Устройство для защиты преобразователя напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1272397 (5у4 Н02 Н7 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ( 3

К) (, О

Ж 3

Фл

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3919175/24-07 (22) 01.07.85 (46) 23.11.86. Бюл. № 43 (72) Ю. П. Кузьмин, В. И. Мелешин и Ю. Г. Следков (53) 621.316.925.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 594493, кл. G 05 F 1/58, 1976.

Электронная техника в автоматике:

Сб. статей/Под ред. Ю. И. Конева. Вып. 4—

М.: Советское ради о, 1973, с. 29, рис. I . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты полупроводниковых преобразователей электрической энергии, и может быть использовано для защиты от перегрузки по току и короткого замыкания стабилизаторов напряжения, стабилизированных и нестабилизированных, статических преобразователей, а также инверторов. Целью изобретения является повышение надежности при одновременном расширении функциональных возможностей устройства для защиты. При нормальной работе преобразователя блоки 10 и 7 включения преобразователя напряжения и выключения преобразователя напряжения от ключены и не влияют на работу устройства.

При возникновении токовой перегрузки на интервале работы первого формирователя 5 импульса заданной длительности (ФИЗД) блок 10 включения преобразователя напряжения заперт сигналом с второго выхода блока 7 выключения преобразователя напряжения, который включен сигналом с выхода ФИЗД 5. Как только закончится импульс на выходе формирователя 6, происходит включение блока 10 включения преобразователя напряжения, блокинг-генератор на транзисторе 35 формирует на обмотках трансформатора 39 импульс напряжения, который обеспечивает возникновение автоколебаний в преобразователе 3. ФИЗД 5 подготавливается к следующему включению еще на интервале выключенного состояния преобразователя 3. Если к моменту окончания импульса второго формирователя 6 причина перегрузки не устранена, происходит повторное срабатывание порогового элемента 4 и преобразователь повторно выключается. 1 ил.

1272397

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты полупроводниковых преобразователей электрической энергии, и может быть использовано для защиты от перегрузки по току и короткого замыкания стабилизатора напряжения, статических преобразователей, как стабилизированных, так и нет, а также инверторов.

Цель изобретения — повышение надежности при одновременном расширении функциональных возможностей устройства для защиты.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для защиты преобразовател я.

Для большей наглядности устройство защиты показано совместно с нерегулируемым преобразователем напряжения, выпол ненным по схеме с базовым трансформатором. Датчик 1 тока устройства защиты входом включен последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора 2 преобразователя 3 напряжения. Пороговый элемент 4 входом подсоединен к выходу датчика 1 тока, а выходом соединен с входом первого формирователя 5 импульса заданной длительности, выход которого подключен к входу второго формирователя 6 импульса заданной длительности и первому входу блока 7 выключения преобразователя напряжения, первым выходом соединенного с выводом выключения преобразователя 3. Выход второго формирователя 6 импульса заданной длительности подсоединен к первому входу первого элемента И вЂ” HE 8, второй вход которого подключен к выходу датчика

9 включенного состояния преобразователя напряжения, входом подсоединенного к одному из выходных выводов преобразователя 3, например, дополнительной обмотке силового трансформатора 2. Третий вход первого элемента И вЂ” НЕ 8 подключен к второму выходу блока 7 выключения. Выход первого элемента И вЂ” НЕ 8 подсоединен к входу блока 10 включения преобразователя напряжения, выходом подключенного к входу включения преробразователя 3. Инвертор

11 выходом подключен к второму входу блока 7 выключения, а входом непосредственно соединен с клеммой 12 дпя подключения команды на включение преобразователя 3 и через первый резистор 13 к клемме 14 для подключения источника дополнительного напряжения, предназначенного для питания устройства защиты.

Блок 7 выключения имеет второй элемент

И--НЕ 15, первый исполнительный транзистор 16, диод 17 и второй резистор 18, причем входы второго элемента И вЂ” НЕ 15 подсоединены к входам блока 7 выключения. Выход второго элемента И вЂ” НЕ 15 подсоединен к эмиттерному переходу первого исполнительного транзистора 16, коллектор которого через последовательно включенные диод 17 и второй резистор 18 подключен

<о

25 зо

4О

55 к клемме 14 для подключения источника дополнительного напряжения, предназначенного для питания устройства защиты. Коллектор первого исполнительного транзистора

16 соединен с первым выходом блока 7 выключения, а общая точка диода 17 и второго резистора 18 — с вторым выходом блока выключения.

Датчик 1 тока может быть выполнен, например, на трансформаторе 19 тока, первичная обмотка которого соединена с его входными выводами, а вторичная через выпрямитель 20 подключена к измерительному резистору 21, шунтированному резистивным делителем 22, предназначенным для установки порога срабатывания защиты с выходом, соединенным с выходом датчика 1 тока.

Последовательно включенные формирователи 5 и 6 импульсов заданной длительности могут быть выполнены, например, на трех элементах И вЂ” НЕ 23 — 25, двух конденсаторах 26 и 27 и двух резисторах 28 и 29, причем первый вход элемента И вЂ” НЕ 23 соединен с входом первого формирователя

5 импульса заданной длительности, а его второй вход подсоединен к выходу элемента И вЂ” НЕ 24. Выход элемента И вЂ” НЕ 23 через конденсатор 26 подключен к первому входу элемента И вЂ” НЕ 24, зашунтированному резистором 28, а ьорой вход элемента

И вЂ” НЕ 24 подсоединен к выходу элемента

И вЂ” НЕ 25 и выходу второго формирователя

6 импульса заданной длительности. Выход элемента И вЂ” НЕ 24 непосредственно соединен с выходом первого формирователя 5 импульса заданной длительности, и через конденсатор 27 подключен к объединенным вместе входам элемента И вЂ” НЕ 25, зашунтированным резистором 29.

Датчик 9 включенного состояния преобразователя напряжения, может быть выполнен, например, на выпрямителе 30, входом подключенном к входу блока, а выходом нагруженным на резистивный делитель 31, выходом подсоединенный к входу инвертора 32, зашунтированному конденсатором

33, выход инвертора 32 соединен с выходом датчика 9 включенного состояния преобразователя напряжения.

Блок 10 включения может быть выполнен, например, на инверторе 34, входом подключенном к входу блока включения и блокинг-генератора, построенного на втором исполнительном транзисторе 35, резисторах

36 и 37, конденсаторе 38 и базовом трансформаторе 39 преобразователя 3 напряжения. Вывод выключения преобразователя 3, например, через выпрямитель 40 может быть подсоединен к одной из обмоток базового трансформатора 39 преобразователя 3.

Устройство защиты преобразователя напряжения работает следующим образом.

Исходным является состояние, при котором на вход преобразователя подано на1272397 пряжение питания, подано напряжение на клемму 14, но на клемме 12 команда на включение отсутствует. При этом, так как вход инвертора 11 через резистор 13 соединен с клеммой 14, на его выходе присутствует сигнал логического «О». На выходе элемента И вЂ” НЕ 15 блока 7 выключения присутствует сигнал логической «1». Первый исполнительный транзистор 16 насыщен и через выпрямитель 40 шунтирует обмотку обратной связи по напряжению базового трансформатора 39 преобразователя 3.

Последний надежно заперт. В этом режиме работы на выходах датчика 9 включенного состояния преобразователя напряжения, компаратора 4, первого 5 и второго 6 формирователей импульса заданной длительности присутствует сигнал логической «1».

Поскольку на третий вход элемента И вЂ” НЕ 8 с второго выхода блока выключения подан сигнал логического «О», на выходе элемента и — HE 8 присутствует сигнал логической «1» и второй исполнительный транзистор 35 заперт нулевым сигналом инвертора 34, что соответствтует выключенному состоянию блока 10 включения.

Включение преобразователя осуществляется подачей на клемму 12 сигнала логического «О». При этом единичный сигнал с инвертора 11 запирает первый исполнительный транзистор 16 блока 7 выключения, т.е. снимается запрет на включение преобразователя 3. Одновременно с второго выхода блока 7 выключения на третий вход элемента И вЂ” НЕ 8 подается сигнал логической «1».Так как на других входах этого элемента уже присутствовали единичные сигналы, на его выходе формируется логический «О», который инвертируется инвертором 34 обеспечивает начальное смещение второго исполнительного транзистора 35.

Блокинг-генератор, собранный на втором исполнительном транзисторе 35, базовом трансформаторе 39 преобразователя 3, резисторах 36 и 37 и конденсаторе 38 формирует импульс включения, насыщая верхний по схеме транзистор преобразователя 3. Последний запускается. На его обмотках появляется напряжение. После достижения этим напряжением уровня, достаточного для опрокидывания инвертора 32 датчика 9 включенного состояния преобразователя напряжения последний сигналом логического «О» через элемент И вЂ” НЕ 8 и инвертор 34 блока

10 включения запирает второй исполнительный транзистор 35, блокируя работу пускового блокинг-генератора, т.е. запирая блок 10 включения. Таким образом, при нормальной работе преобразователя блоки включения 10 и выключения 7 отключены и невлияют на работу устройства.

При возникновении токовой перегрузки сигнал на выходе резистивного делителя 22 датчика 1 тока достигает уровня срабатывания порогового элемента 4, на выходе ко5

55 торого формируется сигнал логического «0».

Этот сигнал поступает на вход первого формирователя 5 импульса заданной длительности, на выходе элемента И вЂ” НЕ 23 появляется сигнал логической «1», а на выходе элемента И вЂ” НЕ 24 — сигнал логического

«О». Появление логического «О» на выходе первого формирователя 5 импульса заданной длительности приводит, во-первых, к быстрому разряду конденсатора 27 через диод, шунтирующий резистор 29, что подготавливает к работе второй формирователь 6 импульса заданной длительности и, во-вторых, включает блок 7 выключения. На выходе элемента И вЂ” НЕ 15 формируется сигнал логической «1» первый исполнительный транзистор 16 насыщается и через выпрямитель

40 преобразователя 3 шутирует обмотку обратной связи по напряжению базового трансформатора 39.

Силовые транзисторы запираются, преобразователь 3 выключается. Одновременно сигнал логического «О» с второго выхода блока 7 выключения поступает на третий вход элемента И вЂ” НЕ 8, подтверждая единичный сигнал на входе блока 10 включения, т.е. подтверждает его выключенное состояние. После выключения преобразователя 3 напряжение на его выходах уменьшается до нуля и, следовательно, на выходе блока переключения формируется сигнал логической «1». Таким образом, на интервале работы первого формирователя 5 импульса заданной длительности блок 10 включения заперт сигналом с второго блока 7 выключения, который включен сигналом с выхода формирователя 5.

После окончания импульса на выходе первого формирователя 5 импульса заданной длительности, длительность которого определяется постоянной времени цепи конденсатор 26 — резистор 28, на выходе элемента И вЂ” НЕ 24 формируется сигнал логической «1», запускающей второй формирователь 6 импульса заданной длительности.

На выходе элемента И вЂ” НЕ 25 формируется сигнал логического «О», что обеспечивает подтверждение запертого состояния второго исполнительного транзистора 35 блока 10 включения. Сигнал логической «1» с выхода элемента И вЂ” HE 24, поступая на первый вход блока 7 выключения,переключает элемент И вЂ” HE 15, нулевой выходной сигнал которого запирает первый исполнительный транзистор 16. Блок 7 выключения запирается, однако запуск преобразователя 3 не происходит, так как эмиттерные переходы его силовых транзисторов зашчнтированы практически нулевыми активными сопротивлениями базовых обмоток трансформатора 39, а блок 10 включен н выключен. Таким образом, на интервале импульса второго формирователя 6 на втором и третьем входах элемента И вЂ” НЕ 8 присутствую сигналы логической «1» и его выходное сос1272397

Формула изобретения тояние определяется только сигналом формирователя 6. Блок 7 выключения при этом уже отключен. Поэтому, как только заканчивается импульс на выходе формирователя 6, происходит включение блока 10 включения, блокинг-генератор на транзисторе 35 формирует на обмотках трансформатора

39 импульс напряжения, который обеспечивает возникновение автоколебаний в преобразователе 3.

Следует заметить, что поскольку на интервале импульса второго формирователя 6 импульса заданной длительности на входах элемента И вЂ” НЕ 23 блока 5 присутствует два единичных сигнала, его выходной сигнал равен нулю и происходит быстрый разряд кондеснатора 26, т.е. формирователь 5 подготавливается к следующему включению еще на интервале выключенного состояния преобразователя 3, что и позволяет получать положительный эффект.

Если к моменту окончания импульса второго формирователя 6 причина перегрузки не устранена, происходит повторное срабатывание порогового элемента 4 и преобразователь повторно выключается. Все описанные процессы повторяются.

Выключение преобразователя осуществляется снятием сигнала логического «О» с клеммы 12. При этом на втором входе блока 7 выключения формируется сигнал логического

«О», что приводит к включению первого исполнительного транзистора 16 и выключению преобразователя 3. Одновременно логическим «О» на втором выходе блока выключения блокируется выключенное состояние блока 10 включения.

Таким образом, введение описанных элементов и связей позволяет разнести во времени все процессы в устройстве защиты и тем самым повысить надежность его работы путем исключения интервала, на котором оно отключено от преобразователя и не может обеспечить его моментальную защиту.

Одновременно расширяются и функциональные возможности, так как устройство зашиты непосредственно после включения готово обеспечить защиту преобразователя и поэтому может обеспечить его выключение при неисправностях, когда существенно возрастает скорость увеличения тока преобразователя, например при коротком замыкании в выходном выпрямителе и т.п.

Устройство для защиты преобразователя напряжения, содержащее датчик тока, входом предназначенный для включения в силовую цепь преобразователя напряжения, пороговый элемент, входом соединенный с выходом датчика тока, а выходом подключенный к входу первого формирователя

55 импульса заданной длительности, блок включения преобразователя напряжения, выходом предназначенный для подключения к выводу включения преобразователя напряжения, блок выключения преобразователя напряжения, первым выходом предназначенный для соединения с выводом выключения преобразователя напряжения, датчик включенного состояния преобразователя напряжения,входом предназначенный для подключения к одному из выходных выводов преобразователя напряжения, и клемму для подключения источника дополнительного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при одновременном расширении функциональных возможностей, в него введены второй формирователь импульсов заданной длительности, первый элемент И вЂ” НЕ, инвертор, второй резистор и клемма для подключения команды на включение преобразователя напряжения, причем блок выключения преобразователя напряжения снабжен вторым входом и вторым выходом и включает в себя второй элемент И вЂ” НЕ, первый исполнительный транзистор, резистор и диод, при этом выход первого формирователя импульсов заданной длительности подсоединен к входу второго формирователя импульсов заданной длительности и первому входу блока выключения преобразователя напряжения, выход второго формирователя импульсов заданной длительности соединен с первым входом первого элемента И вЂ” НЕ, выходом подключенного к входу блока включения преобразователя напряжения, выход датчика включенного состояния преобразователя напряжения под соединен к второму входу первого элемента И вЂ” НЕ, второй выход блока выключения преобразователя напряжения соединен с третьим входом первого элемента И вЂ” НЕ, первый вход второго элемента И вЂ” НЕ исполь зован в качестве первого входа блока выключения преобразователя напряжения, а выход соединен с эмиттерным переходом первого исполнительного транзистора, коллектор которого использован в качестве первого выхода блока выключения преобразователя напряжения и через последовательно включенные диод и первый резистор подсоединен к клемме для подключения источника дополнительного напряжения, общая точка диода и первого резистора испопьзована в качестве второго выхода блока выключения преобразователя напряжения, вход инвертора подключен к клемме для подачи команды на включение преобразователя напряжения, а через второй резистор соединен с клеммой для подключения источника дополнительного напряжения, выход инвертора соединен с вторым входом блока выключения, преобразователя напряжения, в качестве которого использован второй вход второго элемента И вЂ” НЕ.