Устройство для защиты непосредственного трехфазного преобразователя частоты

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ТРЕХФАЗНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ, включающего три комплекта вентилей, каждый из которых выполнен в виде двух вентильных групп, включенных между собой по встречно-параллельной схеме, причем входы одноименных вентильных групп указанных комплектов подключены соответственно к общим вторичным обмоткам питающего трансформатора , а выходы соединены в треугольник , вершины которого подключены к трехфазной нагрузке, содержащее измерительные шунты, предназначенные для последовательного включения в первый выходной вывод каждого комплекта вентилей, датчики тока, подключенные к выходам соответствующих шунтов, и исполнительный орган защиты, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения уровня отключаемого аварийного тока, в него введены на каждый из комплектов вентилей двухвходовый аналоговый компаратор, датчик тока и измерительный шунт, причем измерительный шунт предназначен для последовательного включения во второй выходной вывод соответствующего комплекта вентилей и подключен к входу соответствующего датчика тока, входы каждого компаратора .соединены с выходами датчиков тока, подключенных к измерительным шунтам, предназначенным для включения в соединенные между собой выходные выводы разных комплектов вентилей, а выходы компараторов подключены к входу исполнительного органа защиты. (О 2.Устройство ПОП.1, отлис чающееся тем, что каждый из двухвходовых аналоговых компараторов выполнен в виде двух преобразователей аналогового сигнала в дискретный с одним входом и двумя выходами и четырех элементов И-НЕ, 00 при этом первый выход первого и ел второй выход второго преобразова4 телей аналогового сигнала в дискрет00 ный соединены с входами первого ел . элемента И-НЕ, остальные выходы преобразователей - с входами второ-го элемента И-НЕ, выходы первого и второго элементов И-НЕ подключены к входам третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу четвертого элемента И-НЕ, выходкоторого является выходом соответствующего компаратора. 3.Устройство по п.2, о т л ичающееся тем, что каждый из преобразователей аналогового сигнала в дискретный выполнен в виде

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 Н 7 12 опислние изоьг ткния „

Н ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3645536/24-07 (22) 26.09.83 (46) 15.10.85. Бюл. Р 38 (72) В.Г. Машьянов, С.А. Наплеенкова, С.П. Савченко и В.В. Магда (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологическчй институт силовых полупроводниковых устройств (53) 621.314.572:621.316.925.4(088.8) (56) Полупроводниковые преобразователи. Под ред. Ковалева Ф.И. и др., Энергия, 1976, с. 350.

Авторское свидетельство СССР

Ф 468332, кл. Н 02 Н 7/10, 1973. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ТРЕХФАЗНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ, включающего три комплекта вентилей, каждый из

1 которых выполнен в виде двух вентильных групп, включенных между собой по встречно-параллельной схеме, причем входы одноименных вентильных групп указанных комплектов подключены соответственно к общим вторичным обмоткам питающего трансформатора, а выходы соединены в треугольник, вершины которого подключены к трехфазной нагрузке, содержащее измерительные шунты, предназначенные для последовательного включения в первый выходной вывод каждого комплекта вентилей, датчики тока, подключенные к выходам соответствующих шунтов, и исполнительный орган защиты, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения уровня отключаемого аварийного тока, в него введены на каждый из комплек„„SU„„1185485 Д тов вентилей двухвходовый аналоговый компаратор, датчик тока и измерительный шунт, причем измерительный шунт предназначен для последовательного включения во второй выходной вывод соответствующего комплекта вентилей и подключен к входу соответствующего датчика тока, входы каждого компаратора соединены с выходами датчиков тока, подключенных к измерительным шунтам, предназначенным для включения в соединенные между собой выходные выводы разных комплектов вентилей, а выходы компараторов подключены к входу исполнительного органа защиты.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый из двухвходовых аналоговых компараторов выполнен в виде двух преббразователей аналогового сигнала в дискретный с одним входом и двумя выходами и четырех элементов И-НЕ, при этом первый выход первого и второй выход второго преобразователей аналогового сигнала в дискретный соединены с входами первого элемента И-НЕ, остальные выходы преобразователей — с входами второ- го элемента И-НЕ, выходы первого и второго элементов И-НЕ подключены к входам третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу четвертого элемента И-HE выход которого является выходом соответствующего компаратора.

3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый из преобразователей аналогового сигнала в дискретный выполнен в виде двух операционных усилителей. семи резисторов, потенциометра и двух диодов, причем инвертирующие входы обоих операционных усилителей соответственно через первый и Второй резисторы соединены с выходом потенциометра,, предназначенного для подключения к источнику постоянного напряжения, неинвертирующий вход перного операционного усилителя через третий резистор предназначен для соединения с шиной нулевого потенциала., инвертирующий ьход второго и неинвертирующий вход первого операционных усилителей подключены соответственно к одним выводам. четвертого и пятого. резисторов, другие выводы которых являются входами соответствующего преобразователя аналогового сигнала в дискретный, а выходы операционных усилителей подключены соответственно через шестой резистор v. седьмой резистор к одним выводам первого и второго диодов, другие выводы которых являются выходами указанного преобразователя.

Изобретенче относится к электротехнике, В частности к устройствам для защиты непосредственного преобразователя частоты от аварийных токов, Известно устройство для защиты тиристорных преобразователей от аварийных токов с датчиками тока, выполненными на магнитно-управляемом контакте-герконе, устанавливаемсм на выходных шинах преобразователя 1)

Однако отключение тиристорного преобразователя происходит тогда, когда аварийный ток достиг эна .ительной величины,.

Наиболее бли".êèì к предлагаемому

1с по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для защиты непосредственного трехфазного преобразователя частоты„, включающего три комплекта Вентилей, каждый иэ которых Выполнен в виде двух вентильных групп, включенных между собой по встречно-napaллельной схеме, причем входа одноименных вентильных трупп укаэанных комелек- 25 тов подключены соответственно к. Общим вторичным Обмоткам питающего трансформатора, а Выходы сОединены в треугольник> верш ны которог подключены к трехфаэной íà-.рузке,, Зр содержащее измерительные шунты,-предназначенные для последоватепьнСго включения в первый выходной Вывод каждого комплекта вентилей, датчи-ки тока, выполненные к выходам соответствующих шунтов, .и исполнительный

Орган защиты 2 J.

Недостатком данного устройства яв" ляется то, что отключение непосредственного преобразователя частоты происходит тогда, когда аварийный ток достигает значительной величины.

Целью изобретения является повышение надежности устройства эа счет снижения уровня отключаемого аварийного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты непосредственного трехфазного преобразователя частоты, включающего три комплекта вентилей, каждый иэ которых выполнен в виде двух вентильных групп, включенных между собой по встречно-параллельной схеме, причем входы одноименных вентильных групп указанных комплектов подключены соответственно к общим

Вторичным обмоткам питающего трансформатора, а выходы соединены в треугольник, вершины которого подключены к трехфазной нагрузке, содержащее измерительные шунты, предназначенные для последовательного Включения в первый выходной вывод каждого комплекта вентилей, датчики тока, подключенные к выходам соответствующих шунтов, и исполнительный орган защиты, введены на каждый из комплектов вентилей двухвходовый аналоговый компаратор, датчик тока и измерительный шунт, причем измерительный шунт предназначен для последовательного включения

1185485

Каждый из преобразователей аналогового сигнала в дискретный может быть выполнен в виде двух операционных усилителей, семи резисторов, потенциометра и двух диодов, причем 35 инвертирующие входы обоих операционных усилителей соответственно через первый и второй резисторы соединены с выходом потенциометра, предназначенного для подключения к источнику постоянного напряжения, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через третий резистор предназначен для соединения с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход второго и неинвертирующий вход первого операционных усилителей подключены соответственно к одним выводам четвертого и пятого резисторов, другие выводы которых являются входами соответствующего преобразователя аналогового сигнала в дискретный, а выходы операционных усилителей подключены соответственно через шестой резистор и седьмой резистор к одним выводам первого и второго диодов, другие выводы которых являются выходами указанного преобразователя. во второй выходной вывод соответствующего комплекта вентилей и подключен к входу соответствующего датчика тока, входы каждого компаратора соединены с выходами датчиков тока, подключенных к измерительным шунтам, предназначенным для включения в соединенные между собой .выходные выводы разных комплектов вентилей, а выходы компараторов подключены к входу исполнительного органа защиты.

Каждый из двухвходовых аналоговых компараторов может быть выполнен в виде двух преобразователей 15 аналогового сигнала в дискретный с одним входом и двумя выходами и четырех элементов И-НЕ, при этом . первый выход первого и второй выход второго преобразователей аналогового сигнала в дискретный соединены с входами первого элемента И-НЕ, остальные выходы преобразователей— с входами второго элемента И-НЕ, выходы первого и второго элементов 25

И-НЕ подключены к входам третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен К входу четвертого элемента

И-HE выход которого является выходом соответствующего компаратора.

На фиг. 1 приведена схема непосредственного преобразователя частоты (НПЧ) с устройством для защиты; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3 схема двухвходового компаратора аналоговых сигналов.

На диаграммах фиг. 2 обозначено:

Т@,Z

ЗА

Устройство содержит (фиг. 1) питающий трансформатор 1, к обмоткам которого подключены вентильные комплекты 2, 3 и 4, каждый из кото-. рых содержит две вентильные группы

2а; 26, 3>, 36; 4а, 46, включенные по встречно-параллельной мостовой схеме, причем одноименные вентильные группы подключены к общей обмотке трансформатора 1, в каждом выводе вентильных комплектов 2, 3 и 4 установлены измерительные шунты 5—

10, выходы которых подключены к входам датчиков тока 11 — 16, выходы датчиков тока подключены к двухвходовым аналоговым компараторам

17, 18 и 19 так, что к каждому компаратору подключены выходы двух датчиков тока, соединенных с шунта= ми разных вентильных комплектов, подключенных к одной фазе нагрузки

20, выходы компараторов 17, 18 и 19 подключены к входу исполнитель. ного органа защиты 21.

Каждый из компараторов 17, 18 и 19 (фиг. 3) содержит два преобразователя 22 и 23 аналогового сигнала в дискретный, каждый из которых выполнен на паре операционных усилителей 24, 25 и 2б, 27 и имеет два выхода и один вход., Вход каждого преобразователя аналогового сигнала в дие.— кретный соединен с выходом соответствующего датчика тока, первый выход преобразователя 22 и второй выход второго преобразователя 23 соединены с входами первого элемента И-НЕ 28, оставшиеся выходы преобразователей

22 и 23 соединены с входами второго элемента И-HE 29, выходы первого 28 и второго 29 элементов И-НЕ соединены с входом элемента И-НЕ 30, выход которого соединен с входами четвертого элемента И-НЕ.31, выход которого соединен с исполнительным рганом защиты 21.

Преобразователь 22 аналогового

=игнала в дискретный выполнен на

1185485 двух операционных усилителях 24 и

25, инвертирующие входы которых через резисторы 32 и 33 подключены к потенциометру 34, неинвертирующий вход гервого усилителя 24 соединен через резистор 35 с общей шиной источника питания, инвертирующий вход первого усилителя 24 соединен через резистор 36 и 37 с неинвертирующим входом второго усилйтеля 25 и является входом преобразователя 22 ана- логового сигнала в дискретный, выходы операционных усилителей 24 и 25 соответственно являются выходами пре обраэователя 22 аналогового сигнала в дискретный, которые через резисторы 38 и 39 и диоды 40 и 41 соединены с входами соответствующих элементов

И-НЕ 28 и 29.

Устройство работает следующим образом.

Из диаграммы токов фаз, НПЧ (фиг.2) видно, что в любой момент времени могут работать две вентильные группы в разных фазах разных направлений тока. Следовательно, в любой момент времени по четырем из шести шунтов будет протекать ток, причем в шунтах которые подключены к одной фазе нагрузки, направление токов совпадает. Например, в интервале времени 0- †работает в фазе А вентильная

1>

3 группа 2, а в фазе В вентильная группа 36, При этом направление токов в шунтах 6 и 7 будет положительным. В интервале времени — — †венTi 2 >

3 3 тильная группа 2ю фазы А работает, а в фазе В обе вентильные группы не работают — ток в шунте 6 сохраняет свое направление, а в шунте 7 отсутствует. В интервале времени †-)> вентильные группы А ие ра2>

3 ботают, а в фазе Б работает вентильная группа Зи — ток в шунте 6 отсутствует, а .в шунте 7 поменял направление на противоположное. В интервале времени li- — работает вентиль4l>l

3 ная группа 2$ фазы А и вентильная группа За. фазы В. Направление токов в этом случае в шунтах 6 и 7 будет совпадать, но изменится на противоположное — станет отрицательным.

4> 5 »

В интервале времени — — — в фа3 3 эе А работает вентильная группа

2f а в фазе В обе вентильные группы не работают — направление тока в шунте 6 будет отрицательным,а в шунте 7 ток отсутствует.

Таблица 1

Интервал времени

И

30

0 ——

2я

2» — — >>

4>>

4>> »

5» г. — 3 i>

Авария

Авария

Отсутствие тока

Сигнал с шунтов поступает на датчики тока 11 — 16, которые при измекении полярности входного сигнала изменяют полярнОсть выходного. С датчиков тока 11 — 16 сигнал поступает на входы соответствующих компараторов 17, 18 и 19, а именно: на входы преобразователей 23 и 24 аналогового

В интервале - -/2» работает вен9 тиляционная группа 3 0, в фазе В, а в фазе А обе вентильные группы не работают — направление тока в шунте

7 будет положительным, а в шунте 6 ток отсутствует.

Если произойдет авария и вентильная группа Зо фазы В откроется тог10 да, когда работает вентильная группа 2О> фазы А, то направление токов в шунтах 6 и 7 будет встречным, если одновременно откроются вентильные группы 26 и Зб фаз А и В, то в

15 этом случае также направление токов в шунтах 6 и 7 встречное. Аналогичная картина будет, если произойдет к.з. между фазами В и С или С и А преобразователя.

20 Все рассмотренные варианты сводятся в табл. 1, в которой I ток в шунте 6, Т вЂ” в шунте 7, +; †; 0— положительное, отрицательное направления токов в шунтах и его отсут25 ствие соответственно.

7 11 сигнала в дискретный, которые преоб разуют аналоговый сигнал в дискретный сигнал "О" и "1" (табл. 2).

В табл. 2 приведен пример соответствия направления тока логическо-!! !! I! l! му сигналу О или 1

Т а б л и ц ас

Направление тока

Выходы преобразователя аналогового сигнала в логический тока.

Повышение надежности по сравнению с прототипом достигается тем, что отключение непосредственного

15 преобразователя частоты происходит в момент начала аварии, т.е. в тот момент, тогда токи B шунтах разных вентильных комплектов,. но подключенных к одной фазе нагрузки будут

20 направлены встречно. В этом случае устройство формирует сигнал аварии и система импульсно-фазового управления снимает импульсы с тиристоров.

Таким образом, если в прототипе

25 уставка срабатывания значительно больше номинального тока, то в предлагаемом устройстве уставка срабатывания составляет всего лишь

1,5-2Х от него и определяется быст30 родействием датчика тока.

Отсутвие

ОтрицаПоложительтель- тока ное ное

С преобразователей 22 и 23 аналогового сигнала в логический и сигналы поступают на вход элементов

И-НЕ 28 — 31, которые в случае нормальной работы преобразователя (табл. 1 варианты 1-6) выдают сигнал логической единицы в исполнительный орган защиты, например систему импульсно-фазового управле85485 8 ния, а в случае аварии (7-8) — логического нуля, отключающего непосрецственный преобразователь частоты, например, снятием управляющих импульсов с тиристоров. Таким образом, отключение преобразователя происходит в начальный момент развития аварии и ток срабатывания защиты равен

1,5-27. от I„ и определяется чувстви10 тельностью и быстродействием датчика

1 185485

Заказ б385/53 Тираж б19 Подписное

Филиал ППЛ "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4