Устройство для защиты тиристорного преобразователя от минимального напряжения с выдержкой времени
Изобретение относится к электротехнике , а именно к преобразовательной технике , и может быть использовано в системе защиты автономного инвертора для автоматического повторного включения при посадках сети для электропр 1вода переменного тока. Це. изобретения является повышение надежности работы устройства д,1я защиты . Поставленная пель достигается посредством обеспечения 1 адежного запуска RS-триггера 13 iipn глубоком понижении нанряжения сети, во время которого питание элементов системы управления пе снизилось до нуля из-за конечного времени разряда источника П1ггания 1 и RC-цепочка 8 может вырабатывать ненолноценпый (нулевой ) имнульс из-за наличия остаточного напряжения на конденсаторе RC-цеиочки 18 за счет формирования oднoвибpaтopo i 5 запускаемым компаратором 4, импульса конечной длительности, открывающего ключ 6, полностью обнуляющего источник питания 1. При этом обеспечивается четки запуск RS-триггера 13 «О ;-импульсом с конденсатора RC-цепочки 18 - четкое срабатывание RS-триггера 13 в момент появления напряжения сети через вре.я, меньн1ее установленного , за счет подачи на R-вход RS-триггера 13 уровня «1 через пороговый б. юк И и ключ 12. 1 ил. (О
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 02 Н 7,, 12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3996643/24-07 (22) 27.! 2.85 (46) 30.04.87. Бюл. № 16 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств (72) В. В. Фоменко (53) 621.316.925.4 (088.8) (56) Техописание и инструкция по эксплуатации электропривода комплектного тиристорного серии ЭКТ ЗЭИ 099.256 ТО, схема электрическая 6ЭИ. 369.610.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1213936, кл. Н 02 Н 7/12, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ОТ
МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано в системе защиты автономного инвертора для автоматического повторного включения при по„„30„„1307504 А 1 садках сети для электропривода переменного тока. Целью изобретения является»oIII,Iшение надежности работы устройства д,1»:1ащиты. Поставленная цель достигастся посредством обеспечения надежного з li!ill.;I
RS-триггера 13 при глубоком понижении напряжения сети, во время которого питание элементов системы управлении не снизилось до нуля из-за конечного време!Ill разряда источника пи.гания 1 и R(. †.icïo÷ê I !8 может вырабатыв lть неполноцсн (нулсВОЙ) импу Ibc из-за на, 1нчия Ост lточнОГО напряжения на конденсаторе R(.-цепочки 18 за счет формирования одновибратором 5 запускаемым компаратором 4, импульс,1 конечной длительности. открывающего ключ 6, полностью обну IHIoiilcго источник питания 1.
При этом обесп "IIIBHEòl. ÿ четкий запуск
КS Tðèããåðà 13 «О»-импульсом с кондснсатоRC-цепочки 18 четкое сраоатыв;IIIIIc
RS-триггера 13 в момент появления напряжения сети через время, мень»1ее установленного, за счет подачи на R-вход RS-триггера 13 уровня «1» через пороговый блок 11 и ключ 12. 1 ил., >0; .)!)4.!. О! С.,!.:IC <,,, I ::: ...,!Р(, ..!!ИЬС, и, Pl!!i(K прс-обрc!: )3 ".)ын) 1 гсхник, и
X10iii(1 ОЫ Гh HC I IO, I Ü33ÂH I!0 В С ИСТС:> .С. За П(и1 >! ci ВТО (10 > i i!0 1 О Hi i Б(РТOРИ, (, )Я с! В ГОМ ПТ 3 IС ОКО! О ПОВТOP(iÎ! 0 13h I iÎ !Ñ И и I) Pli IIÎCH,J I<
ГС Гll 1.151 Э, IСК I POIIPHBO;(H !I(>РС(>)С>ННОГО Тока., fc 1) изоор(тсчlия НО()ь(п)си((с пад(ч- !()СТИ (1! .. ! I J i< I ) Jf C) f ) < I. Ьi! сl 51 (. X! i>! ) VC! pOIICТ Ва;(;1 Я:Зc) l!)!)Т!>1 ТИ рИ.-! 0J >l l0l 0 !I!)C00 () H:>ОБ<)Т((15! ОТ М И I I )l М а, I h) IOI 0
IIC Ilk>5f КС!>I!51 С 13bl JC РЖКОИ BP(. Х((lf:f.
) С"! РОИСТБО Д;1 Я Лk!!!!ÈÒÛ СОСТОИТ И;> ИС(0 lu и к,i f и и 1 H 101! f c Г 0 и;1 и р я ж с н и я, и сг! 0> l l l lf K H 2
0I;0j) )!О! 0 ff<3II P?I?KCII)) 5I. БЫ. ОДЫ )iO!OРЫХ )10.1,< ОС И П II I>I ki, (и фф(РСН .Иа, 11>П ЬIМ ВХО (03! IIP f)—
ВО I 0 k! В1 0 ро! 0 КО >, и cl рсlТО ро В 3 И 4. и ОСГН . (013)IÒ(X I ii110 СOС>(I) I!С II II Ы Х ОТ НО(И Г(х 1Ь НО ИВ(ХОКИО;. I,
Н ОД (. 0 (., l!! i I C I l ) 101 0 П < J) H, 1, I (., 1 (> И 0 И C. T 0 i i f k f h >с
l l llTHI0i IlCI 0 ))cl II Р51?КC ff H kl i ПО(, (С .,<>ОБВТС.I BI I 0
ГЛ ) С, ) i f f (>! I I . Ы (УГ I! O (. И Т (. I i> l i 0 13 h! X(.;. 1 d fi O XI I I H P H 0pH 8 мажоритар()ого элсх(с)г) а 7, Быполlii. II Il0I О, I HI!Ok)»)C В БИ !(. 101 liil(.(. KOH СХ(. Х)Ь)
0(> ., (1 3, K.l 10>Д(p ?K !i f3 <1!01! IC! О KOII, (С> 1 Сc! I Оj) <) . 0, if OpOI ОБО! 0 0()ОКсl (, К,(к) (а .-, (с. i- f) и l I с f) ": 8, Ifоcл с, ) 01)ате>(bп0 сос. ()1?1(. I I— ll>). . hl l0ll0li «(.Toil>> 4 ll «! 1 > ск» 5, 06) IIH51 0>! «а !<,> I ) f)!>! Х CÎ(Дki I!C Н с1 . 0<)II (И 1 0
li,!5l?KCl1illI (001 BCl C l B(. I!f30, Ключ;1 6, II03CO( I l l ) C l! l C > l 0 " I (. Ж, i V l l 0 C I I I f I f cl Л Ы 0 Й Т 0 (К О и
К! I0!1K); «(. I 0I!» -* и потенциал В НО и То !кОН
«рсмя(яь(ак))ци» р(зистора 9 ьч 1. (сржки Вр» IС! И
Вср Гор;) (7, Вклк)чсппого ме?Kду пот(lit)и;)льi !0! . ТО К(! I . К! )OI! K l i << (> > (К» () !f !!TO f) f>l 3 I!XO >1(1?КОРИ Г<)РНОГО Э, ICiX!()Н I I ». 1(УС КО(3ОИ
;l!! Гj) I! p) 10 ) Ii(! (<(.-1 c!10чки <>, Об и(<1 Я TO>! hH ;.:.:! и " . .,-, (к.—
Грипс )а (:). (!)0()миро))атсля (с) иv! Iiv,)ьсо(3, ;10 tK,1Ii)чс!)f!01 0 х(сж,(> Вь)ходом I.омпара !Ора
8 ) 1)кодо,)., > К8-Tpl!ггсра (3. уси.f f! (!H(.)0(»») ()()В . Гс, .я 20, <О (c(к, иf)(и)!()ГО к !!pя— мому Вь;,0 (у H (<. >-три(13сра (:>>.
< <. >:if!i! K !!)i Г )C)!li,C. 0 I! H II,!)51 Ж С li И 51
Г) 0 «Й if < I! I i; I C C T H (! l I,.! f k ) ) I! P 0 B> H f1 i !> K l М: ) О Г 0 П ) а:,—
)) Ь) . B.. П! ря")!! )С, ii С X! i! j П31 1(>CHI(ия >1)! !I c) !
3I>l X0,;(h 3 l I; IITH It 111111 (PC:3 ((<ТО(30 И ГР <> ПСфО((3) H 0() (>:<:.!! !(СТрi!(соб(." BC !(I! I>I X 1)у?К, 1 ()—
i) I!! О>>;>О О (Р 0 )P fX0>, Ii <1!) 1 (О!)! 3 И П сl (1() 5! ЖСП Ия Пр(., IС !сl Б. 151!0! С (!()Oil Обhf !)! ЫС 011Cpc3 II ИОН(, bfC Х(. ИГ! И 1(., I Ii, 131>I: I0., I)! >! К)!((!I(. ()ПСРВ!)H!0 (f) В I I 0. f O ?K ff T(. I h H hl H, H B bl !10, )Н Я ЮТС Я OO hf
I1d входах, H можт о>)ть реализован на логических элементаx. Ключи 6,8>(2 и (6 представляют собой бесконтактные коммутирующHp. транзисторные элементы, управляемые током или напряжением, обеспечивающие ) срсдачу входного сип)ала или запрет се 1!poxo?K ICIIH53 Hа выход (выполняются обы II!0 или на интегральных элсе)ггах, например !Id серии (х 56(, или э(3 на полевых транзисторах) . RS-триггер (8 представляет собой элемент памяти с двумя управляющими входами (х и S, управляемый уровнем «0» или «!» (для данного случая уровне: ) сигнала «О»), и выполнен также на интегральных элементах. Усили1C ifb-())Op > ЗО I1мпу 1hc0B раз..ичной длительности и с различной задержкой, запускаемых в момент переключения I/S-триггера 3. Пороговый блок ! может пред=тавлять, например, в ! I p0c TcH IIIc xf сл уч ас стабилитрон, наличие з.> сигнала па выходе кото»ого при превыше-! IIè H входным сигналом заранее Зада H ного уровня Вызыв:(ст проводимость ключа (2. ПорОГОвы и ОЛОк (. с к. Iloi)ом 2 мож(T быть ооГьеди)(ен в Иди элемент (например, вып()С(неfl В 13ид(. пол Bс Го транзистора с изо Устро<)с)BO DHOOTàc т следующим образом. При:(одачс напряжения «собственных нужд» на тристорпый преобразователь появ, IЯIОТСЯ f1 H If P5!?Ксн ИЯ Il cl ВЫХОДаХ ИСТОЧНИКОВ ! H 2 питаю;пего и опорного напряжений соответственно. Т))к как обычно 3 нормальПOм рабочем состоянии «âûставлеHíîå» напряжение источника питающего напряжения боль.пе величины уставки источника 2 ()IIc)PIIoI па ПРИ жег! и Я, То KÎvl(1H РНТоР 3 ННходится В состоянии «!» Ilo Выходу. RS-триггер (8 находится B состоянии «0», так как ключ 8 -!акрыт, удсржизающий конденсатор (О разряжен, пороговый блок 11 закрыт, ключ 12 закрыт и на установочном входе К RS-триггера 13 HpHcóòñòâóåò «О» потенциал. Ня в !ходе мажоритарного элемента 7 «О» потенциал, так как с выхода инвертора 17 и с прямого выхода RS-триггера 13 подаются уровни напряжения «0». При кратковременном Iiàжатии кнопки «Пуск» RS-триггер 13 пер:кидывается в состояние «1» за счет пода-!и сигнала «О» к входу S, так как удерживающий конденсатор 10 быстро заряжается до уровня «1» (во время нажатия кнопки) через открытый ключ 8 от источника 1 питающего напряжения. Ключ 8 открылся уровнем «1» с выхода мажоритарного элемента 7, так как при нажатии кнопки «Пуск» на его вход подаются две «1» с выхода компаратора 3 и с выхода инвертора 17. При достижении напряжения на удерживающем конденсаторе 0 уровня срабатывания порогового блока 11 последнее открывает ключ 12, и на выходе RS-триггера 13 появляется уровень «!» (напряжение источника 1 питания). Г!ерекид!ывание RS-триггера 13 в состояние «1» вызывает срабатывание усилителя-формирователя 20 согласно заданному режиму включения, что приводит к включению тиристорного преобразователя. При необходимости вык,:почения тиристорного преобразователя необходимо нажать кнопку «Стоп», что вызовет открывание ключа 1б, через который удерживающий конденсатор 10 быстро разрядится, пороговый блок 1! выключится, ключ 12 закроется, на Входе R RS-триггера 13 появится сигнал «О>., RS-трипер 13 перекинется в состояние «О», ключ 8 запрется, так как на выходе мажоритарного элемента 7 сигнал «О». Напряжение уставки источника 2 питающего напряжения выставлено так, что при понижении питающего напряжения больнге, чем на 15ОО, напряжение источника 2 опорного напряжения больше напряжения уставки источника 1 питающего напряжения и компяp3rop 3 переключится в состояние «0». Ilоэтому при кратковременных посадках HBIlpHжения (например, оольше 15Я, но меньше 70О) появляющийся сигнал «0» на выходе компаратора 3 переключит RS-триггер 13 в состояние «О» и тиристорный преобразователь выключится, т. е. выключится си 10вой автомат, прекратится подача питания на выходные формирователи импульсов управления автономным инвертором, по сигналу сеточной защиты прекратится подача импульсов управления выпрямителем. При этом допустить продолжение подачи управляющих импульсов на автономный инвертор и выпрямитель в тиристорном преобразователе частоты нельзя при напряжении сети ниже 15Я, тяк как в этом случае неизбежны пропуски, помехи по цепям формирования управляющих импульсов, что вызовет аварийные режимы в автономном инверторе. При восстановлении питающего няпряже5 >0 ! 55 пия,,о номинального з1гачения ком!,;!1>3Toli 3 переклю!HTcH Но Выходу в состояние «l», по, !О?китепыlый Нсрс!! 1д н 1п ряжения комп lpilтора 3 (из cÎcToHH! «О» в « l ») вызовет появление на выходе формирователя )9 узко10 нулевого импульса, который п0 входу переключит RS-триггер 13 в состояние «l» li тиристорпый преобразователь <1;!ствть! 3L3томатически вкл:Oчится по заданной послс.,овательности включения без наж3Tèÿ кнопKи <<Пi c». Таl и!! Образом произойдеT,я ВТОматическое повторное включение при кратковременных импмльсных неглубоких посадк3x напряжения сети. При глубоких посадках HàïðÿæåíHÿ сети (например, болыпе 70 Я; 11, ) компаратор 4 переключится состояние «О» (его напряжение уставки выставлено, например, на напряжение 0,30«»). сиги?!лом «О» запустит одновибрлтор 5, который 33питян от отдельного источника питания с боль!пей постоян!1Ой времени, чем источник 1 питающего напряжения. Одновибрлтор 5 вырабатывает короткий импульс (длитсльHOCTi>iO 0.2--0,5 C), KOTOpb! É OTKpl>IBHPT K, IIOH 6. быстро и полностью рлзряжлк!1ци! источник напряжения. Тяких! образом, нл всеx элементах данног0 устройства напряжение питания становится равным нул10. Лил?!оги шо все произойдет и при полном пропадании напряжения сети в течение меныпе установленного времени (например, не меньше 3 с.) . Тнрнсторный преобразователь выключится, все обесточеHo, Но на удерживающем конденсаторе 10 сохранится 1!Отенциял «1», тяк клк постоянная времени разряда т КС p3ai!3 3 с, г Lc R -- резистор вы.гержки времени, я С - - удерживл1о1ций конденсатор 10. )хопденсятор 10 в течение Времени Вы?1ержки постепен1!с рлзря?кается на резистор 9, !го В KOHILC устлновле 1liol о ape»c!HI (3 с) ii3»p!!s ИОООГОВОГО блО! л 1. IIpli появлеllии !IитяlОщсгo напряжения (через время xicH!,ше 3 с) нл B xo;1, Ix R.>- гp II! i 01?л 1 3 через Открыты и K1Io I 12 пороговым олоком 11 подается напряжение питания, т. с. уровень «1», я не напряжение нл кондснслторе !О, поэтому нулевой импульс по входу S КЬ-триггера 13 с Выхода конденсатора интегрирующей КС-lic-, почки 18 переключит RS-триггер 13 в состояние «1» и тирис горный преобразователь таким образом автоматически включится без нажатия кнопки «11у«к». Удержи ваюши и конденcàòop 10 В дальнейшем начнет подзаряжаться от источника 1 пи.гающего няпряil<еHия, Tяк Kяк <<1>> Hя Выходp м3жоpli— тарного элемента 7 откроет ключ 8. Если полное пропадание напряжения сети продлится больше 3 с, конденсатор 10 разрядится через резистор 9 выдержки времени до уровня, меньп1с уровня срабатывания порогового блока 11, ключ 12 будет закрь1т, на Вхо Lå К RS-тр 1ггера 13 6?улет нулевой потенциал и I!pll восстановлении питающего 1307504 Форлула изобретения ВНИИПИ Заказ 1401, 51 1иРаж 61В Г!од гисное Г!роивводсгвенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, Ул, Проектная, 4 напрйжения н)левой HMH) )bc c vhixoza Нусковой интегрирующей КС-цепочки 18, приложенный к входу S, не перекл)очит RS-триггер 13 в состояние «!». Автоматическое повторное включение преобразователя не произойдет. При необходимости обеспечения времени выдержки 3 с удержива1ощий конденсатор 10 может быть выбран очень малой величины при большем резисторе 9 независимо от типа применяемых интегральных микросхем, так как емкость 10 фактически включена на Вход эммитерного повторителя, обладающего большим входным сопротивлением, построенного на ключе 12 и сопротивлении на входе R RS-триггера 13 (не показано). Таким образом, предлагаемое устройство защиты тиристорного преобразователя от минимального напряжения с выдержкой времени обладает повышенной надежностью работы по сравнению с известным устройством за счет введения второго компаратора, одновибратора, двух ключей, порогового устройства посредством обеспечения наде>кного запуска RS-триггера нри глубоком (в днанаЗОНЕ 0 — 0,3 (1иоч) 1!Онижс .НИИ СЕТИ, ВО время которого питание элементов системы управления не снизилось до нуля из-за конечного времени разряда источника питания и пусковая интегрирующая КС-цепочки может вырабатывать неполноценный (нулевой) импульс из-за наличия остаточного напряжения на емкости за счет формирования одновибратором 5, запускаемым компаратором 4, импульса конечной длительности, открывающего ключ 6, полност)ио обнуляюгцего источник 1 питания. При этом обеспечивается четкий запуск RS-триГчера «О»-импульсом с емкости пусковой цепочки 18 — -- четкое (без появления ло кных коротких импульсов на выходе) срабатывание RS-триггера 13 в момент появления напряжения сети через время, меньшее установленного, за счет подачи на R-вход RS-триr.— гера 13 уровня «1» (напряжения питания, а не плавно меняющегося напряжения, как В известном устройстве) через пороговый блок 11 и ключ 12. Кроме того, обеспечена подача на вход R RS-триггера !3 уровня напряжения, всегда меньшего уровня питания, и отсутствие подачи потенциала с удерживающего конденсатора на вход микросхем при отсутствии питания, что гарантирует надежную работу устройства в случае применения интегральных микросхем комплементарных МОП-транзисторных структур, не допускающих подачу входного напряжения раньше питающего. При применении данного устройства уменьшаются габариты устройства автоматического повторного включения за счет уменьшения величины емкости при использовании интегральных микросхем с малым входным сопротивлением, например серии Хо 511, так как удерживающая емкость включена на вход порогового устройства, выполняющего роль эмиттерного повторителя. Устройство для защиты тиристорного ! О преобразователя от минимального напряжения с выдер>ккой времени, содержащее источник питающего напряжения и источник опорного напряжения, выходы которых подсоединены к соответствуюшим входам первого компаратора, последовательно соединенные кнопки «Пуск» и «Стоп», общая точка которых соединена с источником опорного напряжения и источником питающего напряжения, Выход которого соединен с Входом первого ключа и выводом резистора пуско20 Вой интегрирующей RC-цепочки, мажоритарный элемент, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора, соединенным с входом R RS-триггера и входом формирователя импульсов, усилитель-формирователь, вход которого подключен к прямому выходу BC-триггера, подключенному к второму входу мажоритарного. элемента, третий Вход которого через инвертор соединен с ВыВОдОм кнопки «11усх» и с Входом RS-триггера, а Выход мажоритарного элемента соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого соединен с одним выводом параллельно соединенных удерживающего конденсатора, резистора Выдержки Времени и второго ключа, другой вывод которых подключен к обшей точке „кнопок «Пуск» и «Стоп», к которой также 35 подсоединены вывод конденсатора пусковой интегрирующей RC-цепочки, причем общая точка элементов пусковой интегрирующей ЯС-цепочки и выход формирователя импульсов соединены с входом S RS-триггера, 40 а управляющий вход второго ключа соединен с выводом кнопки «Стоп», отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, В него введены второй компаратОр, третий клк)ч, четвертый ключ и пороговый блок, причем входы второго компаратора соединены с выходами источников питающего и опорного напряжений, а выход через одновибратор соединен с управляк)щим входом третьего ключа, включенного параллельно источнику питающего напряже.1ия, вход порогового блока подсоединен к выходу первого клк)ча, а выход порогового блока подключен к управляющему вхо;1у четвертого ключа, вход которого подключен к выходу источ:1ика питающего напряжения, а выход — к входу R RS-триггера.
