Устройство для быстродействующей защиты тиристорного преобразователя электропривода с обмоткой возбуждения Советский патент 1987 года по МПК H02H7/12 

112

Изобретение относится к устройствам защиты тиристорных преобразователей и может быть использовано для защиты электроприводов механизмов экскаваторов, подъемно-транспортных машин, кранов буровых установок и т.п.

Целью изобретения является повышение быстродействия защиты при одновременном расширении функциональных возможностей путем обеспечения защиты от аварийных режимов электропривода в целрм

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства быстродействующей защиты тиристорного преобразователя электропривода с обмоткой возбуждения; на фиг.2 - функциональная схема ячейки управления блоком коммутации аварийного тока.

Устройство содержит датчик 1 переменного тока, расположенный на вы- входных шинах тиристорного преобразователя, выход которого соединен с первым входом расположенного в блоке 2 управления узла 3 раздельного управления, узел 4 токовой защиты, первый вход которого соединен с выходом датчика 5 постоянного тока, расположенного на выходных шинах тиристорного преобразователя, ячейку 6 управления блоком коммутации, входы которой соединены с вторым и третьим выходами узла раздельного управления и с вто

рым выходом узла токовой защиты, бло- 35 стабилитрон соединены с общей шиной.

ки 7 и 8 импульсно-фазового управления вентильными группами 9 и 10 типреобразователя соответст- и назад, входы бло40

ристорного

вперед

ВеННО r in:;j- c,u, « ricLoci/4 ,

КОВ импульсно-фазового управления соединены с первыми выходами узлов раздельного управления и токовой защиты, блок 11 коммутации аварийного тока с коммутирующими тиристорами 12 и 13, катоды которых подключены к 45 .катодным группам сиговых тиристоров соответствующего преобразователя, управляющие электроды соединены с выходами ячейки управления блоком коммутации, аноды объединены и соединены с первым выводом разрядного конденсатора 14, второй вывод конденсатора присоединен к объединенным катодам силовых диодов 15,16 и 17, аноды которых присоединены к соответст- 55 вующим входным шинам тиристорного преобразователя, блок 18 динамического торможетшя, выполненный на двух

50

вторые входы компараторов являются первьтм, вторым и третьим входами ячейки управления блоком, выход первого компаратора соединен с входом первого элемента 37 запрета, выход второго компаратора подключен к входу второго элемента 38 запрета, выходы элементов запрета подключены к входам триггера-переключателя 39, выход третьего компаратора соединен с вторыми входами первого и второго элементов запрета и с входом инвертора 40, выходы триггера и инвертора соединены с входами схем 41 и 42 совпадения, входы которых соединены с входами усилителей мощности импульсов 43 и 44, выходы которык являются выходами ячейки управления блоком.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 1 тока напряжение поступает в блок 2 управления на расположенный в нем узел 3 раздельного уп

включенных встречно-параллельнг) тиристорах 19 и 20, первый вывод блока присоединен к первой вьпсодной шине тиристорного преобразователя, второй вывод через сопротивление 21 динамического торможения - к второй выходной шине тиристорного преобразователя, блок 22 коммутации обмотки возбуждения с коммутирующими тиристорами 23 и 24, аноды которых соединены с катодами силовых диодов 25 и 26 соответственно и присоединены к выходным шинам преобразователя, катоды коммутирующих тиристоров соединены между

собой, присоединены к первому выводу обмотки 27 возбуждения и к положительному полюсу источника 28 питания, отрицательный полюс источника питания соединен с вторым вьгоодом обмотки возбуждения и с анодами силовых диодов, управляющие электроды коммутирующих тиристоров 19,24 и 20,23 присоединены к первому и второму выходам ячейки коммутации соответственно.

Двигатель 29 подключен к преобразователю и шунтирован вариатором 30, резистором 31 и предохранителем 32, причем эти элементы соединены последовательно и составляют разрядник перенапряжений. Ячейка управления блоком коммутации содержит элемент 33 опорного напряжения, выполненный на стабилитроне, компараторы 34, 35 и 36, первые выходы которых через

0

5 5

0

вторые входы компараторов являются первьтм, вторым и третьим входами ячейки управления блоком, выход первого компаратора соединен с входом первого элемента 37 запрета, выход второго компаратора подключен к входу второго элемента 38 запрета, выходы элементов запрета подключены к входам триггера-переключателя 39, выход третьего компаратора соединен с вторыми входами первого и второго элементов запрета и с входом инвертора 40, выходы триггера и инвертора соединены с входами схем 41 и 42 совпадения, входы которых соединены с входами усилителей мощности импульсов 43 и 44, выходы которык являются выходами ячейки управления блоком.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 1 тока напряжение поступает в блок 2 управления на расположенный в нем узел 3 раздельного уп31

равления. Напряжение с выходов узла раздельного управления поступает на вход узла 4 токовой защиты и в ячейку 6 управления блоком коммутации на входы компараторов 34 и 35; где сравнивается с oпopIты i напряжением стабилитрона 33. Напряжение с выходов компараторов 34 и 35 через элементы 37 И 38 запрета поступает на ОБХОДЫ триггера 39. Напряжения с выхо ДОН триггера поступают на входы схем 41 и 42 совпадения, при этом состояние на выходах схем совпадения не изменяется при отсутствии изменения состояния на выходе компаратора 36, преобразУ1Ьщего сигнал с узла токовой защиты. Таким образом, триггер сохраняет информацию о проводящем состоянии вентильных групп 9 и 10; в том чг еле в паузе между пере ключе нитями узла раздельного управления. При возникновении аварийного процесса, например короткого замыкания в цепях постоянного тока тиристорного преобразователя, резко возрастает .вели- чина тока з аварийном ко 1туре, что фиксируется датчиком 5 постоянного тока, которьш выдает сигнал на узел 4 токовой защиты. Сигнал с узла то

ковой защиты поступает на входы систем 7 и 8 т- Шульсно-фазозого управления для срыва управляющих импульсов и в ячейку управления блоком коммутации на вход компаратора 36, где сравнивается с опорным напряжением стабилитрона. Выходное напряжеьше с компаратора 36 запрещает прохожд.ение сигналов с выходов компараторов 34 и 35 на входы триггера 39, Инвертированный инвертором 40 ВЫХОДНОР1 сигнал с компа- ратора 36 поступает на входы схем 41 и 42 совпадения. Если на входе схеьш 36 совпадения появляется сочетание сигналов 1-1, то на выходе этой

-

схемы появляется сигнал, который включает усилитель 44 мощности, открывает тиристор 12 блока 11 коммутации аварийного тока, тиристор блока 18 динамического торможения и тиристор 24 блока коммутации обмотки воз- бужденияо Напряжение с предварительно заряженного разрядного конденсатора 14 прикладывается к силовому тиристору, проводящему аварийный ток вентильной группь 9, запирая этот тиристор и прекращая развитие аварии Если сочетание сигналов 1-1 появляет ся на входах схемы 42 совпадения (в

г fO 5 205

30

35 0

5

614

преобразователе проводит ток вентиль to), то включается усилитель 44, который открывает тиристор 13 блока ком- мутацр и аварийного тока, тиристор 19 блока динггмического торможения, тиристор 23 блока коммутации обмотки возбу/кцения. Напряжение разрядного конденсатора 14 при этом прикладывается к силовому тиристору, проводяще- Nry ток из вентильной грзшпы 10, запи-; рая его и прекращая развитие аварии. В электроприводе постоянного тока аварийные процессы возникают также в режиме статической перегрузки, при исчезновении питшощего напряжения, пробое изоляции, пробое тиристора, коротком замыкат-ши на двигателе, коротком замыкании по уравнительному KoiiTypy, опрокидагеании инвертора, прорьте инвертора.

Предлагаемое устройство защиты ре- агирл ет на все виды аварийных режимов и защищает электропр1-геод в целом в отличие от известных устройств, которые имеют невысокое быстродействие и заЩ1Ш5ают от какого-либо одного вида аваржного процесса и только отдельные элементы электропривода.

Ячех иса управления блоком ции состоит из трех компараторов, двух элементов запрета, триггера и двух схем совпадения и предназначена для формирования мщ льса напряжения для включения тиристоров блока коммутации в момент авар51И в тиристорном преобразователе. При срабатывании защит (максимальной., дифференциальной, исчезновении напряжения сети и т.п.) с узла токовой защиты подается напряжение на ячейку управления, в которой формируется ит4пульс напряжения на тот из тиристоров блока коммутации аварийного тока, которьш подключен к комплекту реверсивного тиристорного преобразователя, проводящего тока или только что его проводивщего (в паузе). Кроме того, эта же ячейка подает сигнал на вк.шоченрге соответствующего ти- ристора блока динамического торможения и тиристора блока коммутации обмотки возб окдения. Состав элементов блоков и связи между блоками и элементами позволяют включать предлагаемое устройство при возникновении любых аварий, что обеспечивает путем емкостного гашения аварийного тока защиту преобразователя, включение тиристоров динамического торможения и тиристоров

блока коммутации обмотки возбуждения двигателя, обеспечивая этим защиту электропривода в целом.

В аварийных режимах статической перегрузки при прорьше инвертора, оп- рокидывании инвертора предлагаемое устройство защиты работает аналогично описанному.

При пробое тиристора в одной из вентильных групп преобразователя или сбое в узле раздельного управления, приводящим к прорыву по уравнительному контуру, аварийный ток протекает через датчик 1 тока, сигнал с которог

через узел раздельного управления по- 15 введены ячейка управления блоком ком- дается на вход узла токовой защиты, мутации, блок динамического торможе- далее происходят процессы, аналогичные описанным.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает защиту тиристоров, 20 преобразователя, двигателя и механизма при внещних и внутренних коротких замыканиях, исчезновении напряжения питающей сети, при срабатывании макси- мальной токовой и дифференциальной

защит и других возможных видов защит и блокировок, воздействующих на узел токовой защиты.

Формула из

ния, выполненный на двух включенных встречно-параллельно тиристорах, блок коммутации обмотки возбуждения двигателя, содержап|ий два диода и два тиристора, при этом первьм и второй входы ячейки управления соединены с вторым и третьим выходами узла раздельного управления, третий вход ячейки управления соединен с вторым выходом узла токовой защиты, первьм выход ячейки управления подключен к управляющим переходам первых коммутирующих тиристоров блока коммутации

обретения 30 аварийного тока, блока динамического

торможения, блока коммутации обмотки возбуждения, второй выход ячейки управления подключен к управляющим переходам вторьпс тиристоров блока

1. Устройство для быстродействующей защиты тиристорного преобразователя электропривода с обмоткой возбуждения, с блоками импульсно-фазово- 35 комкгутации аварийного тока, блоки го управления, содержащее блок комму- динамического торможения, блока комтации аварнййого тока, в состав которого входят два коммутирующих тиристора, три силовых диода, разрядный конденсатор, узел токовой защиты, узел раздельного управления, при этом пер- вьй вход узла раздельного управления соединен с выходом датчика переменного тока, который установлен на входных щинах тиристорного преобразовате- ля, первый вход узла токовой защиты соединен с выходом датчика постоянного тока, который установлен на выходных пганах преобразователя, первые выходы узлов раздельного управления и токовой защиты подключены к входам блоков импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем, выходы которых подключены к управляющим -. электродам силовых тиристоров соответствующего преобразователя, аноды силовых диодов блока коммутации соединены с входными шинами тиристорного

преобразователя, катоды их объединены и подключены к первому выводу коммутирующего конденсатора, к второму выводу которого подключены аноды коммутирующих тиристоров блока коммутации, катоды которых подключены к катодным группам силовых тиристоров соответствующего преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты при одновременном расширении функциональных возможностей путем обеспечения защиты от аварийных режимов электропривода в целом, в него дополнительно

утации обмотки возбуждения, коммутирующие тиристоры блока динамического торможения подключены одним выходом к первой выходной щнне тиристорного преобразователя, вторым выходом - через сопротивление динамического торможения к второй выходной шине тиристорного преобразователя, анод первого коммутирующего тиристора блока

коммутации обмотки возбуждения соединен с катодом первого силового дио-. да этого же блока, который подключен к первой вькодной шине тиристорного преобразователя, анод второго коммутирующего тиристора соединен с катодом- второго силового диода, который подключен к второй выходной шине ти- ристорного преобразователя, катоды коммутирующих тиристоров подключены к первому выводу обмотки возбуждения, к которому подключен положительный вьгаод источника питания обмотки воз71297

буждения, к второму выводу обмотки возбуждения подключены отрицательньш вывод источника питания и аноды силовых диодов, тиристорный преобразо- . ватель шунтирован разрядником парена- 5 пряжения, состоящим из соединенных последовательно варистора, резистора и предохранителя.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что ячейка О управления блоком коммутации содержит три компаратора, два элемента запрета, триггер-переключатель, инвертор, две схемы совпадения, два усилителя, при этом первые входы первого, второ-J5 го и третьего компараторов соединены с общей шиной через элемент опорного напряжения, вторые входы первого и второго компараторов соединены с вторым и третьим выходами узла раздель- 20

L±::I

фи.2

Составитель Л. Корнеева Редактор А. Лежнина Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 790/58 Тираж 619 Подписное ВНРШПИ 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

1618

кого управления, второй вход третьего компаратора подключен к второму выходу узла токовой защиты, выход первого компаратора соединен с входом первого элемента запрета, выход второго компаратора подключен к входу второго элемента запрета, выход третьего компаратора соединен с запрещакщими входами первого и второго элементов запрета и с входом инвертора, выходы элементов запрета подключены к входам триггер4-переключателя, выходы которого соединены с первыми входами первой и-,,второй схем совпадения, на вторые входы схем совпадения подключен выход инвертора, выходы схем совпадения соединены с усилителями .мощности импульсов, выходы которых служат первым и вторым выходом ячейки управления.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - повьшение быстоодействия защиты при одновремен-Uc Tt ном расширении функциональных возможностей путем обеспечения защиты от аварийных режимов электропривода в целом. При возникновении аварийного процесса возрастает величина тока в аварийном контуре, сигнал с выхода датчика постоянного тока 5 проходит на узел токовой защиты 4, сигнал с выхода этого блока проходит на входы систем импульсно-фазового управления 7 и 8 и в ячейку управления блоком коммутации 6. Выходной сигнал этого блока открьтает тиристор 12 блока, коммутации аварийного тока 11, тиристор блока динамического торможения 18 и тиристор 24 блока коммутации обмотки возбуждения. Силовой тиристозз, проводящий аварийный ток вентильной группы 9, запирается напряжением, с предварительно заряженного конденсатора 14, развитие аварии прекращает сяГ 1 з.п.ф-лы, 2 ил. I (Л фи91