющего электрода тиристора 7.3 (7.4). После этого тиристор 7.3 (7.4) остается включенным и каких-либо изменений в цепях блока 7 индикации не происходит.

В таком состоянии блок 7 находится до момента нажатия кнопки 7.2. После ее нажатия снимает напряжение с блока 7, его тиристоры выключаются, реле отпадают, световые индикаторы прекращают светиться. Далее, когда кнопка 7.2 отпускается и ее контакт замыкается, то в блок 7 подается напряжение и при отсутствии пробитых диодов 3 тиристоры 7.3 и 7.4, реле 7.7 и 7.8 не включаются и световые индикаторы 7.5 и 7.6 не загораются. После этого устройство сигнализации переходит в исходное состояние и готово к повторному действию. (56) Чиженко И. М. и др. Справочник по преобразовательной технике, Киев, Техника, 1976, с. 247, рис. 5.41.

Авторское свидетельство СССР N 702455, кл. Н 02 Н 7/10, 1976.

Авторское свидетельство СССР N 1760594, кл. Н 02 Н 7/10, 1990.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ О ПРОБОЕ ДИОДОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, выполненного из цепей с последовательно соединенными диодами, имеющих общую точку соединения, содержащее ключи, реле напряжения и фиксирующее реле, световые индикаторы, кнопку с размыкающим контактом и измерительные цепи, которые состоят из последовательно соединенных диода, первого резистора и конденсатора, зашунтированного вторым резистором, и подключены параллельно диодам преобразователя, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено диодными мостами и тиристорами, причем точки соединения конденсатора и обоих резисторов измерительных цепей, которые имеют общую точку соединения, подключены к входу соответствующего диоднго моста, выход каждого из которых соединен с цепью, состоящей из последовательно включенных катушки реле напряжения, ключа и размыкающего контакта фиксирующего реле, катушка которого соединена с источником напряжения управления через размыкающий контакт кнопки и тиристор, управляющий электрод которого подключен через замыкающий контакт реле напряжения к источнику напряжения управления, при этом фиксирующее реле выполнено с одним контактом, а параллельно катушкам фиксирующих реле подключены световые индикаторы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2