Способ защиты тиристорного инвертора Советский патент 1985 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для защиты автономных резонансных инверторов, например в металлургии для индукционного нагрева металла.

Цель изобретения - повышение надежности защиты инвертора резонансного типа с независимым управлением.

На фиг.1 представлены временные диаграммы нормальной работы инвертора с обратными диодами, когда момент перехода тока диагонали моста через ноль пришел после окончания действия уставкя t .a и когда собственная резонансная частота колебательного контура ниже частоты независимого управления f (б); на фиг.2 - пример устройства защиты, реализукщего предлагаемый способ-, на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу устройства защиты.

Из импульсов управления в каждый полупериод управления тиристорами инвертора формируются импульсы уставки Q . Длительность импульсов t равна разности полупериода частоты управления и допустимого времени выключения . тиристоров. В моменты перехода тока нагрузки через ноль формируются импульсы Q2. ЕСЛИ момент окончания импульса уставки Q наступит раньше появления импульса перехода тока диагонали инвертора через ноль, формируется импульс запрета Qj подачи импульсов управления на управлякицие злектроды тиристоров.

Способ можно осуществить в инверторах тока и .резонансных инверторах благодаря специфике их работы.

В зависимости от типа инвертора такая специфика проявлятеся по разному. Так, например, в резонансных инверторах с обратнюш диодами начало момента приложения обратного напряжения совпадает с моментом перехо да тока диагонали моста инвертора через ноль. Следовательно, фиксируя моменты перехода тока диагонали моста инвертора через ноль, можно косвенным способом получить информацию о моменте приложения к вентилям работавшего плеча инвертора обратного напряжения, что позволяет в свою очередь одним устройством защиты обеспечить защиту инвертора в целом. Способ обеспечивает защиту инвертора, когда собственная резонансная

частота колебательного контура окажется ниже частоты независимого управления. В этом случае за время действия уставки не будет получен сигнал о переходе тока диагонали инвертора через ноль и импульсы управления не будут поданы на управляющие электроды тиристоров другого плеча инвертора.

Устройство (фиг.2), реализующее способ защиты, содержит блок 1 задержки импульсов, формирователь 2, 1К-триггеры 3 и 4, элемент ИЛИ-НЕ 5 1К-триггер 6, элемент ИЛИ 7, элемент И 8, генератор 9 импульсов, блок 10 формирования, усиления и распределения импульсов управления. Блоки 9 и 10 объединены в блок 11 управления инвертором, а блоки 1-8 объединены в логический блок 12. Устройство также содержит датчик тока диагонали моста инвертора 13 и силовой блок инвертора 14.

На вход блока 1 задержки от генератора 9 импульсов блока 11 управления инвертором поступают импульсы f с частотой управления тиристорами инвертора. Блок 1 задержки осуществляет задержку этих импульсов на время С , равное допустимому времени выключения. Допустимое время выключения тиристоров определяется по паспортным данным тиристоров инвертора. В резонансных инверторах с обратными диодами тиристоры инвертора восстанавливают свои запирающие свойства под действием ограниченного обратного напряжения, равного падению напряжения на обратном диоде ( ,5 этргр типа инверторов допустимое время выключени должно быть в (1,3-1,5) раза больше паспортного, указываемого для полного обратного напряжения.

Импульсы (фиг.2 и 3) с частотой, равной частоте управления тириторами, поступают на 1-вход триггера 3 и К-вход триггера 4.

В момент прихода импульса f на 1-вход триггера 3, он устанавливается -в .состояние , а триггер 4 устанавливается в состояние Qi,0. Триггер 3 находится в единичном состоянии до прихода на его К-вход импульса f, сдвинутого относительно f)« на время, равное разности полупериода частоты Т/2 управления тиристорами и допустимого времени вы3

ключения С тиристоров. Интервал времени, в течение которого триггер 3 находится в единичном состоянии, назьтается интервалом уставки ty (фиг.З).

На вход формирователя 2 от датчика 13 тока поступает сигнал, пропорциональный току диагонали инвертора 14. Формирователь 2 формирует импульсы в момент перехода тока диагонали моста через ноль. Импульсы с выхода формирователя 2 поступают на 1-вход триггера 4. С приходом на 1-вход триггера 4 импульсов с выхода формирователя 2 триггер 4 устанавливается в состояние Q. Выходы Q триггеров 3 и 4 соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 5, Если момент переклю ения триггера 4 в единичное состояние произошел в момент, когда триггер 3 находился в единичном сос тоянии, на выходе Qy блока 1 будет потенциал, логического нуля. Выход QJ- соединен с 1-входом триггера 6. Триггер 6 перед пуском инвертора должен быть установлен в нулевое, а триггер 4 в единичное состояния. Для этого на К-вход триггера 6 и на К-вход триггера 4 перед пуском инвертора подается сигнал логической единицы. Сигнал логической единицы подается на 1-вход триггера 4 через схему ШЩ 7.

Триггер 6 управляет работой ключа, выполненного на элементе И 8. Выход триггера 6 Qg соединен с одним из входов элемента 7, На другой вход его поступают импульсы управления f.

Поступление логического нуля на 1-вход триггера 6 не изменит состояние триггера.

На входе Q g триггера 6 будет потенциал логической единицы. Ключ будет открыт и импульс f, пройдет на выход элемента 8. Далее .этот импульс после его усиления 10 системой управления 11 поступаетна заправляющий электрод тиристора.

69070.4

Если же переключение триггера 4 .в единичное состояние ,оашо в момент, когда триггер 3 находится в нулевом состоянии, на выходе Q 5 схемы 1 появится потенциал логической единицы. Триггер 6 переключится в единичное состояние, ключ будет закрыт и импульс не будет подан на управляющий электрод тиристора. Возможный срыв инвертирования будет предотвращен.

Полезную информацию для устройства защиты в импульсах Q несет лишь их передний фронт, характери-5 зугощий момент перехода через ноль тока диагонали моста инвертора.

В качестве блока 1 задержки могут быть применены любые известные схемы, обеспечивающие необходимый 0 временной сдвиг () импульсов.

Формирователь 2 может быть выполнен на основе индукционного датчика тока с насыщающимся сердечником, нуль-органов, компараторов с последующим формированием импульсов по переднему и заднему фронту.

В качестве элементов 3-8 устройства защиты могут быть использованы микросхемы различных серий, выпускаемые промьшшенностью.

Таким образом, снятие отпирающих импульсов с управляющих электродов тиристоров производится не Б момент окончания приложения обратного напряжения к тиристору, а в случае, если момент окончания действия уставки наступит раньше момента при. ложення к тиристору обратного напряжения.

: Косвенное, измерение моментов приложения обратного напряжения к тиристорам инвертора путем фиксации моментов перехода тока нагрузки инвертора через ноль позволяет одним устройством защиты обеспечить i запщту всех тиристоров инвертора. Использование предлагаемого способа З величивает надежность защиты.

СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТИРИСТОРНОГО ИНВЕРТОРА, заключающийся в том, что производят сравнение контролируемого времени с временем уставки и в случае, когда момент окончания одного их них наступит раньше момента окончания другого производят снятие отпирающих импульсов с управляющих электродов тиристоров, отличающий с я тем, что, с целью повышения надежности защиты инвертора резонансного типа с независимым управлением, контролируют время от момента поступления очередного отпирающего импульса на тиристоры плеча инвертора.до момента приложения обратного напряжения к тиристорам этого плеча и сравнивают его с временем уставки, отсчитываемым от момента поступления упомянутого отпирающего импульса и равным разности длительности полупериода частоты i (/) импульсов управления тиристорами инвертора и допустимого времени их выключения, при этом снятие отпирающих импульсов с управляющих электродов тиристоров производят, если момент окончания времени уставки иа,ступит раньше момента окончания контролируемого времени. Cf CD