Преобразователь частоты с защитой Советский патент 1986 года по МПК H02M5/42 H02H7/12 

исключаются потери в резисторах 5, 6 во время работы за1читы, а также повьшается надежность выключения тиристоров 12,13 за счет исключения

Изобретение относится к злектро- технике, а именно к устройствам защиты силовых тиристорньпх преобразователей частоты при аварийных режимах.

Целью изобретения является повы- шение надежности и КПД устройства,

На чертеже приведена схема преобразователя частоты с защитой,

Преобразователь частоты с защитой содержит подключенный к сети переменного тока трехфазный мостовой управляемый вьтрямитель 1, выход которого через входной дроссель 2 соединен с входом автономного инвертора 3, неуправляемый мостовой выпрямитель 4 с зарядными резисторами 5 и 6 и демпфирующим конденсатором 7, подключенный к мостовой схеме , образованной защитными конденсаторами 8 и 9 и диодами IО и П, в одну диагональ которой включен защитный тиристор 12, а другая диагональ через дополнительный тиристор 13 подключена к выходу мостового управляемого выпрямителя 1; датчик 14 состояний защитного тиристора, подключенный входом параллельно защитному тиристору 12, а выходом - к первому сигнализатору 15 и элементу НЕ 16 а через таймер 17 - к входу ключа 18 включенному последовательно с выходом неуправляемого выпрямителя 4, Выход элемента НЕ 16 через элемент ИЛИ-НЕ 19 соединен с R -входом триггера 20, S -вход которого подключен к установочному резистору 21 и кнопке Пуск 22 { к цепи пуска), а выход - к второму сигнализатору 23 и , управляющему входу системы 24 управления преобразователем, выходы кото- рой соединены с управляющими входами тиристоров мостового управляемого выпрямителя I и автономного инвертора 3, Вход датчика 25 аварийных режимов соединен с соответствующими

протекания через них постоянного тока от неуправляемого выпрямителя 4 при разрыве его выходной цепи, 1 ил.

05

5 0 5

5

цепями преобразователя частоты, а выход - с управляющими входами защитного 12 и дополнительного 13 тиристоров и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 19,

Система 24 управления преобразователем состоит из блоков управления выпрямителем 1 и инвертором 3, устройства блокирования выходных импульсов и может быть выполнена по известным схемам.

Датчик 25 аварийных режимов представляет собой систему датчиков, формирующих аварийный сигнал при срыве режима инвертирования в инверторе 3., при внутренних и внешних коротких замыканиях выпрямителя 1 и коротких замыканиях питающих шин выпрямителя 1 на землю,

Датчик 14 состояния контролирует наличие и величину напряжения на выходе вьшрямителя 4 и на защитных конденсаторах 8 и 9, а также состояние тиристора 12 и представляет собой пороговое устройство, формирующее на выходе сигнал в зависимости от величины напряжения на защитном тиристоре 12, Он может быть выпол- нен по схеме триггера Шмитта,

В качестве ключа 18 может быть использовано электромагнитное реле или полупроводниковый ключ,

Сигнализ5торы 15 и 23 служат для визуального контроля состояния и работоспособности устройства и могут быть выполнены, например, в виде световых индикаторов тлеющего разряда или светодиодов.

Преобразователь частоты с защитой работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на устройство датчик 14 состояния зашиты выдает сигнал логического нуля, так как напряжение на тирис- торе 12 в начальный момент равно нулю. При этом первый сигнализатор

3

15 сигнализирует об отсутствии напряжения на зш итных конденсаторах 8 и 9. На вход R триггера 20 подается логический ноль - дважды проинве тированный в элементах НЕ 16 и ИЛИ- НЕ 19 выходной сигнал датчика 14. Н вход R триггера 20 подается логичекая единица за счет подключения этого входа к источнику питания триггера с напряжением U через установочный резистор 21. В результате триггер 20 при подаче питания на устройство устанавливается в ноль, включается второй сигнализатор 23, система 24 управления преобразовате лем управляющие импульсы не формирует. Конденсаторы 8. и 9 заряжаются от неуправляемого Выпрямителя 4 через резисторы 5 и 6, ключ 18 и диоды 10 и 11, а конденсатор 7 - че рез резистор 5. При достижении напряжения на конденсаторах 8 и 9, бликого к Ufj - выходному напряжению выпрямителя 4, датчик 14 состояния защиты выдает сигнал логической еди виды, по которому сигнализатор 15 выключ &ется, что свидетельствует о готовности заи{иты к работе. Выходной сигнал логической единицы датчика 14 поступает на таймер 17, но он не включается, так как реагирует на спад входных импульсов, элемент НЕ 16 инвертирует сигнал и подает на элемент ИЛИ-НЕ I9 логический ноль; если с выхода датчика 25 ава- рийных режимов сигнала нет, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ I9 формируется логическая единица, т.е. снимается запрет на изменение триггера 20. При подаче логического нуля на S-вход триггера 20 (например, нажатием кнопки 22 Пуск) на его выход

появляется логическая единица, в результате чего сигнализатор 23 вык- , система управления 24 на- чинает формировать импульсы управления на тиристоры вьшрямителя I и автономного инвертора 3, и преобразователь частоты вступает в работу.

При возникновении аварийного ре- жима в преобразователе частоты (например, при срыве инвертирования) датчик 25 аварийных режимов формирует аварийный сигнал, включаются тир.исторы 12 и 13, и блокируется работа системы 24 управления за счет подачи с выхода элемента ИЛИ-НЕ 19 логического нуля на R -вход тригге

0

5 0 5 0 5 0

5

/О, после чего он опрокидывается в состояние логического нуля. Этот сигнал запрещает работу системы 24 управления,и включается сигнализатор 23, что свидетельствует о возникновении аварийного режима в преобразователе частоты. После включения тиристоров 12 и 13 конденсаторы 8 и 9 через тиристор 12 соединяются последовательно, напряжения их складьшаются, и своим разрядным током они гасят тиристоры выпрямителя 1 по цепи конденсатор 9-тиристор 13-тиристоры выпрямителя 1-конденсатор 8-тиристор 12-конденсатор 9. После выключения тиристоров вьшрямителя I конденсаторы 8 и 9 перезаряжаются по цепи конденсатор 9-тиристор 13-дроссель 2-тиристоры инвертора 3-конденсатор 8-тиристор 12-конденсатор 9. При уменьшении напряжения на конденсаторах 8 и 9 до нуля, выключается тиристор 12, а конденсаторы 8 и 9 перезаряжаются далее на обратную полярность соответственно через диоды 10 и II. При переходе через ноль тока перезаряда выключается и тиристор 13.

При включении тиристора 12 по сигналу датчика 25 напряжение на нем резко падает и датчик I4 выдает сигнал логического нуля. По спаду выходного импульса датчика 14 включается таймер 17, сигналом которого ключ 18 размыкает цепь заряда конденсаторов 8 и 9 на время, определяемое выдержкой таймера 17, которое выбирается заведомо больше максимального времени работы защиты, В результате исключаются потери в резисторах 5 и 6 во время работы защиты, а также повъшзается надежность выключения тиристоров 12 и 13 за счет исключения протекания через них постоянного тока от вьтрямителя 4 при разры- ве его выходной цепи.

Кроме того, при появлении логичес кого нуля на выходе датчика 14 состояния защиты происходит включение сигнализатора 15, свидетельствующее о включении тиристора 12. Логический ноль с выхода датчика 14 инвертируется элементом НЕ 1.6 и подает - ся на элемент ИЛИ-НЕ 19. Присутствие логической единицы хотя бы на одном входе элемента ИЛИ-НЕ 19 вызьюа- ет появление логического нуля на ее выходе, который запрещает опрокидывание триггера 20 из состояния логического нуля на его выходе, а значит , работу системы 24 управления преобразователем до выключения тиритора 12 и полного заряда защитных конденсаторов 8 и 9.

После окончания времени вьщерж- ки таймера 17 снимается сигнал с ключа 18, и он замыкает цепь заряда конденсаторов 8 и 9, которые начинают заряжаться от выпрямителя 4 через резисторы 5 и 6 и диоды 10 и 11. При достижении напряжения на конденсаторах 8 и 9, близкого к Uj датчик 14 состояния защиты вьщает сигнал логической единицы, т.е. снимается запрет на пуск преобразователя, при этом выключается сигнализатор 15, что свидетельствует о готовности защиты к работе. После устранения причин аварии и подаче на S-вход триггера 20 сигнала логического нуля кнопкой Пуск 22 этот триггер опрокидывается в состояние логической единицы на его выходе. В результате сигнализатор 23 выключается, а система 24 управления начинает вьщавать управляющие импульсы на вьшрямитель 1 и инвертор 3.

Выпрямитель 4 и конденсатор 7 совместно с резистором 5 образуют цепочку, позволяющую также демпфировать перенапряжения, возникающие в сети.

При подключеЙии тиристора 13 к отпайке дросселя 2 уменьшается крутизна нарастания тока защитных конденсаторов 8 и 9 через тиристоры выпрямителя 1 и тиристоры 12 и 13.

В случае снижения напряжения на конденсаторах 8 и 9 ниже установленного порога срабатывания датчика 14 состояния защиты последний вьщает сигнал логического нуля, запрещающий работу системы 24 управления., при этом включаются сигнализаторы 15 и 23 и преобразователь отключается снятием (блокированием) управляю- щих импульсов без срабатывания з;зщи- ты, а повторный пуск его может быть осуществлен только после заряда конденсаторов 8 и 9 до напряжения U, .

ВНИИПИ Заказ 5241/55 Тираж 631

Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

, 10

25

45

40

50

6

Формула изобретения

Преобразователь частоты с защитой, содержащий подключенный к сети переменного тока трехфазный мостовой управляемый выпрямитель, выход которого через входной дроссель соединен с входом автономного инвертора, неуправляемый мостовой выпрямитель, выход которого подключен к первым выводам первого и второго резисторов, систему управления преобразователем частоты, датчик аварийных режимов, выход которого подключен к управ15 ляющему входу защитного тиристора, и два засщтных конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, он снабжен дополнительным тиристором, двумя

20 диодами, ключом, таймером , датчиком состояния защитного тиристора, элементом НЕ, элементом ИЛИ-НЕ, триггером с установочным резистором, двумя сигнализаторами и кнопкой Пуск, причем два диода вместе с двумя защитными конденсаторами образуют мостовую схему, в одну из диагоналей которой включен защитный тиристор, а другая диагональ моста через дополнительный тиристор подключена к выходу мостового управляемого выпрямителя, вход датчика состояния защитного тиристора подключен параллельно защитному тиристору, а также к второму выводу первого резистора и выходу ключа, вход которого подключен к второму выводу второго резистора, выход датчика состояния защитного тиристора подключен к управляющему входу ключа через таймер, а к входам первого сигнаипизатора и элемента НЕ - непосредственно, выход элемента НЕ подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен кR-входу триггера, S-вход которого соединен с кнопкой Пуск, а выход - с управляющим входом системы управления преобразователем и входом второго сигнализатора, при этом управляющий вход дополнительного тиристора и второй вход элемента ИЛИ-НЕ подключены к выходу датчика аварийных режимов.

30

35

Подписное

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты силовых тиристорных преобразователей частоты при аварийных режимах. Целью изобретения является повышение надежности и КПД устройства. При возникновении аварийного режима в преобразователе частоты датчик аварийных режимов 25 формирует аварийный сигнал. Включаются тиристоры 12,13 и блокируется работа системы управления 24. Конденсаторы 8 и 9 через тиристор 12 соединяются последовательно, напряжения их складываются и своим разрядным током они гасят тиристоры управляемого вьшрямителя 1. Одновременно при включении тиристора 12 напряжение на нем резко падает и датчик состояния защитного тиристора 14 вьщаёт сигнал логического нуля. По спаду выходного импульса датчика состояния защитного тиристора 14 включается таймер 17, сигналом которого ключ 18 размыкает цепь заряда конденсаторов 8, 9 на время, определяемое выдержкой таймера I7, которое выбирается заведомо больше максимального времени работы защиты. В результате 2 § to Од