Преобразователь частоты с защитой

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к устройствам защиты силовых тиристорных преобразователей частоты при аварийных режимах . Целью изобретения является повышение надежности и КПД устройства . При возникновении аварийного режима в преобразователе частоты датчик аварийных режимов 25 формирует аварийный сигнал. Включаются тиристоры 12,13 и блокируется работа системы управления 24. Конденсаторы 8 и 9 через тиристор 12 соединяются последовательно, напряжения их складываются и своим разрядным током они гасят тиристоры управляемого вьшрямителя 1. Одновременно при включении тиристора 12 напряжение на нем резко падает и датчик состояния защитного тиристора 14 вьщаёт сигнал логического нуля. По спаду выходного импульса датчика состояния защитного тиристора 14 включается таймер 17, сигналом которого ключ 18 размыкает цепь заряда конденсаторов 8, 9 на время, определяемое выдержкой таймера I7, которое выбирается заведомо больше максимального времени работы защиты. В результате 2 § to Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COUHAËÈÑÒÈ×ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ъ .

Ю

Cb

Ю

Cb

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3868713/24-07

{22) 20,03.85 (46) 30,09.86. Был. Р 36 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) И.Л.Аитов, Ф.Х.Кутдусов и P.À.Ãàááàñîâ (53) 621 314 .57:62 1.316. 925.4 (088.8) (56) Тезисы докладов на всесоюзной научно-технической конференции:

Разработка и промышленное применение.полупроводниковых преобразователей частоты в машиностроении. It., 1977, с.197, рис.l.

Авторское свидетельство СССР

М 907675, кл. Н 02 Н 7/12, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ЗАЬц4ТОИ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты силовых тиристорных преобразователей частоты при аварийных режимах. Целью изобретения является по„.ЯО„„1261068 А 1 (б11 4 Н 02 М 5/42, Н 02 Н 7/12 вьпнение надежности и КПД устройства. При возникновении аварийного режима в преобразователе частоты датчик аварийных режимов 25 формирует аварийный сигнал. Включаются тиристоры 12,13 и блокируется работа системы управления 24. Конденсаторы

8 и 9 через тиристор 12 соединяются последовательно, напряжения их складываются и своим разрядным током они гасят тиристоры управляемого выпрямителя 1. Одновременно при включении тиристора 12 напряжение на нем резко падает и датчик состояния защитного тиристора 14 выдает сигнал логического нуля. По спаду выходного импульса датчика состояния защитного тиристора 14 включается таймер 17, сигналом которого ключ 18 размыкает цепь заряда конденсаторов 8, 9 на время, определяемое выдержкой таймера 17, которое выбирается заведомо больше максимального времени работы защиты. В результате

1 ь!оь8 исключаются потери в резисторах 5,, протекания через них постоянного

6 во время работы защиты, а также тока от неуправляемого выпрямитеповьппается надежность выключения ти-. ля 4 при разрыве его выходной цепи. ристоров 12,13 за счет исключения 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты силовых тиристорных преобразователей частоты при аварийных режимах.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД устройства.

На чертеже приведена схема преобразователя частоты с защитой.

Преобразователь частоты с защитой содержит подключенный к сети переменного тока трехфазный мостовой управляемый выпрямитель 1, выход которого через входной дроссель 2 соединен с входом автономного инвертора 3, неуправляемый мостовой выпрямитель 4 с зарядными резисторами 5 и 6 и демпфирующим конденсатором 7, подключенный к мостовой схеме, образованной защитными конденсаторами 8 и 9 и диодами 10 и 11, в одну диагональ которой включен защитный тиристор 12, а другая диагональ через дополнительный тиристор

13 подключена к выходу мостового управляемого выпрямителя 1; датчик 14, 25 состояний защитного тиристора, подключенный входом параллельно защитному тиристору 12. а выходом — к первому сигнализатору 15 и элементу НЕ 16, а через таймер 17 — к входу ключа 18, ЗО включенному последовательно с выхо-. дом неуправляемого выпрямителя 4.

Выход элемента НЕ 16 через элемент

ИЛИ-НЕ 19 соединен с К -входом триггера 20, S -вход которого подключен 35 к установочному резистору 21 и кнопке "Пуск" 22 (к цепи пуска), а выход — к второму сигналиэатору 23 и управляющему входу системы 24 управления преобразователем, выходы кото- 40 рой соединены с управляющими входами тиристоров мостового управляемого выпрямителя 1 и автономного инвертора 3. Вход датчика 25 аварийных режимов соединен с соответствующими 45

2 цепями преобразователя частоты, а выход - с управляющими входами защитного 12 и дополнительного 13 тиристоров и вторым входом элемента

ИЛИ-НЕ !9.

Система 24 управления преобразователем состоит из блоков управления выпрямителем 1 и инвертором 3, устройства блокирования выходных импульсов и может быть выполнена по известным схемам.

Датчик 25 аварийных режимов пред-ставляет собой систему датчиков, формирующих аварийный сигнал при срыве режима инвертирования в инверторе 3, при внутренних и внешних коротких замыканиях выпрямителя 1 и коротких замыканиях питающих шин выпрямителя 1 на землю.

Датчик 14 состояния контролирует наличие и величину напряжения на выходе выпрямителя 4 и на защитных конденсаторах 8 и 9, а также состояние тиристора 12 и представляет собой пороговое устройство, формирующее на выходе сигнал в зависимости от величины напряжения на защитном тиристоре 12. Он может быть выполнен по схеме триггера 1!!митта.

В качестве ключа 18 может быть использовано электромагнитное реле или полупроводниковый ключ °

Сигналиэаторы 15 и 23 служат для визуального контроля состояния и работоспособности устройства и могут бить выполнены, например, в виде световых индикаторов тлеющего разряда или светодиодов.

Преобразователь частоты с защитой работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на устройство датчик 14 состояния зашиты выдает сигнал логического нуля, так как напряжение на тиристоре 12 в начальный момент равно нулю. При этом первый сигнализатор!

261068

15 сигнализирует об отсутствии напряжения на защитных конденсаторах 8 и 9. На вход Я триггера 20 подается логический ноль — дважды проинвертированный в элементах НЕ 16 и ИЛИ- 5

НЕ 19 выходной сигнал датчика 14. На вход Р триггера 20 подается логическая единица за счет подключения этого входа к источнику питания триггера с напряжением il через устанои вочный резистор 21. В результате триггер 20 при подаче питания на устройство устанавливается в ноль, и включается второй сигналиэатор 23, а система 24 управления преобразователем управляющие импульсы не формирует. Конденсаторы 8 и 9 заряжаются от неуправляемого выпрямителя 4 через резисторы 5 и 6, ключ 18 и диоды 10 и 11, а конденсатор 7 — через резистор 5. При достижении напряжения на конденсаторах 8 и 9, близкого к 11,! — выходному напряжению выпрямителя 4, датчик 14 состояния защиты выдает сигнал логической единицы, по которому сигнализатор 15 выключается, что свидетельствует о готовности защиты к работе. Выходной сигнал логической единицы датчика 14 поступает на таймер 17, но 30 он не включается, так как реагирует на спад входных импульсов, элемент

НЕ 16 инвертирует сигнал и подает на элемент ИЛИ-НЕ 19 логический ноль; если с выхода датчика 25 ава- З5 рийных режимов сигнала нет, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 19 формируется логическая единица, т.е. снимается запрет на изменение триггера

20. При подаче логического нуля на 1и

S-вход триггера 20 (например, нажатием кнопки 22 "Пуск" ) на его выходе появляется логическая единица, в результате чего сигнализатор 23 вык- лючается, система управления 24 на- 45 чинает формировать импульсы управления на тиристоры выпрямителя 1 и автономного инвертора 3, и преобразователь частоты вступает в работу.

При возникновении аварийного ре- 50 жима в преобразователе частоты (например, при срыве инвертирования) датчик 25 аварийных режимов формирует аварийный сигнал, включаются тиристоры 12 и 1З,и блокируется рабо-55 та системы 24 управления за счет подачи с выхода элемента ИЛИ-НЕ 19 логического нуля на R -вход тригге= ра Z0 после чего он опрокидывается в состояние логического нуля.

Этот сигнал запрещает работу системы 24 управления,и включается сигнализатор 23, что свидетельствует о возникновении аварийного режима в преобразователе частоты. После включения тиристоров 12 и 13 конденсаторы 8 и 9 через тиристор 12 соединяются последовател .но, напряжения их складываются, и своим разрядным током они гасят тиристоры выпрямителя 1 по цепи конденсатор 9-тиристор

13 — тиристоры выпрямителя 1-конденсатор 8-тиристор 12-конденсатор 9. После выключения тиристоров выпрямителя l конденсаторы 8 и 9 перезаряжаются по цепи конденсатор 9-тирис тор 13-дроссель 2-тиристоры инвертора 3-конденсатор 8-тиристор !2-конденсатор 9. При уменьшении напряжения на конденсаторах 8 и 9 до нуля, выключается тиристор 12, а конденсаторы 8 и 9 перезаряжаются далее на обратную полярность соответственно через диоды 10 и 11. При переходе через ноль тока перезаряда выключается и тиристор 13.

При включении тиристора 12 по сигналу датчика 25 напряжение на нем резко падает и датчик 14 выдает сигнал логического нуля. По спаду выходного импульса датчика 14 включается таймер 17, сигналом которого ключ 18 размыкает цепь заряда конденсаторов 8 и 9 на время, определяемое выдержкой таймера 17, которое выбирается заведомо больше максимального времени работы защиты. В резуль— тате исключаются потери в резисторах 5 и 6 во время работы защиты, а также повышается надежность выключения тиристоров !2 и 13 за счет исключения протекания через них постоянного тока от выпрямителя 4 при разры.ве его выходной цепи.

Кроме того, при появлении логичес кого нуля на выходе датчика 14 сос" тояния защиты происходит включение сигнализатора 15, свидетельствующее о включении тиристора 12. Логический ноль с выхода датчика 14 инвертируется элементом НЕ 1,6 и подает ся на элемент ИЛИ-НЕ 19. Присутствие логической единицы хотя бы на одном входе элемента ИЛИ-НЕ 19 вызывает появление логического нуля на ее выходе, который запрещает опрокиды1261068 ь

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 5241/55 Тираж 631

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 5 вание триггера 20 из состояния логи ческого нуля на его выходе, а зна чит, работу системы 24 управления преобразователем до выключения тиристора 12 и полного заряда защитных конденсаторов 8 и 9.

После окончания времени вьдержки таймера 17 снимается сигнал с ключа 18, и он замыкает цепь заряда конденсаторов 8 и 9, которые начинают заряжаться от выпрямителя 4 через резисторы 5 и 6 и диоды 10 и

11. При достижении напряжения на конденсаторах 8 и 9, близкого к Ug датчик 14 состояния защиты выдает сигнал логической единицы, т.е. снимается запрет на пуск преобразова— теля, при этом выключается сигнализатор 15, что свидетельствует о готовности защиты к работе. Пос- 2р ле устранения причин аварии и подаче Hà S †вх триггера 20 сигнала .логического нуля кнопкой "Пуск" 22, этот триггер опрокидывается в состояние логической единицы íà его 25 выходе. В результате сигнализатор

23 выключается, а система 24 управления начинает вьдавать управляющие импульсы на выпрямитель 1 и инвертор 3. ЗО

Выпрямитель 4 и конденсатор 7 совместно с резистором 5 образуют цепочку, позволяющую также демпфировать перенапряжения, возникающие в сети.

При подключейии тиристора 13 к отпайке дросселя 2 уменьшается крутизна нарастания тока защитных конденсаторов 8 и 9 через тиристоры выпрямителя 1 и тиристоры 12 и 13.

В случае снижения напряжения на конденсаторах 8 и 9 ниже установленного порога срабатывания датчика 14 состояния защиты последний вьдает сигнал логического нуля, запрещающий работу системы 24 управления,, при этом включаются сигнализаторы

15 и 23 и преобразователь отключается снятием (блокированием) управляю- 5О щих импульсов без срабатывания защиты, а повторный пуск его может быть осуществлен только после заряда конденсаторов 8 и 9 до напряжения U

Преобразователь частоты с защитой, содержащий подключенный к сети переменного тока трехфазный мостовой управляемый выпрямитель, выход которого через входной дроссель соединен с входом автономного инвертора, неуправляемый мостовой выпрямитель, выход которого подключен к первым . выводам первого и второго резисторов, систему управления преобразователем частоты, датчик аварийных режимов, выход которого подключен к управляющему входу защитного тиристора, и два защитных конденсатора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, он снабжен дополнительным тиристором, двумя диодами, ключом, таймером, датчиком состояния защитного тиристора, элементом НЕ, элементом ИЛИ-НЕ, триггером с установочным резистором, двумя сигнализаторами и кнопкой "Пуск|, причем два диода вместе с двумя защитными конденсаторами образуют мостовую схему, в одну ° из диагоналей которой включен защитный тиристор, а другая диагональ моста через дополнительный тиристор подключена к выходу мостового управляемого выпрямителя, вход датчика состояния защитного тиристора подключен параллельно защитному тиристору, а также к второму выводу первого резистора и выходу ключа, вход которого подключен к второму выводу второго резистора, выход датчика состояния защитного тиристора подключен к управляющему входу ключа через таймер, а к входам первого сигнализатора и элемента

HE — непосредственно, выход элемента НЕ подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к R -в х о д у т р и г г е р а, S -вход которого соединен с кнопкой "Пуск", а выход — с управляющим входом системы управления преобразователем и входом второго сигнализатора, при этом управляющий вход дополнительного тиристора и второй вход элемента

ИЛИ-НЕ подключены к выходу датчика аварийных режимов.