Устройство для защиты мостового инвертора при исчезновении импульсов управления и нарушении проводимости тиристоров Советский патент 1983 года по МПК H02H7/122 H02M1/18 

необходимо автоматически менять уставку на срабатывание, что невозмож но при данном исполнении устройства Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства защиты мостового инвертора при исчезновении импульсов управления и .нарушении проводимости тиристоров, повышение надежности его работы и ликвидации мертвых зон в режимах пуска (включения инвертора и прерывистых токов инвертора. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты мостового инвертора при исчезновени импульсов управления и нарушении пр водимости тиристоров, содержащее импульсные датчики по числу тиристо ров инвертора, причем каждый из дат чиков включен последовательно в цеп соответствующего тиристора инвертора и триггер, введены блок запрета одновременного появления импульсов, два блока одновибратора, логическая схема ИЛИ-НЕ, логическая схема НЕ, две диодные логические схемы ИЛИ и исполнительный блок, причем к пер вому входу блока запрета подключен выход диодной логической схемы ИЛИ, объединяющей выходы датчиков катодной группы, а к второму входу подключен выход второй диодной логической схемы ИЛИ, объединяющей выхо ды датчиков анодной группы, каждый из двух выходов блока запрета через соответствующий блок одновибраторов подключен к соответствующему входу логической схемы ИЛИ-НЕ, выход кото рой через логическую схему НЕ и три гер соединен с исполнительным блоком. Кроме того, блок запрета одновре менного появления импульсов состоит из двух логических схем НЕ и трех логическ1х схем ИЛИ-НЕ, причем вход первой схемы НЕ является первым вхо дом, а вход второй схемы НЕ - вторым входом блока запрета, выход первой схемы НЕ подключен к одному из входов первой логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой является первым выходом блока запрета, а выход второй схемы НЕ подключен к одному из входов второй логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой является вторым выходом блока запрета, одновременно выходы первой и второй схемы НЕ подключены соответственно к первому и второму входам третьей логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой подключен к двум другим входам первой и второй логических схем На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства защиты мостового инвертора при исчезновении импульсов управления и наруmemivi проводимости тиристоров, на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства защиты при исчезновении импульсов и нарушении проводимости тиристоров в режиме пуска и непрерывного тока; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства защиты при исчезновении импульсов и нарушении проводимости тиристоров в режиме прерывистого тока инвертора. Устройство содержит инвертор 1 с тиристорами 2-7, выпрямитель 8 с тиристорами 9-14; преобразовательный трансформатор 15, импульсные датчики 16-21; диодные схемы ИЛИ 22 и 23, блок 24 запрета одновременного появления импульсов, блоки 25 и 26 одновибраторов, логическую схему ИЛИНЕ 27, логическую схему НЕ 28, триггер 29, исполнительный блок 30, соответственно первую и вторую логические схемы НЕ 31 и 32 блока 24, соответственно первую, вторую и третью логические схемы ИЛИ-НЕ 33-35 блока 24. Кроме того, устройство содержит выход 36 диодной схемы ИЛИ катодной группы, вйход 37 диодной схемы ИЛИ анодной группы, выходы 38 и 39 соответственно первой и второй логических схем НЕ блока запрета, выход 40 третьей логической схемы ИЛИ-НЕ блока запрета, выходы 41 и 42 соответственно первой и второй логических схем ИЛИ-НЕ блока запрета (первый и второй выходы блока 24 запрета, выходы 43 и 44 соответственно второго и первого одновибраторов, выход 45логической схемы ИЛИ-НЕ 27, выход 46схемы НЕ 28, выход 47 триггера 29. Ток общего катода инвертора I кат ток общего анода инвертора ICIH Принцип работы устройства поясняется временными диаграммами, где на фиг.2 показана работа устройства в момент -to пуска (включения) инвертора и при исчезновении импульса управления, поступающего на тиристор 2 инвертора, или нарушении проводимости тиристора 2 (закрытое состояние тиристора 2) в момент-fe в режиме непрерывного тока инвертора. На фиг.З показана работа устройства при исчезновении импульсов управления или нарушения проводимости того же тиристора (тиристор 2 инвертора} в момент-Ьт, в режиме прерывистых токов инвертора (при длительности импульсов уравнительного тока меньшей 60 эл. град.) , при котором происходит возникновение аварийного процесса (т.е. в режиме,когда не наступил момент надежного запирания тиристоров инвертора сГ ), При нормальной работе инвертора в режиме непрерывного тока на выходах 36 и 37 диодных схем ИЛИ 22 и 23 появляются импульсы в моменты появления тока в соответствующих фазах катодной и анодной групп инвертора. Импульсы с выхода 36 схемы катодной группы поступают на первый вход блока 24 запрета одновременного появления импульсов ( на вход схемы 31) а импульсы с выхода схемы анодной ГРУППЫ 37 поступают на второй вход блока запрета. Так как импульсы анод ной, и катодной группы не совпадают во времени, то они появляются на вы ходах блока запрета. На первом выходе 42 появляются импульсы катодно группы, а на втором выходе 41 - импульсы анодной группы. Расстояние между импульсами в каждой группе равно) соответственно 120 эл.град, цес Д®Ьнес- несимметрия импульсов управления инвертора. На переднем фронте импульсов запускаются блоки 25,26 одновибраторов, на выходе которых появляются импульсы (сигналы логической единицы) длительностью, равной Д-Ьч 60 эл. град. +ДЬнес для одновибратора, запускаемого импульсами катодной группы (выход 44 и Д-Ь/г. 60 эл. Г1рад.+ д-(; одновибратора, запускаемЬг6 импульсами анодной группы (выход 43) величин а А.-Ьцес и дЪиес/ ° личины максимально возможной несимметрии импульсов управления инверто ра и устанавливается такой, чтобы единичные импульсы с одновибраторов поступающие на входы схемы ИЛИ-НЕ 2 перекрывались, и в нормальном режим работы инвертора на выходе 45 схемы 27 постоянно находился сигнал логического нуля и не появлялся сигнал помехи. На выходе 46 схемы 28 присутствует при этом сигнал логической единицы, который поступает на динамический вход триггера 29, установленного в положение, соответствунэщее нормальному режиму работы инвертора (сигнал логического нуля на выходе 47). При исчезновении или сбое импуль сов управления на тиристорах 2 фазы из-за нарушения проводимости ток в тиристорах не появится в нужный момент времени -fc, , следовательно на выходе 36 диодной схемы ИЛИ 22 будет отсутствовать очередной импульс. Этот импульс, соответствующи началу появления тока в фазе, не по явится на выходе 42 блока 24 запре та и не запустит соответствующий одновибратор. Тогда по истечении вр мени работы другого одновибратора на выходе 45 схемы ИЛИ-НЕ 27 появится сигнал логической единицы, а на выходе 46 схемы 28 сигнал логиче кой единицы сменится на сигнгш логического нуля который переведет тр гер 29 в положение, соответствующее фиксации аварийной ситуации в инвер торе . При этом поступающий с выхода 47 триггера 29 сигнал дает коман у исполнительному блоку 30 на отклю ение агрегата. Преимуществом предлагаемого устойства защиты является отсутствие еобходимости блокировки его срабаывания в период включения (пуска) нвертора для исключения ложной работы. На фиг.2 показана работа устройства в период включения инвертора, который начался в момент t. Так как в момент включения токи в катодной группе тиристоров (тиристоры фазы 2) и анодной группе (тиристоры фазы 7) появляются одновременно и имеют одинаковую скорость нарастания Ы1Т ЩаИ- , то на входы блока 24 запрета одновременного появления импульсов с выходов 36 и 37 диодных логических схем ИЛИ одновременно поступают одинаковые по амплитуде и длительности импульсы, которые не появляются на соответствующих выходах блока 24 и не могут запустить соответствующие блоки 25 и 26 одновибраторов чем и осуществляется автоматическая блокировка запуска работы устройства защиты. Одновибраторы начинают запускаться с момента начала первой коммутации токов инвертора -t . В режиме прерывистых токов устройство также не требует блокировки для исключения его ложного срабатывания, так как при переходе из режима непрерывных токов к режиму прерывистых токов, оно автоматическ продолжает работать без смены уставок (без изменения, ранее установленных значенийЛЬ н ). С наступлением режима прерывистых токов, который наступает в инверторе, работающем совместно с выпрямителем, при достижении длительности импульсов тока циркуляции меньшей 60 эл.град. на выходах 36 и 37 диодных логических схем появляются импульсы различной длительности. Это вызвано тем, что при совместной работе ток, протекающий через фазь (тиристоры) инвертора, состоит из двух импульсов тока (фиг.З), отличающихся амплитудой и скоростью нарастания. Первый импульс, являющийся током циркуляции, совпадает с моментом открытия тиристоров при поступлении на данную фазу в нужный момент времени управляющих импульсов и имеет большую скорость нарастания тока и амплитуду. Второй импульс является импульсом прерывистого тока нагрузки инвертора и обладает меиьшей скоростью нарастания тока и амплитудой. Под действием первого импульса тока циркуляции на выходах диодных схем ИЛИ появляется широкий импульс, который является работ чим, а в момент появления второго импульса прерывистого тока нагрузки , инвертора на выходах диодных схем появляется узкий импульс, который является нерабочим импульсом. Широкие и узкие.импульсы с выходов 36 и 37 поступают в блок 24 запрета, кот рый запрещает прохождение узких импульсов, и на выходах его формируют ся лишь импульсы длительностью, рав ной разности длительности широкого .и узкого импульса. Интервал между этими импульсами сохраняется тот же, что и в режиме непрерывного тока 120 эл. град,+-{- . но они имеют незначительное запаздывание в появлении на величину длительности узкого импульса. Далее до наступления аварии, устройство работает в соответствии с выше изложенным описанием его работы в реж ме непрерывного тока. При наступлении аварийной ситуации в режиме прерывистого тока, например с исчезновением импульса уп равления фазы 2 в момент , на выходах 36 и 37 одновременно появляют ся узкие импульсы в .связи с одинаковой скоростью нарастания токов. Эти импульсы не проходят через блок 24 запрета одновременного появления импульсов и не могут запустить соответствующий одновибратор. При и течении времени работы другого одновибратора на, выходе45 схемы ИЛИ-НЕ 27 появится сигнал логической единицы. Так как запуск одновиб ратора в режиме прерывистого тока производится с-задержкой времени ра ной ширине (длительности) узкого импульса в сравнении с режимом непрерывного тока, а длительность импульсов одновибраторов остается прежней, то сигнал логической единицы в режиме прерывистого тока появляется с этой задержкой времени, которая имеет незначительную величину (меньше 1 эл. град.). Под действием сигнала со схемы 27 на выходе 46 схемы 28 сигнал логической ед ницы сменится на сигнал логического нуля, который переводит триггер 29 в положение, соответствующее фиксации аварийной ситуации в инверторе, под действием которого исполнительный блок 30 отключает агрегат.Таким образ-ом, предлагаемое устройство защиты не имеет мертвой зо ны в режиме .прерывистых токов выпр мительно-инверторного агрегата. Формула изобретения 1. Устройство для защиты мостово инвертора при исчезновении импульсо управления и нарушении проводимости тиристоров, содержащее импульсные датчики, по числу тиристоров инвертора, причем каждый из датчиков включен последовательно в цепь соответствующего тиристора инвертора, и триггер, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, повышения надежности его работы и ликвидации мертвых зон в режимах пуска (включения инвертора) и прерывистых токов инвертора, введены блок запрета одновременного появления импульсов, два блока одновибраторов, логическая схема ИЛИ-НЕ, логическая схема НЕ, две диодные логические схемы ИЛИ и исполнительный блок, причем к первому входу блока запрета подключен выход диодной логической схемы ИЛИ, объединяющей выходы импульсных датчиков катодной группы, а к второму входу подключен выход второй диодной логической схемы ИЛИ, объединяющей выходы датчиков анодной группы, каждый из двух выходов блока запрета через соответствующий блок одновибраторов подключен к соответствующему входу логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой, через логическую схему НЕ и триггер соединен с исполнительным блоком. 2. Устройство по п.1, отличающее с я тем, что блок запрета одновременного появления импульсов состоит из двух логических схем НЕ и трех логических схем ИЛИ-НЕ, причем вход первой схемы НЕ является первым входом, а вход второй схемы НЕ вторым входом блока запрета, выход первой схемы НЕ подключен к одному из входов первой логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой является первым выходом блока запрета, а выход второй схемы НЕ подключен к одному из входов второй логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой является вторым выходом блока запрета, одновременно выходы первой и второй схемы НЕ подключены соответственно к первому и второму входам третьей логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой подключен к другим входам первой и второй логических схем ИЛИ-НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Соколов С.Д., Бей Ю.М., Гуральник.Я.Д., Чаусов О.Г. Полупроводниковые преобразовательные агрегаты тяговых подстанций. М., Транспорт, 1979, с.157-159. 2.Глух Е.М., Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей. ., Энергия, 1970, с.119-120. 3.Авторское свидетельство СССР № 340П20, кл. Н 02 Н 7/10, 1970.

12

7-3

0 - a 35 6- VO

+ 0 J-V j Hh L-: :ю