Способ защиты инвертора Советский патент 1984 года по МПК H02H7/122 

2, Способ по п. 1, (этличающ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, измеряют амплитуду сигнала положительной полярности, запоминают ее и

Сигнал отрицательной полярности формируют путем сложения напряжения отрицательной полярности с запомненной амплитудой сигнала положительной полярности.

1. СПОСОБ ЗАЩИТЫ ИНВЕРТОРА, содержсицего последовательно соединенные фильтрующий дроссель и два встречно-параллельно включенных вентиля, параллельно которым подсоединен коммутирующий UC -контур, в цепь которого включена нагрузка, заключающийся в том, что измеряют электрический параметр инвертора, сравнивают его с величиной уставки и при прев1Л11ении параметром величины уставки формируют сигнал на отключение инвертора, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности, в качестве электрического паг раметра измеряют напряжение на фильтрующем дросселе, выделяют из него сигнал положительной полярности, соответствующий временному интервалу проводимости вентилей, выделяют напряжение отрицательной полярности, формируют из него сигнал отрицательной полярности, измеряют длительность сигнала положительной полярности S и сравнивают ее с величиной уставки (Л длительности, измеряют амплитуду сигнала отрицательной полярности и сравнивают ее с величиной уставки амплитуды, а сигнал на отключение инвертора формируют в момент превьвие ния одним из измеряемых сигналов величины уставки. со ел 00

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для защиты автономных инверторов с закрытым входом. Известны способы защиты инвертора, при которых получают сигнал элек трического параметра инвертора, конт ролируют его величину, длительность и при достижении ими предельных значений формируют сигнал на срабатывание исполнительного элемента защиты В этих устройствах в качестве электрического параметра контролируют выходной ток или ток вентилей, либо напряжение на каждом вентиле 1 Однако известные способы характеризуются недостаточной надежностью, связанной со сложностью реализующих их систем, а также с тем фактом, чтО в указанных способах осуществляется защита либо только по току, либо только по напряжению. Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты инвертора, содержащего последовательно соединенные фильтруквдий дроссель и два встречно-параллельно включенных вентиля , параллельно которым подсое динен коммутирукядий LC-контур, в цеп которого включенанагрузка, заключаю щийся в том, что измеряют электрический параметр инвертора, сравнивают его с величиной уставки и при пре вышении параметра величины уставки формируют сигнал на отключение инвер тора. Контролируемым электрическим параметром в этом способе является входной ток инвертора 2. Сложность получения потенциально развязанного с питающим источником сигнала постоянного тока, а также полное отсутствие защиты вентилей от пробоев обуславливают низкую надежность данного способа. Цель изобретения - повышение надежности, и расширение функциональных возможностей способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты инверто а, ссдзержащего последовательно соединенные фильтрующий дроссель и два встречно-параллельно вклю ченных вентиля, параллельно KOTOI JM подсоединен коммутирующий LC-контур в цепь которого включена нагрузка, заключающемуся в том, что измеряют электрический параметр инвертора, сравнивают его с величиной уставки и при превышении параметром величины уставки формируют сигнал на отключение инвертора, в качестве электрического параметра измеряют напряжение на фильтрующем дросселе, выделяют из него сигнал положительной полярности, соответствующий временному интервалу проводимости вентилей, выделяют,напряжение отрицательной полярности,, формируют из него сигнал отрицательной полярности, измеряют длительность сигнала положительной полярности и сравнивают ее с величиной уставки длительности, измеряют амплитуду сигнала отрицательной полярности и сравнивают ее с величиной уставки амплитуды, а сигнал на отключение инвертора формируют в момент превышения одним из измеряемых сигналов величины уставки. Кроме того, измеряют амплитуду сигнала положительной полярности-, запоминают ее и сигнал отрицательной полярности формируют путем сложения напряжения отрицательной полярности с заполненной амплитудой сигнала положительной полярности. На фиг. 1 приведена блок-схема тройства реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - вариант одного из элементов указанной блoк-cxe ы, позволяющий расширить функциональные возможности устройства; на фиг.З временные диаграммы, иллюстрирующие способ. Устройство реализации способа защиты инвертора, содержащего подключенные к источнику питания 1 через исполнительный элемент защиты 2 последовательно соединенные фильтрующий дроссель 3 с сигнальной обмоткой 4, а два встречно-параллельно включенных вентиля 5 и 6, параллельно KOTOpwM подключен коммутирующий LC-контур 7, в цепь которого включена нагрузка 8, имеют подключенные к сигнальной обмотке 4 детектор положительной полярности сигнала 9 и детектор отрицательной полярности сигнала 10, выходы которых через селектор импульсов по длительности 11 и селектор импульсов по амплитуде 12 соответственно подключены через элемент ИЛИ 13 к формирователю аварийного импульса 14, воздействующего . на исполнительный элемент 2, Для расширения функциональных во можностей устройства реализации детектор отрицательной полярности сиг нала 10 выполнен на операционном ус лителе 15, на инверсный вход которо подается отрицательное напряжение обмотки 4 через диод 16, а на прямо его вход подается положительное напряжение обмотки 4 через квазиниковый детектор 17 на диоде 18 и конде саторе 19. Устройство работает следукхцим образом. В нормальном установившемся режиме работы на управляекый вентиль инвертора подают управляющие импуль сы тока с периодом Т (диаграмма фиг. 2а), при этом ток в вентильной паре имеет форму синусоидальной вол ны (фиг. 2с, интервал t Ц) положительная полуволна которой (t 2 образована током прямого вентиля 5, а отрицательная полуволна (ty-ti)- током обратного вентиля 6. Длительность Т синусоидальной волны t -tJ приближенно равна периоду собственной частоты коммутирующего контура Тр % 23rfLC, (1) где L и С - соответственно индуктив ность и емкость коммутирующего LCконтура 7. После окончания волны тока до конца периода подачи управляющих импульсов (интервал tj-t) происходит подзаряд конденсатора LC-контура 7 от источника 1 через дроссель 3. На интервале tj-t. к вентилям приложено напряжение комму тирующего контура 7 (кривая U-,, фиг. 2в)., амплитуда U-, которого зависит от длительности интервала ,и сопротивление нагрузки 8. В случае малого сопротивления на грузки приближенно можно считать, что U7n,Ud где Ud - напряжение источника питания. Из выражения (2) следует, что при сближении величин Т и TQ , т.е. при сокращении времени пАузы в работе вентильной пары tj -t., напряжение на последней неограниченно возрастает. С ростом сопротив ления нагрузки 8 напряжение на вентилях также увеличивается. При критическом значении сопротивления нагрузки Rg, равном удвоенному волновому сопротивлению коммутируквдего контург. р , т.е. при R. 2Ь ПГв } - 2 V „ , процесс перезаряда конденсатора становится апериодическим, волна тока вентильной пары выраждается в однополярный импульс, при этом исчезает интервал восстановления прямого вентиля и наступает аварийная ситуация - срыв инвертирования, при котором ток, протекающий от источника 1 через дроссель 3 и вентиль 5, начинает неограниченно нарастать. Выход из строя вентилей инвертора может наступить по двум причинам: нарастании тока вентиля 5 при срыве инвертирования; превышении напряжения на вентилях 5 и 6 допустимой нормы. Напряжение на фильтрующем дросселе Uj в данной схеме инвертора представляет собой алгебраическую сумму напряжения источника питания и напряжения на вентилях U-j и Ud - и -J . Напряжение на сигнальной обмотке связано с напряжением U через коэффициент трансформации k, равный отношению чисел витков W дросселя 3 и его сигнальной обмотки 4 4 3 где k На интервале напряжение на вентильной паре близко к нулю, и к дросселю 3 приложено напряжение источника питания Ud, Щэи этом U k . Ud (фиг. 2г, д ) , На интервале t.j-t напряжение на дросселе 3 по форме повторяет напряжение на вентильной паре, но по величине смещено на постоянный уровень, равный Ud. Если в качестве источника пи-. тания 1 используется неуправллеьвлй выпрямитель, то величина Ud постоянна и сигнал U4 (фиг. 2е) несет полную информацию об изменении напряжения на вентилях 5 и 6. Таким образом, длительность поступающего с сигнальной обмотки дросселя сигнала положительной полярности . соответствует времени проводящего состояния вентилей 5 и 6, а амплитуда сигнала отрицательной полярности U4- жестко связана с максимальным значением напряжения на вентилях В ТОМ случае, когда инвертор питается от управляемого выпрямителя, т.е-, напряжение питания регулируется в процессе работы, напряжение сигнала отрицательной полярности U4. не однозначно соответ- -ствует напряжению на вентилях U-7 поскольку, согласно (3) U-, Ud - из В этом случае для получения точного значения напряжения на вентилях необходимо сигнал напряжения на дросселе U4 kUs корректироват ь на величину, пропорциональную напряжению источника питания U kUd. Такая коррекция может быть обеспечена с пс 1О1цью пикового детектора 17 на диоде 18 и конденсаторе 19 (фиг. 2). С помсзадью детектора 17 оп деляют и запоминают амплитуду сигнала положительной полярности и величину сигнала отрицательной полярности 1)4. корректируют путем увеличения на величину амплитуды положительной полярности U(ip. Коррекцию осуществляют подаче указанных сигналов на различные входы усилителя постоянного тока с дифференциальным входом. Выходно напряжение усилителя 5 0 в инте вале tj-t равно (U,- V) где Ityc коэффициент усиления. Поскольку сигнал U имеет отрицательную полярность, то сигнал U-jc t поступающий на вход селектора импульсов по амплитуде 12, пропорционален сумме сигналов U,ni+ и /U о /. Предлагаеюлй способ по сравнению с известным позволяет резко повысить надежность защиты инвертора, так как при использовании всего одного датчика в силовой схеме имеется возможность защиты вентилей как по току, так и по напряжению, что существенно снижает вероятность отказа инвертоРаСпособ применим для инверторов, питаемых как от управляемого, так и от неуправляемого выпрямителя.