устройство для диагностики и защиты реверсивного тиристорного преобразователя

Формула изобретения

1. Устройство для диагностики и защиты реверсивного тиристорного преобразователя, содержащее датчики проводящего состояния тиристоров, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока совпадений, датчик сигналов разрешения выдачи импульсов управления на тиристоры анодной и катодной групп, два интегратора, подключенные к выходу блока совпадений, пороговые элементы, первый и второй из которых расположены на выходах интеграторов, третий пороговый элемент установлен на входе первого ключевого элемента, два диода, шунтирующие резисторы на входах первого и второго интеграторов, светодиод, источник напряжения, отличающееся тем, что оно снабжено оптронами, расположенными на входах датчиков проводящего состояния тиристоров, двумя диодами, подключенными соответственно к четвертому и пятому входам блока совпадений, инвертором, подключенным к выходу первого порогового элемента, вторым ключевым элементом, подключенным через резистор и четвертый пороговый элемент к выходу инвертора, при этом коллекторы первого и второго ключевых элементов использованы в качестве выходов устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в блоке совпадений, выполненном в виде компаратора и семи резисторов, выводы пяти резисторов объединены и подключены к неинвертирующему входу компаратора, выход которого использован в качестве выхода блока совпадений, а другие выводы пяти резисторов являются входами блока совпадений, выводы пятого и седьмого резисторов также объединены и подключены к инвертирующему входу компаратора, причем другой вывод четвертого резистора, подключенного к неинвертирующему входу компаратора, и другой вывод пятого резистора, подключенного к инвертирующему входу компаратора, использованы в качестве четвертого и пятого входов блока совпадений и подключены через соответствующие диоды к выходу датчика сигналов разрешения выдачи импульсов управления на тиристоры анодной и катодной групп, другой вывод шестого резистора является шестым входом блока совпадений, а другой вывод седьмого резистора является седьмым входом блока совпадений.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство может быть использовано в электротехнике и предназначено для диагностики и защиты трехфазных тиристорных преобразователей с раздельным управлением.

Известно [1] устройство для защиты трехфазного тиристорного преобразователя, содержащее датчики проводящего состояния тиристоров, блок совпадений, логический элемент ИЛИ, датчик контроля отсутствия разрешения на выдачу импульсов, элементы запрета, элемент ИЛИ-НЕ, одновибраторы и триггер.

Недостатком известного устройства является отсутствие гальванической развязки устройства управления от силовой части преобразователя со стороны датчиков проводящего состояния тиристоров, что снижает надежность работы устройства.

Известно [2] устройство для защиты реверсивного тиристорного преобразователя, содержащее датчики проводящего состояния тиристоров, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока совпадений, датчики сигналов разрешения выдачи импульсов управления на тиристоры анодной и катодной групп, два интегратора, подключенные к выходу блока совпадений, пороговые элементы, первый и второй из которых расположены на выходах интеграторов, третий пороговый элемент установлен на входе первого ключевого элемента, два диода, шунтирующие резисторы на входах первого и второго интеграторов, ключевой элемент, подключенный к выходу третьего порогового элемента, светодиод, источник напряжения.

Известное устройство обладает следующими недостатками: наличие гальванической связи устройства с силовой частью преобразователя со стороны датчиков проводящего состояния тиристоров, что снижает надежность работы устройства; наличие двух датчиков сигналов разрешения выдачи импульсов на тиристоры, что усложняет устройство; наличие лишь одного ключевого элемента, что также снижает надежность работы устройства.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в упрощении схемы и повышении надежности работы устройства.

Поставленная техническая задача решается тем, что известное устройство, содержащее датчики проводящего состояния тиристоров, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока совпадений, датчики сигналов разрешения выдачи импульсов управления на тиристоры анодной и катодной групп, два интегратора, подключенных к выходу блока совпадений, пороговые элементы, первый и второй из которых расположены на выходах интеграторов, третий пороговый элемент установлен на входе первого ключевого элемента, два диода, шунтирующие резисторы на входах первого и второго интеграторов, ключевой элемент, подключенный к выходу третьего порогового элемента, светодиод, источник напряжения, согласно изобретению снабжено оптронами, расположенными на входах датчиков проводящего состояния тиристоров, двумя диодами, подключенными соответственно к четвертому и пятому входам блока совпадений, инвертором, подключенным к выходу первого порогового элемента, четвертым пороговым элементом, расположенным на выходе инвертора, а также цепочкой последовательно соединенных резистора и второго ключевого элемента, подключенной к выходу четвертого порогового элемента, при этом коллекторы первого и второго ключевых элементов использованы в качестве выходов устройства.

Кроме того, поставленная техническая задача решается также тем, что в известном устройстве, согласно изобретению, в блоке совпадений, выполненном в виде компаратора и семи резисторов, используют инвертирующий и неинвертирующий входы, при этом выводы пяти резисторов объединены и подключены к неинвертирующему входу компаратора, выход которого использован в качестве выхода блока совпадений, а другие выводы пяти резисторов являются входами блока совпадений, выводы шестого и седьмого резисторов также объединены и подключены к инвертирующему входу компаратора, причем другой вывод четвертого резистора, подключенного к неинвертирующему входу компаратора, и другой вывод пятого резистора, подключенного к инвертирующему входу компаратора, использованы в качестве четвертого и пятого входов блока совпадений и подключены через соответствующие диоды к выходу датчика сигналов разрешения выдачи импульсов управления на тиристоры анодной и катодной групп, другой вывод шестого резистора является шестым входом блока совпадений, а другой вывод седьмого резистора является седьмым входом блока совпадений.

Принципиальная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит источник 1 напряжения (U_n); блоки выделения модуля сигнала проводящего состояния тиристоров в фазах А, В, С преобразователя, состоящие соответственно из четырехплечих выпрямительных мостов 2, 3, 4, подключенных через добавочные резисторы 5, 6, 7 на силовые тиристоры соответствующей фазы, стабилитронов 8, 9, 10, подключенных к выходам соответствующих выпрямительных мостов, добавочных резисторов 11, 12, 13, соединенных последовательно с входными диодами оптронов 14, 15, 16; датчики 17, 18, 19 проводящего состояния тиристоров, выходы которых соединены с соответствующими входами блока 23 совпадений; датчик 20 сигналов разрешения выдачи импульсов управления на тиристоры анодной и катодной групп, подаваемых соответственно через диоды 21 и 22; первый 24 и второй 25 интеграторы, подключенные к выходу блока 23 совпадений, первый пороговый элемент 26, второй пороговый элемент 27, третий пороговый элемент 28, первый ключевой элемент 34, подключенный через резистор 30 и третий пороговый элемент 28 к выходу первого порогового элемента 26; второй ключевой элемент 35, подключенный через резистор 31 и четвертый пороговый элемент 29 к выходу инвертора 32 и светодиод 33 диагностики, подсоединенный к выходу четвертого порогового элемента 29.

К неинвертирующему входу компаратора 36 блока 23 совпадений подключены через первый, второй, третий резисторы 37, 38, 39 выходы датчиков 17, 18, 19 проводящего состояния тиристоров, четвертый резистор 41, который через диод 21 подключен к датчику 20 сигнала разрешения выдачи импульсов управления для анодной группы. На инвертирующий вход компаратора 36 блока 23 совпадений подключен пятый резистор 42, который через диод 22 соединен с выходом датчика 20 и формирует сигнал разрешения выдачи импульсов управления для катодной группы, шестой резистор 40 цепи смещения, подключенный на напряжение источника 1 питания +U_n, а также седьмой резистор 43, через который подается логический сигнал 44 управления.

Неинвертирующий вход первого интегратора 24 подключен к выходу блока 23 совпадений через резистор 45 и резистор 46, шунтированный диодом 47, а также к своему выходу через резистор 48 и первый пороговый элемент 26, а инвертирующий вход первого интегратора 24 подключен к выходу второго интегратора 25 через резистор 49 и второй пороговый элемент 27. Инвертирующий вход второго интегратора 25 подключен к выходу блока 23 совпадений через резистор 50 и резистор 51, шунтированный диодом 52.

Устройство работает следующим образом.

Датчики 17, 18, 19 проводящего состояния тиристоров контролируют через оптроны 14, 15, 16 наличие напряжений на парах тиристоров, подключенных к фазам А, В, С вторичной обмотки силового трансформатора. При закрытых тиристорах напряжение на их выходе -15 В, которое при переходе к проводящему состоянию тиристоров переключается на +15 В.

Датчик 20 сигналов разрешения выдачи импульсов управления через диоды 21 и 22 соответственно на тиристорах анодной и катодной групп контролирует режим работы преобразователя по заданию. Значения сопротивлений резисторов на входе компаратора 36 подобраны таким образом, что при отсутствии разрешения на выдачу импульсов напряжение на выходе блока 23 совпадений переключается с -15 В на +15 В, если проводит хотя бы один тиристор схемы. В случае, когда разрешается выдача импульсов одной из групп, изменяется уставка блока 23 совпадений и переключение на +15 В происходит только при одновременной проводимости двух тиристоров.

При включении преобразователя в работу вначале включают напряжение на цепи управления. Датчики 17, 18, 19 проводящего состояния тиристоров фиксируют обрыв трех фаз питания, и блок 23 совпадений переключается, выдавая на выходе +15 В. Напряжение на выходе первого интегратора 24 не меняет знака, и при достижении величины +5 В первого порогового элемента 26 первый интегратор 24 становится на самоподхват. Превышение по модулю напряжений третьего порогового элемента 28 и через инвертор 32 четвертого порогового элемента 29 вызывает закрывание ключевых элементов 34 и 35, защита запрещает выдачу импульсов, засвечивается красный светодиод 33, сигнализируя о исправности защиты.

При подаче напряжения на силовые цепи преобразователя при исправном его состоянии появляется напряжение -15 В на выходах датчиков 17, 18, 19, напряжение на выходе компаратора 36 блока 23 совпадений переключается на -15 В и напряжение на выходе второго интегратора 25 изменяется от -15 В до +15 В. При достижении напряжения +5 В второго порогового элемента 27 интегратор 25 отключает цепь подхвата интегратора 24, напряжение на выходе которого принимает значение -15 В, транзисторы ключевых элементов 34 и 35 открываются, защита разрешает выдачу импульсов и красный светодиод 33 диагностики гаснет, что говорит о готовности преобразователя к работе. Диод 47, шунтирующий резистор 46, обеспечивает задержку на срабатывание защиты продолжительностью 3 мс. Диод 52, шунтирующий резистор 51, обеспечивает задержку на отключение защиты 20 мс и переключение второго интегратора 25 на +15 В за время 1 мс.

Реализация изобретения позволяет упростить схему устройства за счет сокращения числа датчиков разрешения выдачи управляющих импульсов на тиристоры и повысить надежность работы устройства благодаря потенциальным развязкам устройства от силовой части преобразователя.

Как показали испытания, при выдаче импульсов на одну из групп вентилей и исправности преобразователя защита не срабатывает, так как время задержки первого интегратора больше максимального угла коммутации _макс. Если вследствие неисправности для вентиля проводят одновременно дольше 3 мс, защита срабатывает, снимает с тиристоров управляющие импульсы и индицирует срабатывание посредством красного светодиода 33 самодиагностики.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 1534620, кл. Н 02 Н 7/12, 1986.

2. (Прототип) Авторское свидетельство СССР 1619367, кл. Н 02 Н 7/12, 1987.