Устройство для защиты тиристорного резонансного инвертора

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности защиты и расширение функциональных возможностей устройства. Конденсаторы 1 и 2 заряжаются напряжением источника 3 питания и рязряжаются через открытые тиристоры 4-7, резисторы 8 и 9, датчики 14-17 проводимости, и развязывающие диоды 10-13. При этом на выходах датчиков 14-17 формируется сигнал лог. "0" при открывании соответствующего тиристора. Схема на элементах 24-27 формирует сигнал запрета на прохождение импульсов управления от генератора 23 через формирователь 28 на входы тиристоров инвертора, если после запирания всех тиристоров она находятся в закрытом состоянии меньше длительности импульсов формирователя 24. Дешифраторы 19-22 анализируют состояние тиристоров инвертора на соответствие импульсам управления и блок 31 индикации отображает диагностическую информацию. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gj)g Н 02 Н 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н. А STOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4278946/24-07 (22) 06.07.87 (46) 30.08.90. Бюл. ¹ 32 (71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (72) В.Д.Кулик, С.Л.Наседкин, B.И.Королев, В.П.Николаев и Ю.П.Фарафонов (53) 621.314.572:621.316.925.4 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

- 508854, кл. Н 02 Н 7/10, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹- 1169070, кл. fl 02 Н 7/12, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТИРИСТОРНОГО РЕЗОНАНСНОГО ИНВГРТОРА (5?) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности защиты и расширение функциональных возможностей устройст\

„.SU 1589349 А 1

2 ва. Конденсаторы 1 и 2 заряжаются напряжением источника 3 питания и разряжаются через открытые тиристоры

4-7, резисторы 8 и 9, датчики 14-17 проводимости, и развязывающие диоды

10-13. При этом на выходах датчиков

14-17 формируется сигнал "О" при открывании соответствующего тиристора.

Схема на элементах 18, 24-27 формирует сигнал запрета на прохождение импульсов управления от генератора 23 через формирователь 28 на входы тиристоров инвертора, если после запирания всех тиристоров они находятся в закрытом состоянии меньше длительности импульсов формирователя

24. Дешифраторы 19-. 22 анализируют состояние тиристоров инвертора на соответствие импульсам управления, и блок 31 индикации отображает диагностическую информацию. 4 ил.

1589349

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты и диагностики автономных резонансных инверторов, работающих в режиме прерывистого тока, например 5 в качестве промежуточного звена повышенной частоты в преобразователях постоянного напряжения с промежуточным высокочастотным звеном.

Цель изобретения — повышение надежности защиты тиристорного инвертора и расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 изображена схема тиристорного резонансного инвертора с устройством для защиты, на фиг.2-4 временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

На фиг.. 1 обозначены два конденсатора 1 и 2, источник 3 постоянного 20 напряжения, тиристоры 4-7, orðàíè÷èвающие резисторы 8 и 9, развязывающие диоды 10-13, датчики 14-17 проводимости тиристоров, элемент И-НЕ 18, трехнходовые дешифраторы 19-22, гене- 2

: ратор 23 импульсов, формиронатель

24 прямоугольных импульсов с двумя динамическими входами, D-триггер 25, элементы И 26 и 27, блок 28 усиления, формирования и. распределения импуль- 30 сон управления тиристорами, формирователи 29 и 30 прямоугольных импульсон с одним динамическим входом, блок

31 индикации состояния тиристоров и нагрузка 32 инвертора. 35

Устройство работает следующим образом.

Конденсаторы 1 и 2 постоянно заряженные источником 3, выполняют функцию тестовых генераторов постоян- 4О ного напряжения.

Контролируемые тиристоры 4-7 выполняют функцию ключей, включенных в соответствующие замкнутые контуры, образованные конденсаторами 1 и 2, 4 ограничивающими резисторами 8 и 9, диодами 10-13 и датчиками 14-17 проводимости тиристоров (например, контур, образованный элементами 1-4-8— 14-10). При наличии проводящего со50 стояния тиристора в соответствующем контуре возникает ток и с выхода соответствующего датчика проводимости.тиристоров подается сигнал на входы элемента И-HE 18 и первые входы дешифраторов 19-22, соответствую55 щий "0".

Датчики 14-17 проводимости могут быть выполнены в виде импульсных

4 трансформаторов или оптронов, выполняющих одновременно функцию элементов развязки. Диоды 10-13 необходимы для того, чтобы напряжение диагонали моста инвертора не влияло на выходные сигналы датчиков 14-17 проводимости. Таким образом, сигнал "0" на выходе датчика проводимости свидетельствует о проводящем состоянии соответствующего тиристора, а curll 1! нал 1 — о закрытом.

Сигналы с выходов блоков 14- 17 вместе с импульсами управления на выходе генератора 23 импульсов представляют информацию, на основании которой элементы 18, 24-28 выполняют функции защиты, а элементы 19-22, 29-31 — функции диагностики.

Принцип защиты заключается в том, что контролируется проводящее состояние тиристоров и снятие очередных отпирающих импульсов с управляющих электродов тиристоров производят в том случае, если в течение контролируемого интервала времени от момента приложения обратного напряжения к тиристорам проводящего плеча до .момента подачи очередных импульсов управления хотя бы один из тиристоров инвертора перешел в проводящее состояние.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы нормальной работы резонансного инвертора без обратных диодов в режиме прерывистых токов где

Э У импульсы управления тиристорами инвертора, Q — интервалы проводимости тиристоров первого плеча; Q — интервалы проводимости тиристоров второго. плеча; Q > — интервалы, когда все тиристоры заперты 1 — ток диагона9 ли моста инвертора.

В данном случае предполагается, что интервал времени Q когда нсе з тиристоры заперты, больше или равен интервалу установки, соответствующему времени восстановления запирающих свойств тиристоров. В противном случае производится снятие очередного импульса управления, отпирающего тиристоры соответствующего плеча моста инвертора, что предотвращает аварийный процесс вследствие опрокидывания инвертора. Контроль длительности запертого состояния всех тиристоров моста инвертора перед подачей очередного управляющего импульса гарантирует восстановление запирающих свойств тиристорон и тем самым

1589349

5 отсутствие аварийного процесса после подачи очередного отпирающего импульса.

Функции защиты реализуются следую щим образом.

Сигналы от датчиков 14-17 проводимости тиристоров (фиг.1) подаются на входы элемента И-НЕ 18. С его выхода сигнал поступает на динамические входы формирователя 24 импульсов

При.изменении выходного сигнала элемента 18 в случае запирания всех тиристоров или последующего перехода в проводящее состояние хотя бы одного из тиристоров на выходе элемента 24 формируется прямоугольный импульс. Момент окончания импульса отстает от момента последнего изменения состояния выхода элемента 18 на интервал времени установки, определяемый допустимым временем восстановления запирающих свойств тиристоров. Это означает, что формирова тель 24 воспринимает очередной входной динамический сигнал, приходящий до окончания выходного импульса, вызванного предыдущим входным сигналом. В качестве элемента 24 может быть использована микросхема К l55АГЗ.

Задний фронт выходного импульса элемента 24 служит синхронизирующим сигналом для П-триггера 25, на D-вход которого поступает сигнал "0" с выхода элемента 18 в случае запертого состояния всех тиристоров инвертора.

Таким образом, если в момент окончания выходного импульса элемента 24 все тиристоры инвертора находятся в закрытом состоянии, инверсный выход элемента 25 устанавливается в единичное состояние, что является разрешающим условием для прохождения отпирающих импульсов тиристоров от генератора 23 управляющих импульсов через элементы И 26 и 27 на вход блока 23. усиления, формирования и распределения импульсов управления. Данное условие появления единичного сигнала на выходе триггера 25 эквивалентно условию, что после запирания всех тнристоров инвертора они находятся в запертом состоянии в течение интервала времени уставки, достаточного для восстановления запирающих свойств тиристоров.

На фиг. 3 приведены диаграммы, поясняющие реализацию функций защиты, где обозначены: а — выход блока 23 б задающего генератора импульсов управления тиристорами 4 и 7 плеча I инвертора и тиристорами 5 и 6 плеча II; J — выход блока 18! низкий уровень соответствует запертому состоянию всех тиристоров, фронты импульсов. отстоят от соответствующих импульсов управления на интервал времени t,,равный времени коммутации, в — выход блока 24: фронты импульсов определяются перепадами импульсов диаграммы 6 (длительность

t > равна допустимому времени восстановления запирающих свойств тириеторов); ь — выход блока 25: перепады импульсов определяются срезами импульсов диаграммы 8 и уровнем диаграммы 6.

Интервал времени, в течение которого все тиристоры заперты перед первым импульсом управления диаграммы на фиг. 3 а, в точности соответствует допустимому значению времени восстановления запирающих свойств тиристоров, перед вторым импульсом управления — больше его ° Это соответствует нормальному открываниЮ тиристоров соответствующих плеч. Перед третьим импульсом управления указанный интервал меньше допустимого, что приводит к блокировке данного импульса низким уровнем диаграммы на фиг. Зъ и сохранению запертого состояния тиристоров.

Функции диагностики реализуются следующим образом. Импульсы управления тиристорами с выходов блока 23 (фиг.4а) поступают на формирователи

29 и 30 импульсов, осуществляющие формирование выходных прямоугольных импульсов, задержанных относительно передних фронтов входных импульсов управления на интервал времени, 45 определяемый длительностью коммутационных процессов инвертора (фиг.4 ).

Выходные импульсы формирователей

29 и 30 поступают на вторые и третьи входы трехвходовых дешифраторов 195б с

22. На первые входы дешифраторов поступают сигналы с выходов датчиков

14-17 проводимости тиристоров (фиг.4d-å).

Появление единичных сигналов на одном из восьми выходов дешифраторов

55 соответствует одному из трех возможных состояний тиристоров инвертора:

"Обрыв", "Пробой" и "Исправное со11 стояние . Выходные сигналы дешифрато1589349 ров обрабатываются блоком 31 индикации состояния тиристоров.

Отдельные входные комбинации дешифраторов означают:

110 — после прихода очередного от5 пирающего импульса, предназначенного для данного тиристора ("1" на втором входе), тиристор не открывается

Г11 11 (1 на первом входе), что соответствует состоянию Обрыв тиристора

11

10 (фиг.4 1.), 001 — после прихода очередного атпирающего импульса, предназначенНого для тиристора другого плеча

/11 tl

15 (1 на третьем входе), данный тиристор оказывается в открытом состоянии ("0" на первом входе), это соответствует состоянию "Пробой" контро 1ируемого тиристора (фиг,4 е).

011 1

- на второй и третий входы одновременно поступают импульсы управления, что соответствует неисправйой работе системы управления инверТором.

Остальные комбинации соответствуют исправному состоянию тиристоров.

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет контроль сосО 30 тояния тиристоров и в случае опасности возникновения опрокидывания инвертора при подаче очередного управляющего импульса, обусловленной

Недостаточным временем, предоставляе.мым тиристорам для восстановления запирающих свойств, или возникновением пробоя одного из тиристоров, производит снятие очередного управляющеro импульса, предупреждая возникновение аварийного процесса, а также позволяет диагностировать состояние тиристоров инвертора. формула и з о б р е т е н и я

Устройство для защиты тиристорного резонансного инвертора,, выполнен- 45 ного по мостовой схеме и снабженного формирователем импульсов управления, выходы которого подключены к управляющим входам тиристоров, содержащее генератор импульсов, первый элемент

И, первый формирователь прямоугольных импульсов и триггер, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты и расширения функциональных возможностей, 55 введены второй и третий элементы И, второй и третий формирователи прямоугольных импульсов, два конденсатора, четыре диода, четыре датчика проводимости, четыре дешифратора, два резистора и блок индикации, причем первый элемент И снабжен инверсным выходом и выполнен четырехвходовым, первый формирователь прямоугольных импульсов снабжен двумя динамическими входами, триггер выполнен в виде Р-триггера, а генератор импульсов выполнен двухтактным и снабжен двумя выходами, при этом первые выводы конденсаторов предназначены для подключения соответственно к объединенным анодам и объединенным катодам тиристоров инвертора, вторые выводы конденсаторов соединены с катодами первого и второго диодов и анодами третьего и четвертого диодов, другие электроды диодов подключены к первым входам соответствующих датчиков проводимости, вторые входы первого и второго датчиков проводимости подключены к первому выводу первого резистора, вторые входы третьего и четвертого датчиков проводимости соединены с первым выводом второго резистора, вторые выводы резисторов предназначены для подключения соответственно к первому и второму выходным выводам инвертора, выходы датчиков проводимости соединены с первыми входами соответствующих дешифраторов и подключены к вхрдам первого элемента И, выход которого соединен с динамическими входами первого формирователя прямоугольных импульсов и информационным входом триггера, синхронизирующий вход которого подключен к выходу первого формирователя прямоугольных импульсов, а инверсный выход — к первым входам второго и третьего элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора импульсов, а выходы предназначены для подключения к входам формирователя импульсов управления, первый вход генератора импульсов через второй формирователь прямоугольных импульсов соединен с вторыми входами дешифраторов, второй выход генератора импульсов через третий формирователь прямоугольных импульсов подключен к третьим входам дешифраторов, выходы которых соединены с входами блока индикации.

1 589349

Фиг.2

1589349

Составитель В.Нироков

Техред g.äèäûê Корректор С.Певкун

Редактор А.Огар

Заказ 2545 Тираж 476 Подписное к

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