Устройство для защиты агрегата бесперебойного питания Советский патент 1988 года по МПК H02H7/10 

со

со О

а со сл

513

Изобретение относится к области силовой полупроводниковой техники и может быть использовано в агрегатах бесперебойного питания с параллель- ной работой двух ветвей питания, состоящих из вьтрян Штеля, инвертора для определения и отключения Неисправной ветви питания от нагрузки.

Целью изобретения является повы- шение надежности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства на фиг, 2 - схема блока идентификации аварийных режимов

Устройство (фиг. 1) содержит две параллельные ветви 1 и 2 питания, ра ботающие на общую нагрузку 3, Каж,цая из ветвей питания содержит последовательно соединенные вьтрямитель 4, к входу которого подключен датчик 5 входного тока, инвертор 6, полупроводниковый выключатель 7, к входу которого подключен датчик 8 выходног

ку 12, а вькод - к отключающим входам полупроводникового выключателя 7 и электромеханического контактора 9.

В устройстве (фиг. 1) датчик 8 выходного тока подключен к входу полупроводникового выключателя 7j хотя он может быть подключен к выходу полупроводникового выключателя или электромеханического контактора.

Блок 12 идентификации аварийных режимов (фиг. 2) каждой ветви включает в себя пороговые элементы 21 и 22, входы которых подключены к выходам датчика 5 входного тока, блока 10 датчиков инвертора и сумматора t1 (фиг. 1), триггер 23, пусковой вход которого подключен к вькоду порогового элемента 22, первый элемент НЕ 24, вход которого подключен к пусковому входу триггера 23, второй элемент НЕ 25 и первый элемент 26 выдержки времени, входы которых подключены к выходу триггера 23, второй

Изобретение относится к электротехнике.Целью изобретения является повышение надежности. Если блок 16 выдает сигнал о невключении силового элемента выключателя 7, то этот сигнал при наличии разрешающего сигнала на выходе порогового узла 17 поступает на элемент 20, а затем на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9, что приводит к их отключению. При пробое силового элемента выключателя 7 аварийный сигнал с блока 15 поступает на первый вход элемента 19, а затем через элемент 20 проходит на отключающие входы вьжлючателя 7 и контактора 9 при наличии разрешающего сигнала с контактора 9 параллельной ветви. В этом случае ветвь питания с пробитым силовым элементом полупро- водникового выключателя 7 также отключается от нагрузки. 2 ил. с & сл

тока, и электромеханический контактор 25 элемент 27 выдержки времени, выход

35

j9, причем каждая ветвь питания содержит также блок 10 датчиков инвертора, вход которого подключен к инвертору 6, сумматор 11, входы которого подключены к вькодам датчиков В зо обеих ветвей 1 и 2 питания, блок 12 идентификации аварийных режимов, входы которого подключень к выходам датчика 5 входного тока, блока 10 датчиков инвертора и сумматора 11, блок

13контроля неисправности полупровод никового выключателя, содержащий блок

14датчиков контроля силовых элементов, блок 15 идентификации пробоя и блок 16 невключения силовых элементов дО причем входы блоков; 15 и 16 подключены к выходу блока 14, вход которого подключен к полупроводниковому выключателю 7, выходы блоков 15 и 16 являются соответств:енно выходами пробоя и невключения блока 13, пороговый узел 17, вход которого подключен к выходу сумматора 11„ первый 18 и второй 19 двухвходовые элементы И, первые входы которых подключены соответственно к вькодам невключения и пробоя блока 13j а вторые входы первого 18 и второго 119 элементов И под ключены соответственно к выходу порогового узла 17 и к контактам состояния электромеханического контактора 9 параллельной ветви питания, элемент 20, входы которого подключены к выходам элементов И ТВ и 19 и к бло45

50

которого подключен к стоповому вход триггера 23, первый элемент И-НЕ 28 входы которого подключены к выходам элемента 21, второй элемент И-НЕ 29 первый вход которого подключен к вы ходу элемента 28, а второй - к выхо элемента НЕ 25, третий элемент И-НЕ

30,первый вход которого подключен

к выходу элемента 26 и входу элемен та 27, а второй вход - к выходу эле мента НЕ 24, четвертый элемент И-НЕ

31,первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам элементов И-НЕ 29 и 30, а выход эле мента И-НЕ 31 подключен к одному из входов элемента ИЛИ 20 (фиг. 1).

В устройстве (фиг, 1) датчик 8 выходного тока выдает сигнал, пропорциональный току нагрузки. Блок

14датчиков контроля состояния сило вых элементов следит за состоянием (открыт-закрыт) силовых элементов п лупроводникового выключателя 7. Бло

15вьщает единичный сигнал о пробое полупроводникового вьжлючателя 7, если длительность проводящего состояния хотя бы одного из его силовых элементов превьшает половину пе риода выходного напряжения агрегата Блок 16 вьздает сигнал о невключении силового элемента полупроводниковог выключателя 7, если силовой элемент

в нужньй момент времени не включилс Датчики, используемые в блоке 14 ус

5

о

О

5

0

которого подключен к стоповому входу триггера 23, первый элемент И-НЕ 28, входы которого подключены к выходам элемента 21, второй элемент И-НЕ 29, первый вход которого подключен к выходу элемента 28, а второй - к выходу элемента НЕ 25, третий элемент И-НЕ

30,первый вход которого подключен

к выходу элемента 26 и входу элемента 27, а второй вход - к выходу элемента НЕ 24, четвертый элемент И-НЕ

31,первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам элементов И-НЕ 29 и 30, а выход элемента И-НЕ 31 подключен к одному из входов элемента ИЛИ 20 (фиг. 1).

В устройстве (фиг, 1) датчик 8 выходного тока выдает сигнал, пропорциональный току нагрузки. Блок

14датчиков контроля состояния силовых элементов следит за состоянием (открыт-закрыт) силовых элементов полупроводникового выключателя 7. Блок

15вьщает единичный сигнал о пробое полупроводникового вьжлючателя 7, если длительность проводящего состояния хотя бы одного из его силовых элементов превьшает половину периода выходного напряжения агрегата. Блок 16 вьздает сигнал о невключении силового элемента полупроводникового выключателя 7, если силовой элемент

в нужньй момент времени не включился. Датчики, используемые в блоке 14 устройства, включаются последовательно с каждым силовым элементом вьжлючате- ля 7, и по величине сопротивления силовых элементов определяют длитель-с кость их проводящего и непроводящего состояний. Датчики блока 14 могут быть подключены параллельно силовым элементам выключателя 7, и по величине и полярности напряжения на них Ю также определяют длительность проводящего и непроводящего состояний каждого силового элемента выключателя 7, В этом случае для исключения вьщачи ложного сигнала о пробое в элемент И jf введен третий вход, который подключен к выходу порогового узла 17. Полупроводниковые выключатели 7 предназначены для отключения от нагрузки 3 неисправного инвертора 6 и вьтрямите-20 я 4. При этом для исключения возможности работы исправной ветви питания на неисправную время отключения полупроводниковых выключателей должно быть значительно меньше времени от- 25 ключения электромеханических контакторов.Поэтому силовые элементы полу- проводников ых вьжлючателей могут быть выполнены либо на базе однооперацион- ных тиристоров с искусственной комму- 30 тацией, либо на базе транзисторов,

ибо на базе запираемых тиристоров,

Устройство работает следующим обазом.

При параллельной работе обеих вет- с вей 1 и 2 питания на выходах обоих атчиков 8 имеются сигналы, которые складываются по амплитуде сумматораи 11. Пороговый узел 17 контролирует суммарную величину этих сигна- 40 ов. Если суммарный сигнал превышает величину, определяемую минимальным током нагрузки, при котором обеспечивается проводимость всех силовых элементов выключателей 7 в течение 45 половины периода выходной частоты инверторов 6, то пороговый узел 17 выает разрешающий сигнал на вход элемента И 18. Если блок 16 вьщает сигнал о невключении силового элемента выключателя 7, то этот сигнал при наичии разрешающего сигнала на выходе порогового узла 17 поступает на элемент ИЛИ 20, а затем на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9, что приводит к их отключению. При пробое силового элемента выключателя 7 аварийный сигнал с блока 15 поступает на nepsbui вход элемента И 19,

50

55

0

с 0 5

0

5

а затем.через элемент ИЛИ 20 проходит на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9 при наличии разрешающего сигнала с контактора 9 параллельной ветви, которьй вьщается контактами состояния контактора 9 при включенном состоянии его контактов главной цепи. В этом случае ветвь питания с пробитым силовым элементом полупроводникового выключателя 7 также отключается от нагрузки. Если работает на нагрузку только одна ветвь питания, то при пробое силового элемента вьпслючателя 7 работающей ветви. аварийный сигнал на выход элемента И 19 не проходит, а следовательно, не отключается работающая ветвь.

Устройство обеспечивает также отключение соответствующей ветви от нагрузки при аварии в ней выпрямителя 4 или инвертора 6. Для этого используются блок 10, контролирующий :длительность работы тиристоров и напряжение на коммутирующих конденсаторах инвертора 6, датчик 5 входного тока, вьщающий сигнал, пропорциональный току-вьтрямителя 4, и блок 13. Сигналы с блоков 5 и 10 поступают на пороговые элементы 21 блоков 12 (фиг. 2). Пороговые элементы 21, анализируя эти сигналы, вьщают аварийные нулевые сигналы при отказе выпрямителя 4 или инвертора 6, которые при отсутствии короткого замыкания в нагрузке 3 после трехкратного инвертирования элементами И-НЕ 28, 29 и 31 поступают через элемент ИЛИ 20 на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9, вызывая их отключение.. (При коротком замыкании в нагрузке 3 сигнал с сумматора 11 вызьшает ера- батывание порогового элемента 22. Это приводит к появлению на его выходе нулевого сигнала и к срабатыванию триггера 23. С выхода последнего единичный сигнал инвертируется элементом НЕ 25 и подается на второй вход элемента И-НЕ 29, запрещая прохождение аварийных сигналов, сформированных из-за короткого замыкания в нагрузке на выходах порогового элемента 21, на отключающие входы выключателя 7 и контактора 9. Единичный сигнал с выхода триггера 23 подается также через элемент 26 выдержки времени на первый вход элемента И-НЕ 30 и на вход элемента 27 вьщержки времени. На второй вход элемента И-НЕ 30

51390695

оступает инвертированный элементом Е 24 сигнал с порогового элемента 22. сли за время вьщержки времени элеента 26 короткое замыкание в нагрузкок эл ны о це в ма не кл та пр вк ни вы по да ду за щи ду ве ка вх лу че ни то пр ч вы пе ид ко ис кл вт по к .ны ра вы ко ме на ду ка

мента И-НЕ 30 нулевой сигнал от элемента НЕ 24 появляется раньше единичного сигнала от элемента 26, .Поэтому блок 12 отключающего единичного сигнала на своем выходе не формирует. Если же длительность короткого замыкания больше времени выдержки элемента 26, то в момент появления на обои входах элемента И-НЕ 30 единичных сигналов на его выходе формируется нулевой сигнал, который инвертируетс элементом И-НЕ 31 и поступает на вхо элемента ИЛИ 20. В результате выключатель 7 и контактор 9 отключаются и тем самым защищают устройство от длительного воздействия короткого замыкания в нагрузке. Элемент 27 вьщержки времени обеспечивает автоматический перевод триггера 23 в исходное, состояние. При этом для формирования на выходе блока 12 отключающего единичного сигнала нужной для срабатывания выключателя 7 и контактора 9 длительности элемент 27 выдержки времени задерживает сигнал установки триггера 23 на время, равное этой длительности.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежност агрегата бесперебойного питания, а тем самым уменьшить вероятность возникновения перерыва в питании нагруз ки.

Формула изобретения

1, Устройство для защиты агрегата бесперебойного питания,включающего в себя две параллельные ветви, работающие на общую нагрузку, каткдая из которых состоит из последовательно соединенных выпрямк теля и инвертора, содержащее каналы защиты по числу параллельных ветвей агрегата, причем каждый канал заищты содержит полупроводниковый выключатель, предназ- наченньй для включения последовательно с соответствующим инвертором блок идентификации аварийных режимов выполненный на пороговых элементах, датчик входного тока, выходом под- ключенньш к входу соответствующего порогового элемента блока идентификации аварийных режимов, блок датчи

0

5

5

0

Q

0

5

5

0

5

ков инвертора, выходом подключенный к входу соответствующего порогового элемента блока идентификации аварийных режимов, и датчик выходного тока, отличаю щ.ееся тем, что, с целью повьш1ения надежности работы, в каждом канале защиты введены сумматор, пороговьш узел, блок контроля неисправности полупроводникового выключателя, электромеханический контактор, два элемента И, элемент ИЛИ, причем электромеханический контактор включен последовательно с полупроводниковым выключателем, выход датчика выходного тока каждого канала защиты подключен к первому- входу сумматора данного канала защиты и второму входу сумматора параллельного канала защиты, при этом в каждом канале защиты выход сумматора подключен к входу порогового узла и к входу соответствующего порогового элемента блока идентификации аварийных режимов, вход блока контроля неисправности полупроводникового выключателя подключен к силовым элементам полупроводникового выключателя, выход идентификации невключения силовых элементов полупроводникового выключателя блока контроля неисправности полупроводникового выключателя подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу порогового узла, а выход - к первому входу элемента ИЛИ, выход идентификации пробоя полупроводникового выключателя блока контроля неисправности полупроводникового выключателя подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу блока идентификации аварий- .ных режимов, а выход псдкл ючен к уп- равляюш 1М ВХОДИМ полупроводникового выключателя и электромеханического контактора, при этом выход электромеханического контактора данного канала защиты подключен к второму входу второго элемента И параллельного канала защиты.

вход подключен узла.

к выходу порогового

Составитель О.Мещерякова , Редактор О.Юрковецкая Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Заказ 1776/51

Тираж 650

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Фие.2

Подписное