Устройство для защиты от перегрузок нагрузок автоколебательных конверторов Советский патент 1988 года по МПК H02H3/08 H02H7/10 

Smftena спорет

4

00

со

4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано д защиты нагрузок источников вторично го электропитания, выполненных на онове бестрансформаторного автоколебательного конвертора с промежуточным индуктивным накопителем энергии и обратным включением выпрямителя, от перегрузки и коротких замыкавши в нагрузке.

Цепью изобретения является повьш ние точности защиты и расширение функщюнальных возможностей за счет устранения зависимости уставки защиты от колеба1Шй входного напряжения конвертора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства} на фиг.2 (принципиальная схема устройства с примером конкретной реализагщи отдельных его узлов на фиг. 3 а, б - эпюры тока коллектора IK и напряже- Ш1я на базе Ug, силового ключа конвертора, на фиг, 4 - экспериментальная зависимость интервала t,,,, между импульсами тока силового ключа конвертора от тока нагрузки 1ц при разных входных напряжениях Ug.

Устройство для защиты от перегрузок нагрузок 1 автоколебательного KOHBepTojpa 2, вьтолненного с бестрасформаторным включе}шем сетевого вы прямитеЛя 3 и с разделительным импульсным трансформатором 4 с силовы ключом 5 на первичной бис обратными диодами 7 в цепях нагрузок 1 на вторичной 8 сторонах, содержит датчик 9 тока нагрузки, вход которого

включен в цепь формирования импульс ключа 5, а выход через пороговьй 10 и исполнительный 11 элементы подклю чен к входу узла 12 защиты нагрузки 1. Узел 13 блокировки датчика 9 вклчен между выходом выпрямителя 3 и .: входом датчика 9. Кроме того, устроство снабжено компенсирующим элементом 14, включенным между выходом выпрямителя 3 и входом порогового элемента 10.

Датчик 9 тока нагрузки 1 выполнен в виде преобразователя интервалов в электрический сигнал, которьй может быть реализован, например, в виде генератора пилообразного напряжения на транзисторе 15, накопительном конденсаторе 16 и зарядном резисторе 17. База транзистора 15, являющаяся вхо0

5

0

5

.Q отрицательных .,

дом датчика 9, подключена к базе силового ключа 5 конвертора 2.

Исполнительный элемент 11 может бьп ь выполнен на тиристоре 18, управ - ляющий переход которого является пороговым элементом 10 и подключен к вькоду датчика 9 через регулируемый резистор 19. Выход исполнительного элемента 11 подключен к базе транзистора узла 12 защиты конвертора 2.

Компенсирующий элемент 14 может быть выполнен в виде резистора, включенного между анодом и управляющим электродом тиристора 18. Узел 13 блокировки датчика 9 может быть выполнен на параллельной RC-цепочке, включенной через отсекакнц 1й диод 20 между выпрямителем 3 и базой транзистора 15 датчика 9.

Устройство работает следующим образом.

В стационарном режиме работы с базы силового ключа 5 конвертора 2 на базу транзистора 15 датчика 9 тока нагрузки поступает периодическая последовательность импульсов конвертора 2, близкая по форме к показанной на фиг. Зб. От вьтрямителя 3 в конверторе 2 напряжение иьтульсной формы с частотой 50 Гц и длительностью импульсов порядка 10 мс подается на транзистор 15 датчика тока нагрузки как напряжение коллекторного питания. 5 При действии на базу транзистора 15 положительных и тульсов транзистор 13 насыцается и конденсатор 16 быстро разряжается через цепь коллектор- эмиттер транзистора 15. При действии

импульсов на базу транзистора 15 он запирается и конденсатор 16 заряжается током, протекающим от выпрямителя 3. Ввиду большой постоянной времени этой цепи напряжение на конденсаторе 16 возраста0

.Q отрицательных .,

ет в течение времени t практически

0

5

по линейному закону, близкому по форме к последовательности импульсов, показанной на фиг. За. Поэтому размах пилообразных импульсов на конденсаторе 16 пропорционален длительности t и, следовательно, пропорционален току нагрузки (согласно графику фиг. 4) конвертора. Поскольку коллектор транзистора 15 питается импульсным напряжением, сигнал на конденсаторе 16 имеет вид пачек пилообразных импульсов длительноетьюГ, . Длительность каждой пачки около 10 мс, час-.

тота пачек 50 Гц, количество пилообразных и myльcoв в пачке около 250- 300. Пилообразные импульсы Через резистор 19 поступают на управляющий переход тиристора 18. Резистором 19 подбирается размах пилообразных импульсов, при котором включается тиристор 18. Включение тиристора 18 создает цепь для протекания базового тока транзистора узла 12 защиты конвертора 2. Отпирание транзистора узла 12 вызывает выключение конвертора 2 и в дальнейшем не дает ему запуститься до тех пор, пока тиристор 18 не выключится. Для выключения тиристора 18 необходимо отключить конвертор 2 от сети, и после уменьшения тока через тиристор 18 ниже, уровня тока удержания он закрьшается Напряжение на управляющий электрод тиристора 18 поступает с сетевого выпрямителя 3 через резистор компенсирующего элемента 14. При изменении напряжения на выходе сетевого выпрямителя 3, что эквивалентно изменению напряжения первичной сети, изменяется средний потенциал управляющего электрода тиристора 18, что обусловливает компенсацию изменения на- пряжения питания конвертора 2, которое незначительно влияет (см.фиг.4)

на длительность t

ин

являющуюся ин;формационным параметром для датчика 9 тока нагрузки 1.,

Во время переходного процесса, происходящего в конверторе 2 при его включении (так назьшаемом стартовом режиме), импульсы питания датчика 9 проходят через диод 20 и параллельную RC-цепочку на вход датчика 9 (базу транзистора 15), насыщают его и предотвращают запирание транзистора 15 отрицательными импульсами, поступающими с базы ключа 5. Поэтому пилообразные импульсы на конденсаторе 16 не формируются, чем достигается блокирование работы датчика 9 тока нагрузки при стартовом режиме работы конвертора 2. После. заряжения конденсатора диод 20 практи ;чески закрьшается и насыцения транзистора 15 импульсами более не происходит. При этом снимается блокировка

0

5

0

5

0

5

0

5

датчика 9 тока нагрузки, так как конвертор 2 переходит в стационарный режим работы.

Таким образом, благодаря выполнению датчика тока нагрузки в виде преобразователя временных интервалов между импульсами тока силового ключа конвертора в электрический сигнал повышается точность срабатывания защиты при перегрузках, а введение компенсирующего элемента расширяет функциональные возможности защиты, сохраняя неизменной уставку при колебаниях входного напряжения.

Формула изобретения

1.Устройство для защиты от перегрузок нагрузок автоколебательных конверторов, выполненных с бестрансформаторным включением сетевого выпрямителя и с разделительным импульсным трансформатором с силовым ключом на первичной и с обратными диодами в Цепях нагрузок на его вторичной сторонах, содержащее датчик тока нагрузки, выход которого через пороговый

и исполнительный элементы подключен к входу узла защиты конвертора, о т- личающееся тем, что, с целью повышения электробезопасности, оно снабжено узлом блокировки при включении датчика тока нагрузки, а датчик тока нагрузки выполнен в виде преобразователя временных интервалов между импульсами тока силового ключа конвертора в электрический сигнал, причем вход датчика тока нагрузки предназначен для включения в цепь формирования импульсов силового ключа на первичной стороне разделитель- . ного силового трансформатора.

2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности защиты, оно снабжено компенсирующим элементом, выход которого подключен к входу порогово- . го элемента, а вход предназначен для

подключения к выходу мителя конвертора.

сетевого выпряфаг.г

Изобретение откосится к элект- ротехнике. Целью пзобретеушп является повышение точности. Устрогютво содержит датчик 9 тока нагрузки, по- роговьй элемент 10 и исполнительньш элемент 11, соединенные каскадно. При этом исполнительный элемент 11 подключен к узлу 12 защиты конвертора 2. Для устранения связи устройства с цепями нагрузки дополнительно вводится узел 13 блокировки датчика 9 тока нагрузки. Датчик 9 тока нагрузки вьшолнен в виде преобразователя временных интервалов импульсов конвертора 2 в электрический сигнал, а подключение узла 13 блокировки и датчика 9 произведено в первичной стороне 6 конвертора 2. Узел 13 блокировки в стартовом режиме работы автоколебательного конвертора 2 исключает функционирование датчика 9 тока нагрузки, т.к. в датчик в этом режиме, длящемся порядка 50- 100 мс, из последовательности импульсов, формируемых конвертором, попадает информация о токовой перегрузке в цепях нагрузки конвертора. 4 ил. « (Л

Фиг.З

МКС

ff

0 36 32

O.-f 0,2 Qi Q Oif 0,6 O.f O.e Фиг. 4

иВк 180 В

г

1/вж-2 0&

f