Устройство для защиты тиристорного инвертора при нарушении проводимости тиристоров Советский патент 1986 года по МПК H02H7/122 

ристора 1 ток в этом тиристоре в нужный момент не появится и на выходе 39 оудет отсутствовать очередной импульс. Не появится также импульс, соответствующий началу появления тока в тиристоре 1, на выходе 46 канала контроля 21 блока запрета одновременного протекания тока 27, а, следовательно, и на выходе 47 элемента ИЛИ 28 и не запустит соответствующий одновибратор 15. Тогда по истечении времени работы второго одновибратора 16

на выходе 51 элемента ИЛИ-НЕ 17 появится сигнал логической единицы и на выходе 52 элементаНЕ 1 8 сигнал.логической единищ) сменится на сигнал логического нуля, который переведет триггер 19 в положение, соответствующее фиксадии аварийной ситуации в инверторе. При этом поступающий с выхода 53 триггера 19 сигнал дает команду исполнительному блоку. 20 на отключение преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты и контроля тиристорных инверторов при совместной и раздель ной работе с выпрямителями. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства защиты инвертора при нарз тпении проводимости тиристоров и повышение надежности его работы в режиме прер вистого тока инвертора при раздельной работе с выпрямителем и в режиме пуска. На фиг . 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства: на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства в режиме пуска (вкл . чения) и непрерьтного тока; на фиг.З - то же, при нарушении проводимости тиристоров в режиме прерывистого тока инвертора. Устройство защиты при нарушении проводимости тиристоров 1-6 трехфаз ного мостового инвертора 7, подключенного к соответствующим фазам вторичной обмотки трансформатора 8, содержит импульсные датчики 9-14, которые включены в цепь соответствующих тиристоров 1-6 инвертора. Вы ходы первого 15 и второго 16 блоков одновибратюров подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ 17, выход которого через элемент НЕ 18 и триггер 19 со динен с исполнительным блоком 20. Входы каналов 21-26 контроля бл ка 27 запрета одновременного прот .кания тока подключены к выходам соо ветствующих импульсных датчиков 914. Выходы каналов 21, 23 и 25 блоа 27 подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ 28, а выоды каналов 22, 24 и 26 блока 27 к соответствующим входам второго элемента ИЛИ 29. Выходы первого 28 и второго 29 элементов ИЛИ соединены . соответственно с первым 15 и вторым 16 блоками одновибраторов. Каждый канал (например 21 на фиг.1) блока 27 запрета одновременного протекания тока состоит из первого 30 и второго 31 пороговых элементов, выполненных на стабилитронах. Входы первого и второго пороговых элементов подключены соответственно к первому и второму выходам импульсного датчика 9, а их выходы через первый элемент НЕ 32 и последовательно соединенные второй 33 и третий 34 элементы НЕ подключены к соответствующим входам триггера 35. ° Прямой выход триггера 35 подключен к одному из входов- элемента И1Й-НЕ 36, а инверсный выход триггера 35 к одному из входов элемента ИЛИ-НЕ i канала 26, к другому входу элемента ИЖ-НЕ 36 подключен инверсный выход триггера канала 22. Входы первого 30 и второго 31 пороговых элементов являются Соответственно первым и вторым входами канала 21, выходом которого является выход элемента ИЛИ-НЕ 36. Каждый из импульсных датчиков 9-14 выполнен в виде импульсного трансформатора, две вторичные обмотки которого включены согласно, начало первой 37 вторичной обмотки является первым выходом импульсного датчика 9, а конце второй 38 обмотки - его вторым выходом.

Кроме того, на фиг.1-3 обозначены: выходы 39 и 40 соответственно первого 30 и второго 31 пороговых элементов, выходы 41 и 42 соответственно первого 32 и третьего 34 элементов НЕ, инверсный 43 и прямой 44 выходы триггера 35 канала 21 контроля , инверсный выход 45 триггера канала 22 контроля, выход 46 канала 21 контроля блока запрета одновременного протекания тока; выходы 47 и 48 соответственно первого 28 и второго 29 элементов ИЛИ; выходы 49 и 50 соответственно первого 15 и второго 16 блоков одновибраторов; выход 51 элемента Ш1И-НЕ, выход 52 элемента НЕ, выход 53 триггера 19; 1ц, 1д токи общего катода и общего анода инвертора, i - ig - токи тиристоров 1-6 инвертора.

Принцип работы устройства поясняется временными диаграммами на фиг.2, где показана работа устройства в момент tg пуска (включения) инвертора и при нарушении проводимости тиристора 1 в момент t в режиме непрерывного тока инвертора. На фиг.З показана работаустройства при нарушении проводимости в момент tj того же тиристора в режиме прерывистого тока инвертора.

На функциональной схеме фиг.1 представлена часть устройства, поясняющая работу одного канала 21 контроля блока 27 запрета одновременного протекания тока, который контролирует нарушение проводимости тиристора 1 инвертора. Остальные дсаналь, 22-26 контроля блока 27 запрета, контролирующие соответственно нарушение проводимости тиристоров 2-6 инвертора 7, выполнены и работают аналогичным образом.

При нормальной работе инвертора в режиме непрерывного тока с выходов и импульсных датчиков 9-14 в соответствующие каналы 21-26 контроля блока 27 запрета одновременного протекания тока поступают импульсы, возникающие в момент появления и исчезновения тока в тиристорах 1 - 6.

Рассмотрим работу элементов каналов контроля блока27 запрета на при мере канала 21. С первой обмотки 37 импульсного трансформатора 9, уста 1овленного в цепи контролируемого тлристора I, поступают импульсы, соответствующие моментам появления

(отрицательной полярности) и исчезнозения (положительной полярности) тока до нуля, а со второй обмотки 38 в указанные моменты времени поступают импульсы положительной полярности. Кроме того, на выходе импульсных трансформаторов могут присутствовать незначительные по амплитуде импульсы помехи. С помощью пороговых элементов (стабилитронов) 30 и.,31 срезаются импульсы помех и импульсы положительной полярности.

: Элементы НЕ 32 - 34 служат для преобразования оставшихся после стабилитронов 30 и 31 на выходах 39 и 40 отрицательных импульсов с целью согласования их с триггером 35. При этом на выходе 4 элемента НЕ 32 появляются паузы, соответствующие моментам появления тока, а на выходе 42 элемента НЕ 34 - импульсные сигналы, совпадающие с моментами исчезновения тока ij в тиристоре I инвертора. Под действием указанных сигналов триггер 35 формирует на прямом выходе 44 паузу (сигнал логического нуля), а на инверсном выходе 43 - . импульс (сигнал логической единицы), равные по длительности времени протекания непрерывного тока в контролируемом тиристоре 1.

Аналогично формируются сигналы на прямых и инверсных выходах триггеров других каналов контроля. Длительность их равна продолжительности протекания непрерывных токов в соответствующих контролируемых тирис торах, которая определяется выражением

120 эл. град - Oj ,

где Tj - длительность коммутации тока соответствующего тиристора.

Сигнал с прямого выхода 44 триггера 35 поступает на один из входов элемента ИЛИ-НЕ 36 данного канала 21 контроля. На другой вход элемента 36 подается единичный импульс с инверсного выхода 45 триггера канала 22 контроля, контролирующего длительность протекания тока тиристора 2, который вступает в работу первым после окончания коммутации тока в тиристоре 1 в порядке чередования фаз. В тот период времени, когда токи тиристоров не сонпадают во времени (следовательно, не совпадают и сигналы на входах элемента ИЛИ-НЕ 36, на выходе 46 элемента 36 формируется рабочий импульс, совпадающий с моментом появления тока в контролируемом данным каналом тирис торе I , Аналогичные рабочие импульсы появляются на выходах других каналов .контроля блока 27 запрет а. Длительность рабочих импульсов определяется выражением tpj 60 эл.град.+ где - параметр, учитывающий несимметрию импульсов управления; + Д)) . - параметр, учитывающий изменение угла опережения открытия тиристоров |Ь в динамически режимах работы инвертора. Таким образом, блоком 27 запрета одновременного протекания тока осуществляется контроль длительности протекания токов в соответствующих тиристорньгх фазах инвертора и наложение запрета на период их совместного протекания. Сигналы с выходов каналов 21, 23 и 25 контроля блока 27 запрета одно временного протекания тока, которые связаны с импульсными датчиками 9, II и 13 тиристоров 1, 3 и 5 катодной группы инвертора, поступают на соответствующие входы первого элемента ИЛИ 28. Сигналы с выходов каналов 22, 24 и 26, которые связаны с импульсными датчиками 10, 12 и 14 тиристоров 2, 4 и 6 анодной группы, поступают на соответствующие входы второго элемента ИЛИ 29. На выходе S7 элемента ИЛИ 28 появляются импул сы катодной группы-, а на выходе 48 элемента ИЛИ 29 - импульсы анодной группы инвертора. Под действием этих сигналов запускаются одновибра торы 15, 16, на выходе которых появ ляются импульсь (сигналы логической единицы). Длительность импульсов с выхода 45 первого одновибратора 15 запускаемого импульсами катодной группы, определяется выражением ty. эл.град.+ лСнес.кат+ КотДлительнос.ть импульсов с: выхода 50 второго одиовибратора 16, запускаемого импульсами анодной группы равна t.AH 60 эл.град.+ At,(., +й где t: -величина максимально возможной несимметрии импульсов управления инвертора соответственно для катодной и анодной группы тиристоров; . и « -величина максимально возможной скорости изменения угла опережения открытия тиристоров fi в динамических режимах работы инвертора, соответственно для катодной и анодной группы тиристоров. Величины At „ее. кат . к., . . Л устанавливаются такими, чтобы единичные импульсы с одновибраторов, поступающие на входы элемента ИЛИ-НЕ 17, перекрывались и в нормальном режиме работы инвертора на выходе 51 элемента ИЛИ-НЕ 17 постоянно находился сигнал логического нуля и не появлялся сигнал помехи. На выходе 52 элемента НЕ I8 присутствует сигнал логической единицы, который поступает на динамический вход триггера 19, установленного в положение, соответствующее нормальному режиму работы инвертора (на выходе 53 - сигнал логического нуля). При нарупгении проводимости тиристоров 1 ток i в этом тиристоре в нужный момент t не появится, и на выходе 39 будет отсутствовать очередной импульс. Не появится также импульс , соответствующий началу появления тока в тиристоре, на выходе 46 канала 21 контроля блока 27 запрета, а следовательно, и на выходе 47 элемента ИЛИ 28 и не запустит соответствующий одновибратор 15. Тогда по истечению времени работы второго 71 одновибратора 16 на выходе 51 элемента {ШН-НЕ I7 постоянно находится сигнал логического нуля и не появляется сигнал помехи. На выходе 52 элемента НЕ 18 присутствует сигнал логической единицы, который поступает на динамический вход триггера 19, установленного в положение, соответствующее нормальному режиму работы инвертора (на выходе 53 сигнал логического нуля). При нарушении проводимости тиристоров 1 ток ij в этом тиристоре в нужный момент t не появится, и на выходе 39 будет отсутствовать очеред ной импульс. Не появится также импульс, соответствующий началу появления тока в тиристоре, на выходе 46 канала 21 контроля блока 27 запрета а следовательно, и на выходе 47 элемента ИЛИ 28 и не запустит соответст вующий одновибратор 15. Тогда по истечении времени работы второго одновибратора 16 на выходе 51 элемента ИЛИ-НЕ 17 появится сигнал логической единицы, а на выходе 52 элемента НЕ 18 сигнал логической единицы сменится на сигнал логического нуля, который переведет триггер 19 в положение, соответствующее фиксации аварий ной ситуации в инверторе. При этом поступающий с выхода 53 триггера 19 сигна1Л дает команду исполнительному блоку 20 на отключение преобразователя . Время опережения работы защиты до срьта коммутации токов в динамических режимах работы инверторов составляет ()- Atnee.KaT.(.(flH.) при двухфазном опрокидывании и -х- + Р - Ьн,,а1:((Ан)ПРИ однофазном опрокидывании. Преимуществом предлагаемого устп ройства является отсутствие мертвой зоны в режиме пуска (включения) инвертора. Из временных диаграмм (фиг.2) работы устройства следует, что в период включения одновибраторы начинают запускаться с момента появления токов в инверторе. В данном случае (фиг.2), с момента t появления тока в тиристоре 1, запускается первый одновибратор 15 катодной группы тиристоров (сигнал логической единицы на выходе 47). Блокировка запуска второго одновибратора 16 анодной группы от неполного по 0 длительности тока i в тиристоре 6 осуществляется апт(.1матически блоком 27 запрета одновременного протекания токов. При этом с инверсного выхода 43 триггера 35 канала 21 контроля поступает сигнал логической единицы на элемент ШШ-НЕ 17 канала 26 контроля, который накладывает запрет на появление в этот период (период пуска) сигнала логической единицы на выходе канала 26 от TOKJI ig , что обеспечивает подготовку второго одновибратора 16 к дальнейшей работе . В режиь е прерывистых токов устройство автоматически продолжает работать без смены уставок (без изменения ранее установленных в режиме непрерывного тока значений t и -у А-н этом режиме ток, протекающий через тиристоры отдельно работающего инвертора, состоиз из двух одинаковых импульсов тока длительностью tn ; (фиг.З), причем первый импульс совпадает с моментом открытия тиристоров при поступлении на данную фазу в нужный момент времени управляющих импульсов. Так как второй импульс тока каждого контролируемого тиристора инвертора совпадает во времени с первым импульсом того тиристора, который вступает в работу первым после данного (контролируемого) тиристора, то на выходах блока 27 запрета одновременного протекания тока,- сигналы от второго. импульса прерывистого тока каждого тиристора отсутствуют. На выходах каналов контроля блока 27 запрета формируются рабочие импульсы лишь от первых импульсов прерывистого тока соответствующих тиристоров . Длительность tpj рабочих импульсов определяется длительностью t(,j импульсов прерывистого тока. На выходе 47 элемента ИЛИ 28 появляются рабочие импульсы катодной группы, а на выходе 48 элемента ИЛИ 29 импульсы анодной группы. Под действием данных сигналов запускаются соответствующие одновибраторы. Далее (в нормальном режиме работы при наступлении аварии в момент tj) устройство защиты работает в соответствии с вышеизложенным описанием его работы в режиме непрерывного тока. При этом в режиме прерывистого тока время опережения работы устройства защиты такое же, как и в режиме непрерывного тока. Предлагаемое устройство позволяет также осуществлять защиту инвертора от нарушения проводимости тиристоров при его совместной работе с выпрямителем, так как работа устройства не зависит от скорости нарастания и амплитуды токов в тиристорах инвертора, а следовательно, и скважности импульсов, поступающих с импульсных трансформаторов. При этом устройство работает аналогично в соответствии с вышеизложенным описанием его работы в режимах пуска, непрерывного и прерывистого токов инвертора. Таким образом, предлагаемое устройство имеет расширенные функциональные возможности и повьщ1ает надежность защиты инвертора в режимах пуска и прерывистых токов как при раздельной, так и при совместной работе выпрямительного и инертного преобразователей. Формулаизобретения I. Устройство для защиты тиристо ного инвертора при нарушении проводимости тиристоров, содержащее импульсные датчики по числу тиристоро инверт.ора, два элемента ИЛИ, два бл ка одновибраторов, элемент ИШ-НЕ, элемент НЕ, триггер и исполнительный блок, причем каждый из импульсных датчиков предназначен для включения в цепь соответствующего тирис тора инвертора, а выходы блоков одновибраторов подключены к входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого через элемент НЕ и триггер соединен входом исполнительного блока, о тличающееся тем, что, с целью расширения функциональных воз можностей и повьШ1ения надежности работы устройства в режиме прерывис того тока инвертора при раздельной работе с выпрямителем и в режиме liycKa, оно снабжено блоком запрета одновременного протекания тока,, состоящим из каналов контроля по числу т ристоров инвертора причем входы каждо го канала контроля этого блока подключены к выходам соответствующих -. импульсных датчиков, выходы тех кан лов контроля, которые соединены с импульсными датчиками тиристоров катодной группы инвертора, подключе-i ны к соответствующим входам первого элемента Ю1И, а выходы каналов конт.эоля, которые соединены с импульсными датчиками тиристоров анодной группы - к соответствующим входам второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с входами первого и второго блоков одновибраторов. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что каждьй канал контроля блока запрета одновременного протекания тока состоит из двух пороговых элементов, трех элементов НЕ, триггера и элемента ИЛИ-НЕ причем в каждом канале контроля вход первого порогового элемента используется в качестве первого входа, а вход второго порогового элемента в качестве второго входа канала контроля, первый и второй входы канала контроля подключены соответственно к первому и второму выходам импульс ноге датчика, предназначенного для включения в цепи контролируемого данным каналом контроля тиристора инвертора, выход первого порогового элемента через первый элемент НЕ подключен к первому входу триггера, а выход второго порогового элемента через последовательно соединенные второй и третий элементы НЕ - к второму входу триггера, прямой выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ-НЕ, а инверсньш выход триггера - к одному из входов . элемента ИЛИ-НЕ другого канала контроля , подключенного к импульсному датчику того тиристора инвертора, которьш заканчивает работу перед началом коммутации в данном контролируемом тиристоре в порядке, чередования фаз, к другому входу элемента ИЛИ-НЕ данного канала контроля подключен инверсньй выход триггеI ра другого канала контроля, подключенного к импульсному датчику того тиристора инвертора, который вступает в работу первым после окончания коммутации в данном контролируемом тиристоре в порядке чередования фаз, при этом в каждом канале контроля выход элемента ИЛИ-НЕ используется в качестве выхода данного канала контроля, при этом каждый из импульсных .датчиков выполнен в виде импульсного трансформатора, который

II126753012

имеет две вторичные обмотки, включен- вого выхода импульсного датчика, а ные согласно, причем начало первой конец второй обмотки - в качестве обмотки используется в качестве пер- второго выхода импульсного датчика.

вг/л

ff ii

-1 1

I I ч II I

II j; I

т Nil Т

II n M 1 I. I 1

ii

ч ,4 riM ; I 1 II Ц nil I -r ul I ii

- I ;i -I I

-HJ-r-vPr

:;l:rh iNl l

I rpzn - r ruHji

TUT CZZJ 7