Устройство для защиты инвертора Советский патент 1983 года по МПК H02H7/122 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты инверторов от перегрузки Известно устройство для защиты инвертора, содержащее генератор импульсов, исполнительный элемент защиты, триггер, датчик выходного напряжения , усилитель-ограничитель, элемент И, датчик тока и элемент за держки ti . . Наибол€зе близким к предлагаемому является устройство для защиты инвертора, содержащее связанный с бло .ком управления инвертором генератор импульсов, прямой и инверсный выходы которого подключены соответствен но к первьот входам двух элементов И выходы которых через элемент ИЛИ связаны с исполнительным элементом защиты, и последовательно соединенг ные датчик выходного напряжения и первый усилите ль-ограничитель, выхо которого пoдkлючeн к второму входу первого элемента И C2J. Недостатком известных устройств является малое быстродействие, обус ловленное задержкой опорных импуль,сов относительно -фронтов сигнала генератора импульсов, а следователь но, и вьаходного напряжения инвертор Цель изобретения - повышение быс родействия устройства защиты инвертора. Поставленная цель достигается,те что в устройство для защиты инверто ра, содержащее генератор импульсов, прямой выход которого предназначен для подключения к блоку управления инвертором и, кроме того, подключен к первому входу первого элемента И, инверсный выход генератора импульсо подключен к первому входу второго элемента И, выходы первого и второго элементов И через элемент ИЛИ связаны с исполнительным элементом защиты, и последовательно соединенные датчик выходного напряжения и первый усилитель-ограничитель, выхо которого подключен к второму входу первого элемента. И, введены второй усилитель-ограничитель, выделяющий импульсы полярности, противоположно выделяемой первым усилителем-ограни чителем, и селектор импульсов по дл тельности, при этом последний вклюЧен между выходом элемента ИЛИ и входом исполнительного элемента защиты, а второй усилитель-ограничитель включен между выходом датчика выходного напряжения и вторым входом второго элемента И. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы сигналов в узло вых точках устройства. Устройство для защиты инвертора 1 содержит генератор 2 импульсов, подключенный к блоку 3 управления инвертором 1 и входом элементов И 4 и 5, выходы которых через элемент ИЛИ б подключены к входу селектора 7импульсов по длительности, выходом соединенного -с исполнительным элементом 8 защиты. Датчик 9 выходного напряжения инвертора 1 подключен к входам усилителей-ограничителей 10 и 11, выходы которых соединены с входами элементов И 4 и 5. Усилители-ограничители 10 и 11 выделяют и фазоинвертируют полуволны выходного напряжения инвертора противоположной полярности. Устройство работает следующим образом. Генератор 2 импульсов вырабатывает непрерывную последовательность противофазных импульсов типа меандр (фиг. 2 и 3, а и б) рабочей частоты инвертора 1. С датчика 9 выходного напряжения инвертора снимается контрольный сигнал {фиг. 2 и 3, в), положительный полупериод которого нормируется по амплитуде и форме и инвертируется усилителем-ограничителем 10 (фиг. 2 и 3, г), а отрицательный - усилителем-ограничителем 11 (фиг. 2 и 3, д) . При нормальной работе инвертора. 1 импульсы, вырабатываемые генератоipOM 2, не совпадают во времени с выходными нормированными сигналами усилителей-ограничителей 10 и 11. На выходах элементов И 4 и 5 (фиг. 2 и 3, е и ж), а следовательно, элемента ИЛИ б {фиг. 2 и 3, з) присутствуют потенциалы логического нуля. 8случае совпадения указанных сигналов в моменты формирования фронтов и срезов, что наиболее вероятно при возможной расфазировке импульсов генератора 2 и выходного напряжения инвертора 1 (фиг. 3), короткие импульсы потенциала логической единицы не пропускаются с.електором 7 импульсов по длительности. На его выходе присутствует нулевой потенциал (фиг. 2 и 3, и). Исполнительный элемент 8 защиты находится в исходном сост1эянии и не влияет на работу блока 3 управления и инвертора 1. Если по какой-либо причине, например из-за несостоявшейся коммутации тиристоров, наступает аварийный режим работы высокочастотного последовательного инвертора, нагрузка которого вынесена в диагональ постоянного тока, а коммутирующий контур включен в диагональ переменного тока в нагрузке инвертора, а следовательно, и на выходе датчика 9 выходного напряжения формируется импульс, по длительности превышанмдий длительность полупериода рабочей частоты (фиг,2в). С задержкой относительно момента наступления аварийного режима на время, не превышающее длительности полупериода рабочей частоты инвертора; что на практике достаточно для защиты высокочастотного инвертора, в момент времени t на выходе элемента И 5 формируется потенциал логической единицы (фиг. 2ж). На вы- . ходе элемента ИЛИ б и селектора 7 импульсов по длительности появляется сигнал, свидетельствующий о наличии аварии (фиг. 2, и). При этом блокируются импульсы управления инвертором, вырабатываемые блоком 3 управления и срабатывает элемент 8 защиты. Если в результате аварийного режима во время отрицательного полупериода выходного напряжения произойдет его расширение в отрицательной области, то единичный, сигнал вырабатывается на выходе элемента И 4 и с выхода элемента ИЛИ б и селектора 7 импульсов по длительности снимается сигнал защиты.

При наступлении аварийного режима работы, выполненного р.о любой схеме инвертора, вызванного, например, коротким замыканием в цепи его нагрузки, на выходе датчика 9 выходного напряжения сигнал отсутствует

(фиг. 2 в). Если короткое замыкание произошло в течение положительной

(отрицательной) полуволны выходного напряжения инвертора, то одновременно в момент времени ) на выходе элемента И 4 (фиг. 2, е) (И 5 фиг. 2,ж), а следовательно, элемента ИЛИ 6 (фиг. 2,з) и селектора 7 импульсов по длительности (фиг.2,и), появляется нулевой сигнал, свидетел ствующий о наличии аварии.

Если по какой-либо причине наступает аварийный режим, вызванный, например. Изменением параметров контура инвертора и приводящий к повышению частоты генерации, с выхода

датчика 9 выходного напряжения снимается сигнал повышенной частоты (фиг. 3,в). Через время, не превышающее длительности полупериода этой , в момент времени i на выходе элемента И 4 (фиг. 3,е) в случае, если неисправность произошла при формировании положительной полуволны выходного напряжения, или в момент ig на выходе элемента И 5 (фиг. 3,ж), если неисправность про0изошла при формировании отрицательной полуволны напряжения, появляется потенциал логической единицы. . Единичный потенциал формируется на 5 выходе элемента ИЛИ б (фиг. 3,з) , и с селектор.а 7 импульсов по длительности снимается сигнал защиты.

Селектор 7 импульсов по длительности не пропускает на выход короткие импульсы, появляющиеся при не0совпадении фронтов или сфезов иьотульсов генератора 2 и усилителей-ограничителей 10 и 11 из-за возможной расфасировки входного и выходного сигналов инвертора в процессе форми5рования (фиг. 3). При этом задержка формирования сигнала защиты мала и практически не сказывается на быст- . родействии устройства.

0 Таким образом, путем введения в предлагаемое устройство для защиты инвертора дополнительного усилителяограничителя и селектора импульсов по длительности, соединённых соответст5 вующим образом с остальными элементами устройства, выделения усилителями-ограничителями полуволн выходного напряжения инвертора противоположной полярности по сравнению с

0 прототипом обеспечивается повышение быстродействия защиты инвертора независимо от схемы его исполнения и причины аварии.

фие.З

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИНВЕРТОРА, содержгицее генератор импульсов, прямой выход которого предназначен для подключения к блоку управления инвертором и, кроме того, подключен к первому входу первого элемента И, инверсный выход генератора импульсов подключен к первому входу второго элемента И, выходы первого и второго элементов И через элемент ИЛИ связаны с исполнительным элементом защиты, и последовательно соединенные датчик выходного напряжения и первый усилитель-ограничитель , выход которого подключен к второму ходу первого элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены второй усилитель-ограничитель, выделяющий импульсы полярности, противоположной выделяемой первым усилителем-ограничителем, и селектор импульсов по длительности, при этом последний включен между выходом элемента ИЛИ и входом исполнительного сз @ элемента защиты, а второй усилительограничитель включен между выходом датчика выходного напрях ения и вторым входом второго элемента И. фиг. f