Устройство для управления двумя быстродействующими ключами, работающими на общую нагрузку

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в агрегатах бесперебойного питания. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства и защиты нагрузки. Устройство для управления быстродействующими ключами 1 и 2 позволяет обеспечить "выжигание" однофазных, двухфазных и трехфазных перегрузок и коротких замыканий в нагрузке 5 как при параллельной работе инверторов 3 и 4, так и при работе одного из них. При этом блоком 9 задержки обеспечивается во всех указанных режимах защита устройства и нагрузки 5 от повреждения при длительной перегрузке и коротком замыкании. Запоминание узлом 17 памяти причины отключения устройства способствует быстрому ее отысканию и устранению. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

119) (11>

А1

7 515 (50 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4396249/24-07 (22) 01.02.88 (46) 30.11.89. Бюл. У 44 (71) Научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (72) А.П.Борисов и В.А.Левин (53) 621.316. 727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1019576, кл. Н 02 М 7/48, 1983.

Авторское свидетельство СССР

11 1444924, кл. Н 02 M 7/515, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУМЯ

БЫСТРОДЕЙСТВУЮ1ЦИМИ КЛЮЧАМИ, РАБОТАЮЩИМИ НА ОБЩУЮ НАГРУЗКУ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть испольэова2 но в агрегатах бесперебойного пита- ния. Цель изобретения — повьппение надежности работы устройства и защиты нагрузки. Устр-во для управления быстродействующими ключами 1 и 2 позволяет обеспечить "выжигание" однофазных, двухфазных и трехфазных перегрузок и коротких замыканий в нагрузке 5 как при параллельной работе инверторов 3 и 4, так и при работе одного из них. При этом блоком 9 задержки обеспечивается во всех укаэанных режимах защита устройства и нагрузки 5 от повреждения при длительной перегрузке и коротком замыкании. Запоминание узлом 17 памяти причины отключения устройства способствует быстрому ее отысканию и устранению. 3 ил, 1525846

Изобретение отно<-ится к .электротехнике и может быть использовано в лгреглтах бесперебойного питания, предназначенных для питания ответственных потребителей в вычислительной технике, в технике связи и т.д.

1(елью изобретения является повы шение надежности работы устройства и защиты нагрузки.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 пример выполнения формирователя импульсов, длительность которых определяется длительностью аварийного режима в нагрузке; на фиг.3 — диаграммь< работы устройства при перегрузке.

Устройство для управления ключами 1 и 2, через которые инверторы

3 и 4 подключены к общей нагрузке

5, содержит датчик 6 тока, пороговый элемент 7, вход которого поцключен к измерительному выходу датчика 6 тока, формирователь 8 импульсов отключения, цва блока 9 и 10 задержки, первый элемент H

2, а выход блокировки блока 13 управления подключен к второму входу элемента KIH-HE 11, второй элемент

ИЛИ-НЕ 15, выход которого подклнэчен к ьходу включения блока 14 управления, формирователь 16 импульсов включения, вход которого подключен к ньlходу блока 10 задержки, а выход к первому входу элементл ИЛИ-НЕ 15, узел 17 памяти, пусковой вход которого подключен к выходу блока 9 злдержки, вход сброса предназначен цля внешнего управления, а выход подк <ючен к входу отключения блока 13 управления, элемент ИЛИ 18, первый вход которого поцклкчен к выходу <1<ормирователя 8, второй вход — к вых<эцу узла 17 памяти, л выход элемент» ИЛИ

18 — K вторс му вх<. цу элемента И. 1И-Н .

15 и к входу ткэ<ю«еэ<ия блокл 14 управления. Ф. рмнр< в»тель 12 может

55 иметь несколько вариантов схемного исполнения, один из которых состоит из одновибратора 19 с повторным запуском и элемента ИЛИ-HE 20, первый вход которого подключен к выходу одновибратора 19, второй вход — к входу одновибратора 19 и к выходу порогового элемента 7 (фиг ° 1), а выход элемента ИЛИ-НЕ 20 — к входу двух блоков 9 и 10 задержки и к пер— ному входу элемента ИЛИ-НЕ 11 (фиг. 1) .

Устройство работает следующим образом.

И устройстве синфазность и деление мощностей между инверторами 3 и 4 при параллельной работе в диапазоне от холостого хода до номиналь— ной нагрузки осуществляется за счет блоков управления иннерторами.

11ри перегрузке или коротком эамьэкании в одной из фаз нагрузки датчик 6 выдает напряжение, приведенное на фиг.За. Элемент 7 при превышении тока нагрузки максимального значения, которое может выдержать один из инверторов при его автономной работе (I,, фиг.3a) изменяет свое состояние, а при снижении тока нагрузки до номинального значения для одного инвертора (I а фиг.Зл) возвращается в исходное состояние. Ilри этом на вьжоде элемента 7 формируются импульсные сигналы (фиг.36). Формирователь 12 обеспечивает формирование одиночного импульса, длительность которого не меньше времени, н течение которого элемент 7 формирует единичные сигнлль:. Б приведенной на фиг.2 схеме формирователя 12 это осуществляется с помощью одновибратора 19, который запускается передним фронтом каждого импульса элемента 7 и формирует одиночный сигнал (фиг.Зв).

Так как максимальная длительность между передними фронтами соседних импульсных сигналов элемента 7 не превышлет половины периода тока нагрузки, то одновибратор 19 должен быть рассчитан на формирование единичного сигнала не менее этой длительнос ги (10 мс для частоты 50 Гц) .

Этот сигнал инвертируется элементом

ИЛИ-НЕ 20 (фиг.3r) и поступает на входы блоков 9 и 10 и элемента

ИЛИ-НЕ 11. Так как на обоих входах элемента 11 присутствуют в этом слу5

Ф. чае нулевые сигналы (фиг.Зг д) то

1 У на его выходе формируется единичный сигнал (фиг.3е), от которого формирова тел ь 8 формирует импульс (фи г . Зж)

Этот импульс, пройдя через элемент

18, поступает на вход отключения блока 14, что приводит к отключению быстродействующего ключа 2, и тем самым инвертор 4 отключается от нагрузки, а инвертор 3 берет всю нагрузку на себя и работает в режиме перегрузки.

При исчезновении перегрузки или короткого замыкания в нагрузке элемент 7 не формирует единичные импульсные сигналы, одновибратор 19 с задержкой с, (фиг.Зв), определяемой разностью длительности формирования единичного сигнала одновибратора и моментом прекращения формирования единичных импульсов элементом 7, переходит в исходное с. стояние. Блок 10 задерживает прохождение сигнала с выхода формирователя 12 на формирователь 16 на время

1 необходимое для того, чтобы у инвертора 3 закончились все переходные процессы и он снова вошел в синхронную и синфазную работу с инвертором 4. Через это время формирователь 16 сформирует нулевой импульс, который инвертируется элементом 15 и подается на вход включения блока

1 и обеспечивает включение быстро,4 действующего ключа 2. Аналогично работает устройство при двухфазных и

1 трехфазных перегрузках и коротких замыканиях в нагрузке. Однако, если в этих случаях элемент 7 сформирует .один единичный импульс в течение всего времени перегрузки или короткого замыкания в нагрузке, которое превышает половину периода частоты тока нагрузки, то формирователь 12 сформирует нулевой импульс такой же длительности, так как она будет определяться не одновибратором 19, а длительностью импульса, поступающего с элемента 7 на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 20. Задержка ht, в этом случае отсутствует.

1525846

Если в момент перегрузки или короткого замыкания в нагрузке быстродействующий ключ 1 отключен, то единичный сигнал на выходе элемента 11 не сформируется, так как с выхода блокировки блока 13 управления на вход элемента 15 поступает единичный сигнал, который запрещает прохождение сигнала с формирователя 12. В результате на выходе элемента 11 сохраняется нулевой сигнал и формиро атель 8 отключающий импульс не формирует. Быстродействующий ключ 2 работает на перегрузку и короткое замыкание в нагрузке. Для защиты инверторов 3 и

4 быстродействующих ключей 1 и 2 и нагрузки от повреждения при длительной перегрузке или коротком замыкании в нагрузке служит блок 9, который ограничивает длительность работы устройства на перегрузку и короткое замыкание. При превышении длительности перегрузки или короткого замыкания заданного значения, 20 минимум которого определяется временем срабатывания защитных устройств в нагрузке, блок 9 выдает сигнал на пусковой вход узла 17. Последний формирует постоянный единичный сигнал, который, воздействуя непосредственно на входы отключения блока

13 управления и через элемент 18 на блок 14 управления, обеспечивает отключение любого из работающих бы— стродействующих ключей 1 и 2. Этот же сигнал, поступая на второй вход элемента 15, запрещает прохождение импульса с формирователя 16 на вход включения блока 14 управления. Сня тие единичногб сигнала с выхода

35 узла 17 осуществляется оператором после выяснения и устранения причины перегрузки или короткого замыкания путем подачи соответствующего сигнала на сбрасывающий вход узла 17.

Узел 17 памяти может иметь несколько технических решений, одно из которых представляет собой триггер с элементом индикации (напри45 мер, светодиодом) на одном из своих выходов. При этом светодиод зажигается при срабатывании триггера по сигналу, поступающему с блока 9.

В качестве быстродействующих ключей могут быть использованы тиристорные,транзисторные и гибридные ключи, время отключения которых должно быть меньше одного периода выходной частоты напряжения инверторов (до 1 мс) .

Такое управление быстродействующими ключами позволяет обеспечить

tt II выжи г ание од нофа з ных, двухфазных и трехфазных перегрузок и коротких

1525846 устройство для управления двумя быстродействующими ключами, работающими на общую нагрузку, содержащее датчик тока нагрузки, выход которого соединен с входом порогового 25 элемента, первый и второй блоки задержки, входы которых подключены к входу первого элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу блокировки блока управления первым быстродействующим ключом, а выход — к формированию импульсов отключения, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом отключения блока управления первым быстродействующим ключом, а вход — с входом отключения блока упзамыканий в нагрузке как при параллельной работе двух инверторов, так и при работе одного иэ них. При этом обеспечивается во всех этих режимах защита устройства и нагрузки от повреждения при длительной перегрузке и коротком замыкании. Запоминание причины отключения устройства способствует быстрому ее отысканию и устранению.

Использование изобретения позволяет повысить надежность устройства и нагрузки за счет улучшения их защиты, а следовательно, снизить потери, связанные с ремонтными работами в агрегате и в нагрузке, уменьшить время простоя устройства и нагрузки.

Формула и э о б р е т е н и я

20 равления вторым быстродействующим ключом, выход которого предназначен для подключения к управляющему входу второго быстродействующего ключа, выход блока управления первым быстродействующим ключом предназначен для подключения к управляющему входу первого быстродействующего ключа, выход второго блока задержки подключен к входу формирователя импульсов включения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и защиты нагрузки, в него введены узел памяти с пусковым входом и входом сброса, формирователь импульсов, длительность которых определяется длительностью аварийного режима в нагрузке, второй элемент ИЛИ-НЕ, причем выход узла памяти подключен к входу отключения блока управления первым быстродействующим ключом, пусковой вход — к выходу первого блока задержки, вход сброса предназначен для подключения к внешнему источнику сигнала управления, вход второго блока задержки подключен к выходу порогового эле-. мента через формирователь импульсов, длительность которых определяется длительностью аварийного режима в нагрузке, первый вход второго элемента ИЛИ-HE подключен к выходу фор— мирователя импульсов включения, второй вход — к выходу элемента ИЛИ, а выход — к входу включения блока управления вторым быстродействукицим ключом.

1525846 г)

a) е) ж)

Составитель А.Меркулова

Редактор F..Êoï÷à Техред Л.Сердюкова Корректор В.Кабаций Заказ 7239/52 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101