Способ защиты преобразователя,снабженного демпфирующим конденсатором,от импульсных перенапряжений Советский патент 1987 года по МПК H02H7/12 

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, а имерг- но к шщитным схемам преобразователей постоянного напряжения от импульсных перенапряжений, и может быть использовано в системах вторичного электропитания, где напряжение первичного источника имеет значительные, до (10-50)Е„, импульсы помехи существенной энергоемкости, на пример в бортовой сети локомотивов железнодорожного транспорта.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг.1 изображена временная диаграмма действий способа защиты; па фиг,2 - схема устройства защиты, реализующего способ.

На временной диаграмме () приведены эпюры: Uj, - напряжение на демпфирующем конденсаторе; i, - ток через демпфирующий конденсатор; ip ток через разрядное устройство.

Устройство запдгты (фиг.2) содержит шины питания - плюсовую 1 и минусовую 2, подключенные к источнику питания и и к преобразователю 3, Мелсду шинами 1 и 2 включена последовательная цепь, состоящая из основного тиристора 4, демпфирующего конденсатора 5 и токоизмерительного элемента 6, в качестве которого мож быть использован трансформатор тока или другой элемент (в частности резистор) . Управляющий электрод тирис тора 4 соединен с выходом компаратора 7 первого порогового элемента -8, входы которого подключены к источ

нику первого опорного напряжения U

и через делитель на резисторах 9 и 10 к шинам 1 и 2 питания. Точка подключения тиристора 4 к конденсатору 5 соединена через ограничивающий резистор 1 1 с анодом дополнительного тиристора 12 (цепь 11, 12 играет роль разрядного устройства, а также через первьй резистор 13 делителя напряжения второго порогового элемента 14 - с неинвертирующим входом компаратора 15, первым выводом второ- го резистора 16 того же делителя напряжения, коллектором выключающего транзистора 17 и первым выводом за- медляющего конденсатора 18. Вторые выводы резистора 16, конденсатора 18 и эмиттер транзистора 17 подключены к шине 2. База транзистора 17 соеди- нена с выходом порогового элемента

f5

5/4

5

-35

0

5

30

0

45

762

19, вход которого подключен к точке соединения демпфирующего конденсатора 5 и измерительно.го элемента 6 (к выходу, токоизмерительиого элемента).

Работа устройства в отсутствии импульсов перенапряжения и защита преобразователя 3 при воздействии импульсов перенапряжения происходят следующим образом.

При отсутствии импульсов перенапряжения демпфирующий конденсатор 5, ранее заряженньш, заряжается током утечки основного тиристора 4. Напряжение на нем увеличивается и через время tj достигает значения У , которое через коэффициент пропорциональности, определяемый делителем на резисторах 13 и 16 второго поро гового элемента 14, равно напряжению первого источника опорного напряжения Тогда срабатывает компаратор 15 и его выходным сигналом открывается дополнительньй тиристор 12, Демпфирующий конденсатор 5 форсированно через ограничивающий резистор 11 разряжается на время t . Следовательно, в процессе работы при помощи компаратора 15 измеряется напряжение на конденсаторе 5 возрастающее за время t . до напряжения U. в момент сравнения, когда Uc U . ,

.on 2

при помощи выходного сигнала компаратора 15 включается разрядное устройство (элементы 11 и 12), Конденсатор 5 разряжается до нулевого напряжения. При отсутствии разрядного устройства 11, 12 ко нденсатор 5 заряжа-. ется до напряжения Е (пунктирная линия,- фиг. 1),

Таким образом, имеется возможность для осуществления уменьшения величины разрядного резистора, т.е. для уменьшения.резистора 11. В этом случае время разряда конденсатора 5 может бытэ сделано пренебрежимо малым по сравнению с длительностью остальных процессов работы схемы.

В момент времени t (фиг„1) на шинах 1 и 2 питания появляется импульс перенапряжения. Первьй пороговый элемент 8 включает основной тиристор 4 и демпфирующий конденсатор 5 начинает заряжаться. Ток его заряда в этом случае значительно больше тока заряда от тока утечки тиристора (соответственно 1 и ).Когда ток заряда конденсатора 5 достигнет величины порогового значения

(I,

на эпюре i, фиг,1), то через

пороговый элемент 19 открывается выключающий транзистор 17. Этим исключается открывание дополнительного тиристора 12, так как напряжение на неинвертирующем входе компаратора 15 становится малым и остается таким несмотря на то, что напряжение на конденсаторе. 5 увеличивается по мере его заряда.

Замедляющий конденсатор 18 служит для предотвращения открывг.ния дополнительного транзистора 12 при открытом основном тиристоре 4. Фронт нарастания напряжения на демпфирующем конденсаторе 5 при его заряде от импульса перенапряжения достаточно мал, и интегрирующая цепь из элементов 13 и 18 с постоянной времени RJJ не дает возможности компаратору 15 переключаться во вклювенное для тиристора 12 состояние. Схема с выключающим транзистором 17 позволяет более надежно запретить включение дополнительного тиристора 12 во время воздействия импульса перенапряжения.

Таким образом, напряжение заряда демпфирующего конденсатора 5, образованное током утечки основного тиристора 4, не увеличивается выше заданного уровня , и через время tg демпфирующий конденсатор 5 форсированно за время tp (относительно малое) разряжается до нулевого напряжения с

Если ток заряда демпфирующего конденсатора 5 не превышает порогового

то любое имеющееся на

yf/

5 напряжение (по дости-

жении нормы и;,,, ) разряжается на дополнительный тиристор 12. Если ток заряда превышает норму , то дополнительный тиристор 12 включается только после уменьшения этого тока до заданной нормы.

Следовательно, в предлагаемом устройстве, реализующем способ, имеется возможность для уменьшения величины напряжения на демпфирующем конденсаторе 5 без опасения незапирания основного тиристора 4, так как разрядный блок (элементы 11 и 12) подключается только при запертом состоянии основного тиристора 4.

Формула изобретения

Способ защиты преобразователя, снабженного демпфирующим конденсатором, от импульсных перенапряжений, заключающийся в том,что во время ваздействия импульсного перенапряже ния заряжают демпфирующий конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности работы, измеряют ток заряда демпфирующего конденсатора, сравнивают его с заданным пороговым значением, измеряют напряжение на демпфирующем конденса:торе, сравнивают его с за- данньш опорным напряжением и при равенстве измеренного и заданного опорного напряжения разряжают демпфирующий конденсатор до нулевого значения в случае, если измеренный ток заряда при этом меньше заданного порогового значения.

ip

Фиг.1

Редактор И.Николайчук

Составитель О.Мещерякова

Техред В. КадарКорректор в, Бутяга

Заказ 624/59Тираж 619Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой преобразовательной технике. Целью изобретения является повышение надежности. Во время воздействия импульсного перенапряжения заряжают демпфирующий конденсатор (ДК) 5 через основной тиристор 4. Измеряют Ток заряда ДК 5 элементом 6 и сравнивают его с заданным пороговым значением. В то же время измеряют напряжение на ДК 5 с помощью делителя напряжения на резисторах 13, 16, сравнивают его с заданным опорным напряжением и при их равенстве разряжают ДК 5 до нулевого значения с помощью разрядного блока, выполненного на резисторе 11 и тиристоре 12, в случае, если измеренный ток меньше заданного порогового значения, В результате имеется возможность для уменьщения величины напряжения на ДК 5 без опасения незапирания основного тиристора 4, т.к. разрядный блок подключается только при запертом состоянии основного тиристора 4. 2 ил. S (О