Устройство для защиты преобразователя Советский патент 1990 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройствам защиты полупроводниковых преобразователей ,

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем за- |циты от замыкания на землю одной из выходных тин преобразователя, повышение надежности путем диагностирования д изоляции между выходными шинами преобразователя и землей, повышение безопасности обслуживания и сокращение времени отключения преобразователя Путем диагностирования аварийного $$ состояния изоляции между выходными шинами преобразователя и землей.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для защиты преобразователя.20

Между преобразователем 1 и нагрузкой 2 подсоединен обратно включенный диод 3 по отношению к току на выходе преобразователя. На выходе преобразователя 1 установлены последовательно 25 включенные с диодом 3 датчик 4 скорости изменения тока, первый датчик 5 тока и цатчик 6 направления тока. Параллельно диоду 3 и датчику 6 направления тока подключена цепь из последовательно соединенных источника 7 опорного тока, тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и дросселя 9, причем элементы 3 и 7 включены согласно. Выход датчика 4 скорости изменег;Јя тока подключен к входу первого компаратора 10, а выход датчика 5 тока подключен к блоку t1 контроля тока, к блоку 12 регулируемой задержки и к блоку 13 задания уставки.Вхо- 0 ды блока 14 контроля и сигнализации аварийного режима подключены соответственно: первый - к выходу первого компаратора 10 и к первому входу элемента ИЛИ 15,

ка 12 регулируемой задержки и к второму входу элемента ИЛИ 15. К третьему входу элемента ИЛИ 15 подключен выход блока 16 ручного отключения. Выход элемента ИЛИ 15 подключен к входу блока 17 управления отключением тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией, выход блока 17 управления подключен к первому управляющему входу тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией. Вход первого датчика 18 напряжения подключен параллельно соединенным последовательно диода 3 и датчика Ь направления тока, а вход

второго датчика 19 напряжения подключен к узлу искусственной коммутации тиристорного ключа 8. Выход первого датчика 18 напряжения подключен к входу второго компаратора 20, а выход второго датчика 19 напряжения подключен к входу третьего компаратора 21. Выход первого элемента И 22 подключен к входу блока 23 управления включением тиристорного ключа с искусственной коммутацией, а выход блока 23 управления включением подключен к второму управляющему входу тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией. Выходы компараторов 20 и 21 подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента И 24, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 22 и к входу блока 25 автоматического повторного включения.К второму входу первого элемента И 22 подключены выходы блока 25 автоматического повторного включения и блока 26 ручного включения тиристорного ключа с искусственной коммутацией. Выходы второго 20 и третьего 21 компараторов подключены соответственно к входам первого 27 и второго 28 блоков контроля и сигнализации. Последовательно соединенные стабилизированный источник 29 напряжения,второй датчик

30тока и первый бесконтактный ключ

31подключены соответственно к аноду диода 3 и первой клемме 32 для подключения второй шины преобразователя 1. Выходы блока 33 управления периодического контроля изоляции между шинами преобразователя 1 подключены соответственно к четвертому входу элемента ИЛИ 15 и к первым входам третьего 34

и четвертого 35 элементов И. Выход первого датчика 5 тока подключен через четвертый компаратор 36 к второму

второй - к выходу бло- з входу четвертого элемента И 35. Выход

.элемента И 35 подключен к входу блока 37 управления бесконтактным ключом, а выход блока 37 подключен к входу блока 38 контроля изоляции между шинами преобразователя и через последовательно соединенный пятый компаратор 39 и элемент НЕ 40 к второму входу третьего элемента И 34. Выход элемента И 34 подключен к третьему входу первого элемента И 22. Выход пятого компаратора 39 подключен через первый блок 41 запрета к первому входу первого сумматора 42, к второму входу которо го подключен выход блока 13 задания

30

35

50

55

515

установки. Выход генератора 43 периодических сигналов подключен к первому входу второго сумматора 44 и к пер вому входу второго блока 45 запрета, к второму входу которого подключен вы ход блока 13 задания уставки. Выход второго блока 45 запрета подключен к второму входу яторого сумматора 44, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора 42. Выхоц пер вого сумматора подключен к входу блока 46 управления источником опорного токя, а выход блока 46 управления под ключей к входу источника опорного тока 7. Выход датчика 6 направления тока подключен к блоку 47 сигнализации пробоя диода 3 и через шестой компаратор 48 - к входу пополнительного органа 49 и к пятому входу элемента ИЛИ 15. Анод диода 3 соединен с первой клеммой для подключения нагрузки

2 первой шиной 50 преобразователя 1, а вторая клемма для подсоединения нагрузки 2 соединена второй тиной 51 с ее первой клеммой 32 для подключения. Первый входной пычол третьего датчика 52 тока подключен к второй выходной клемме преобразователя 1, а второй выходной вывод подключен к первой клемме 32 для подключения второй шины 51 преобразователя 1. Второй бесконтактный ключ 53 подключен параллельно цепи, содсжащей последовательно соединенные датчик 6 направления тока, диод 3 и стабилизированный источник 29 напряжения. Выход третьего датчика 52 тока подключен к первому входу третьего сумматора 54, к второму входу которого подключен выход первого датчика 5 тока. Выход третьего сумматора 54 подключен к входу блока 55 контроля изоляции между шинами преобразователя и землей и через седьмой компаратор 56 подсоединен к входу исполнительного органа 49 и к третьему входу блока 14 контроля и сигнализации аварийного режима, к четвертому входу которого подключен выход пятого компаратора 39.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе преобразователя 1 ток на его выходе I равен то.г- ку 1Н нагрузки 2 и меньше тока срабатывания защиты ICJ( I с.)) Источник 7 опорного тока создает опорный ток 1ОП, протекающий по цепи: источник 7 опорного тока, тиристорный

6970ь

ключ в с искусственной коммутацией, дроссель 9, диод 3. Для протекания опорного тока тиристоркый ключ 8 должен быть включен. Опорный ток больше тока нагрузки на величину и поэтому ток, протекающий через диод 3, равен разности опорного тока и тока преобразователя, т.е.

10 1оп 1п оп игкал с выхода датчика тока 5 в Олоке 13 задания ус- суммируется с сигналом, пропорциональным величине тока Т, и поступает на иеррьп ; вход сумматора 42. При

55 нормальной работе преобразователя 1 кл втором вход сумьатора 42 сигнал запрета огсутстя} .vr и поэтому сигнал, пропорциональный сумме токов (1+Тп), поступает на вход блока 46 управления

20 источника опорного тока, который обеспечивает протекание опорного тока 1вп, пропорционального сигналу управления на входе блока 46. При изменении тока нагрузки от нули до тока Т сз опорный

25 ток изменяется от dT до 1С5 В нормальном режиме работы преобразователя скорость изменения опорного тока d on/df должна быть больше или рав-- на максимальной скорости изменения

30 тока нагрузки (dlH/dt) MCTKC , чтобы исключить ложное срабатывание защиты. С учетом этого условия выбирается величина приращения тока 41,

При перегрузке ток на выходе преоб- ic разователя 1 становится .больше опорного тока I p 7 Iof, 1С5- результате диод 3 запирается и ток через него прерывается. Ток преобразователя начинает протекать по вспомогательной

40 цепи устройства защиты, которая шунтирует диод 3. Скорость нарастания тока перегрузки ограничивается дросселем 9. Если перегрузка преобразователя 1 кратковременна и ее время не превыша- 45 ет время задержки t 30,д на срабатывание защиты (t

пер

t члд) определений

мое для данного преобразователя, то защита не отключает нагрузку 2 от преобразователя 1. После окончания крат5Q ковремен.чой перегрузки преобразователь 1 переходит в нормальный режим оп у п и чеРез ДИ°Д 3 вновь протекает ток Л1. Время задержки определяется для каждого преобразователя

.,. и устанавливается блоком 12 регулируемой задержки. Причем время задержки может изменяться блоком 12 в зависимости от величины перегрузки. Сигнал с датчика тока 5 поступает на вход

Олока 11 контроля тока, где происходит контроль ампер-часов на выходе преобразователя 1.

Если длительность перегрузки превышает заданную (допустимую) (t г t ЭИА) , на выходе блока 12 регулируемой задержки пояпляется сигнал, поступающий на второй вход пятивходово- го элемента ИЛИ 15, на выходе которого также появляется сигнал, поступающий на вход блока 17 управления отключения тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией. Выходной сигнал с блока 17 поступает на первый управляющий вход тиристорного ключа 8, последний срабатывает, разрынает вспомогательную цепь, шунтирующую диод 3, и ток в цепи преобразователя 1 и нагрузки 2 прекращается. Кроме того, сигнал а выхода блока 12 регулирования задержки поступает также на второй вход блока 14 контроля и сигнализации аварийного режима, кото

рыи сигнализирует о возникновении аварийного режима и о том, что аварийным режимом является перегрузка преобразователя 1.

При коротком замыкании в нагрузке 2 на ее входе или между шинами 50 и 51 постоянного тока, соединяющими устройство для быстродействующей защиты преобразователя 1 и нагрузку 2, скорость изменения тока преобразователя (dl /dt) K3 больше максимальной скорости изменения тока нагрузки (dln/dt) №WKC . Сигнал, пропорциональный скорости изменения тока на выходе преобразователя 1, поступает с выхода датчика 4 скорости изменения гока на вход первого компаратора 10. Компаратор 10 настроен так, что при скорости тока в нагрузке 2, соответствующей нормальному режиму работу преобразователя 1, на его выходе сигнал отсутствует. При коротком замыкании скорость изменения тока преобразователя больше порогового значения, равного максимальной скорости -изменения тока нагрузки.

()K3 (dlrl/dt)nop- (dIH/dt) макс. В результате компаратор 10 срабатывает, сигнал с его выхода поступает на первый вход элемента ИЛИ 15, которьй запускает блок 17 управления на отключение тока короткого замыкания тиристорным ключом с принудительной коммутацией. Сигнал с выхода компаратора 10 поступает также

0

5

0

5

0

45

на первый вход блока 14 контроля и сигнализации аварийного режима, который сигнализирует, что произошло короткое замыкание и сработало устройство защиты.

В случае необходимости отключение нагрузки 2 от преобразователя 1 может производиться и при отсутствии перегрузки или короткого замыкания, с использованием ручного управления. Для этой цели предусмотрен блок 16 ручного отключения, который может быть выполнен на основе кнопки с замыкающим контактом, к одной пластине которого подсоединена клемма источника питания. При нажатии на эту кнопку на выходе блока 16 появляется сигнал, поступающий на четвертый вход элемента ИЛИ 15. 11 дальнейшем, как в случае длительной перегрузки или короткого замыкания, срабатывает тиристорный ключ 8 с искусственной коммутацией и отключает нагрузку 2 от преобразователя 1.

Короткие замыкания в нагрузке 7 и между шинами 50 и 51 могут быть проходящими и устойчивыми. Важной осо- бенностью устройства защиты является то, что в случае наличия короткого замыкания или перегрузки после срабатывания устройства защиты, его нельзя включать, так как устройство защиты не может отключить в этом случае ава- рийный ток. Это объясняется высоким быстродействием устройства при отключении аварийного тока, которое приводит к тому, что время включения t 6КЛ тиристорного ключа 8 с принудительной коммутацией намного больше времени отключения tOTK (t &Кл cflTk). И поэтому, при наличии непроходящего аварийного режима, за время включения тиристорного ключа 8 произойдет его включение, затем отключение, а после этого вновь включение и аварийный ток уже не сможет быть отключен, так как к этому не готов узел принудительной коммутации. Следовательно, при устойчивом коротком замыкании или перегруэ

ке, устройство не должно включаться, так как включение вызовет выход из строя элементов устройства зашиты и преобразователя. Кроме того, аналогичные последствия будут иметь место в случае отсутствия готовности узла искусственной коммутации тиристорного ключа 8. Его готовность выражается в наличии необходимой величины к соответствующей полярности нап1)

рнтммшя ч) 1 ,u не.u ope 1,сли это 1реГнм.ише iu выполняется, то коммутация тиристорного ключа невозможна, следом.-п елын, невозможно и отключение аварийного юка устройством защиты. При отключении аварийного тока происходит не только ра }ряд коммутирующего конденсатора, но и его перезаряд.

С целью исключения несрабатывания защиты при включении устройства или его повторном включении после отключения аварийного тока устройство защиты снабжено двумя датчиками 18 и 19 напряжения. Первый датчик 18 напряжения подключен к диоду 3 и контролирует на нем напряжение. В норма ib- ном режиме работы преобразователя по диоду 3 протекает ток Л1 в прямом направлении и поэтому падение напряжения на диоде 3 не превышает 1 В, а при отключенной нагрузке 2 напряжение на диоде 3 равно нулю. Если в нагрузке 2 или между тинами 50 и 51 короткое замыкание, то напряжение на диоде 3 равно напряжению на выходе преобразователя 1. Поэтому по величине напряжения на диоде 3 можно сулить о наличии или отсутствии короткого замыкания. При наличии короткого замыкания на выходе первого датчика 10 напряжения имеется сигнал, поступающий на вход компаратора 20, а на его выходе сигнал отсутствует. Следовательно, отсутствует сигнал на втором входе и выходе второго элемента И 24, а также на первом входе и выходе первого элемента И 22. Поэтому отсут гву- ет управляющий сигнал на входе блока 23 управления включением тиристорного ключа 8, что означает запрет на включение последнего. Далее, если появятся сигналы на выходах блока 25 автоматического повторного включения или блока 26 ручного включения, тиристор- ный ключ 8 не включится из-за отсутствия сигнала на первом входе элемента И 22. Также не произойдет включение тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией, если напряжение на коммутирующем конденсаторе последнего не достигнет заданной величины, необходимой для надежной коммутации глав- ного тиристора тиристорного ключа 8. Контроль за напряжением на коммутирующем конденсаторе осуществляет второй датчик 19 напряжения.

470IU

Гели напряжение на конденс п оре ченыис заданного, то на выходе тро- iboro компаратора 21 сигнал отсутствует, и, следовательно, отсутствует входной и выходной сигналы второго эпомрнта I 24 и отсутствуют сигналы на первом входе и г ыходе первого элемента И 22, что означает запрет вклю,Q чрння тиристорнрго ключа 8 с искусственной коммутацией. Как только напряжение на коммутирующем конденсаторе достигнет заданного уровня, сигнал на выходе второго датчика 19 напряжения

J5 оказывается достаточным для срабатывания третьего компаратора 21, на выходе последнего появлятся сигнал, поступающий на вход второго элемента И 24, tro означает разрешение на вклю20 чение тиристорного ключа 8.

Следовательно, только при отсутстг вии короткого замыкания в нагрузке 2 или между тинами SO и 51 и при наличии напряжения на коммутирующем кон25 денсаторе тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией достаточного для надежной коммутации главного тиристора тиристорного ключа 8, воз- ожно включение последнего как блоком

2Q 26 ручного включения, так и блоком 25 автоматического повторного включения .

Клоки 27 и 28 соответственно осуществляют контроль и сигнализацию наличия короткого замыкания в нагруэ ке 2 или между тинами 50 и 51 и отсутствие заданной величины и полярности напряжения на коммутирующем конденсаторе тиристорного ключа 8 с искус-У ствсннон коммутацией.

40

45

50

5

Гели режим короткого замыкания в нагрузке 2 пли между шинами 50 и 51 или перегрузка проходящие, то блок 25 автоматического повторного включения обеспечит автоматическое включение тирнсторного ключа 8 с искусственной коммутацией при условии устранения короткого замыкания или перегрузки и при достижении напр;, кс ния на коммутирующем конденсаторе заданной величины и полярности.

При работе преобразователя 1 производится периодический контроль изоляции между шинами 50 и 51 и нагрузкой 2. Периодичность контроля зависит от конкретных технологических требований, обусловленных условиями эксплуатации нагрузки 2, шин 50 и 51 постоянного тока и преобразователя 1, и

ч.чдяется блоком 33 управпония порио- днчсского контроля изоляции, в качестве которого мохе г HC.iiojiьчоваться генератор периодических импульсов.

В момент начала контроля изоляции блоком 33 управления периодического контроля изоляции формируется импульс, поступающий на четвертый вход пяти- входового элемента ИЛИ 15. На выходе элемента ИЛИ 15 появляется сигнал, поступающий на блок 1/, который формирует сигнал на срабатывание тирис- тфрного ключа 8 с искусственной коммутацией. Последний срабатывает и от- ключает нагрузку 2 от преобразователи 1 . Время отключения зависит от времени восстановления запирающих свойств главного тиристора и времени коммутации и не превышает 0,3-0,5 мс.

Одновременно с импульсом, подаваемым на вход элемента ИЛИ 15, формируется импульс на первый вход четвертого элемента И 35. Однако, на его выходе не будет сигнала до тех пор, пока ток в цепи нагрузки 2 не станет равным нулю. Как только ток на выходе преобразователя 1, и, следовательно, нагрузки 2 становится равным нулю, на выходе датчика 5 тока сигнал становится равным нулю, и четвертый компаратор 36 срабатывает. На выходе компаратора 36 появляется сигнал, поступающий на второй вход элемента И 35. А так как на первом входе элемевта И 35 уже есть сигнал от блока 33, то на его выходе также появляется сигнал, поступающий на вход блока 37 управления бесконтактным ключом, который фор Мирует сигнал на включение бесконтактного ключа 31. Бесконтактный ключ 31 включается и подключает параллельно нагрузке цепь последовательно включенных стабилизированного источника 29 напряжения и второго датчика 30 тока, причем минусовая клемма источника 29 подключена к аноду диода 3, а плюсовая - к одной из входных клемм датчика 30 тока. Создается измеритель пая цепь: стабилизированный источник

29напряжения - второй датчик тока

30- бесконтактный ключ 31 - вторая шина 51 - нагрузка 2 - первая шина

50 и производится измерение тока утечки между шинами 50 и 51 (при этом предусматривается установка в нагрузке диода, включенного согласно с рабочим током нагрузки).

5

5 0

0 5 40 45 50

5

О

Гигнлл с вытопи второго дяпшкл 30 тока, пропорциональный току утечки, поступает на вход, блока 38 контроля изоляции, который фиксирует состояние изоляции между шинами 50 и 51, и на вход пятого компаратора 39. Кепи изоляция в хорошем состоянии и нет прикосновений человека к шинам 50 и 51, то сигнал с выхода второго датчика тока 30 недостаточный ,ч срабатывания пятого компаратора ЗУ и на его выходе отсутствует сигнал. Следовать ;ьпо, нет сигнала на йходе и выходе блока 41 запрета включения и на втором входе сумматора 42 также отсутствует сигнал, что означает отсутствие запрета на включение источника 7 опорного тока. При этом отсутствие сигнала на входе эпемента ПК 40 означает наличие сигнала на его выходе, который поступает на второй вход пятого элемента И 34.

Ширина импульса, поступающего с выхода блока 33 на первый вход четвертого элемента И 35, определяется временем контроля изоляции и ее фиксацией блоком 38 контроля изоляции и составляет десятые доли миллисекунды. После окончания импульса, на выходе элемента И 35 сигнал прекращает и формируется блоком 37 сигнал на отключение бесконтактного ключа 31 и прек- ращение процесса измерения изоляции. После этого блоком 33 формируется сигнал, поступающий на первый вход пятого элемента И 34. Так как на его втором входе уже имеется сигнал, то и на выходе элемента И 34 появляется сигнал, поступающий на третий вход первого элемента И 22. При наличии готовности узла искусственной коммутации к отключению тиристорного ключа 8, Отсутствии короткого замыкания между шинами 50 и 51 и в нагрузке 2 и при разрешении на включение тиристорного ключа 8 от блока 25 или блока 26 на всех входах элемента И 22 имеется сигнал, следовательно, и на его выходе, который запускает блок 23 управления включением тиристорного ключа с искусственной коммутацией, также появится сигнал и тиристорный ключ 8 включается, что означает подключение нагрузки 2 к преобразователю 1. 35 результате контроль изоляции производится в течение 1-2 мс.

Если состояние изоляции достигло критического уровня, или к тинам 50 и

1 $

14

1576970

51 прикоснулся челонек, то снгтл на землой ток в пине 50 непосредственно выходе датчика 30 тока окатывается на выходе преобразователя будет боль- достаточным для срабатывания пятого ше токя в шине 51 и больше тока в наг компаратора 39, на его выходе появля- нагрузке на величину тока утечки

14

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем защиты от замыкания на землю одной из выходных шин преобразователя, повышения надежности путем диагностирования изоляции между выходными шинами преобразователя и землей, повышения безопасности обслуживания и сокращения времени отключения преобразователя путем диагностирования аварийного состояния изоляции между выходными шинами преобразователя и землей. В случае ухудшения изоляции между выходной шиной 50 или 51 и землей до критического состояния, замыкание одной из этих шин на землю или при прикосновении к одной из указанных шин человека, имеющего электрическую связь с землей, разность выходных токов шин становится достаточной для срабатывания компаратора 56. На его выходе появляется сигнал, который формирует сигнал на срабатывание тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и отключение преобразователя 1 от нагрузки 2. Кроме того, указанный сигнал поступает на вход исполнительного органа 49, который отключает преобразователь 1 от сети. При этом сигнал с выхода сумматора 54 запускает блок 55, который сигнализирует о возникновении аварийного режима и о срабатывании защиты. 1 ил.

ется сигнал, поступающий на четвертый вход блока 14 контроля и сигнализации аварийного режима, сигнализируя о возникновении рассматриваемого аварийного режима, и поступающий на Е;ХОД

элемента НЕ 40 и на вход блока 41 запрета на включение. Появление сигнала на входе элемента НЕ 40 означает отсутствие сигнала на его выходе, на

(I,

Iuj 1H). Результатом этой

10

разницы токов будут различные выходные сигналы датчиков 5 и 52 токов и входных токов сумматора 54. Результатом их сравнения (dJ I &- 1щ) будет сигнал на выходе сумматора 54, поступающий на вход блока 55, который .покажет величину т чка утечки, и, следовательно, обеспечит контроль изолявтором входе и выходе пятого элемента 15 ни и между выходной тиной преобразова- И 34, на третьем сходе и выходе пер- теля 1 и землей. Пока изоляция не вого элемента И 22, а следовательно, ухудшилась имеет место запрет на включение тирис- торного ключа 8 и подключение нагрузки 2 к преобразователю 1. При этом появление сигнала на выходе компаратора 39, и на входе и выходе блока 41 запрета включения и на втором входе сумматора 42 означает запрет на включе20

до критического состояния компаратора 56, элемент ИЛИ 15 и исполнительный орган 49 не срабатывают. В ухудшения изоляции между выходной тиной 50 или 51 и землей до критического состояния, замыкания одной из этих шин на землю или при прикосновении к одной из указанных шин

ние источника 7 опорного тока, что до- человека, имеющего электрическую связь

с землей, разность Л1 выходных токов I... и 1 ш становится достаточ30

полнительно исключает подключение нагрузки 2 к преобразователю 1. Это особенно важно в случае прикосновения к шинам 50 и 51 человека.

При работе преобразователя, кроме периодического контроля изоляции между выходными шинами 50 и 51, производится постоянный контроль изоляции между шинами 50 и 51 и землей. Если изоляция между шинами 50 и 51 и землей не повреждена или отсутствует касание человека одной из шин 50 и 51, имеющего электрический контакт с землей, то токи утечки между шинами 50 и 51 и землей очень малы. Следова- 40 тельно, токи в шинах на выходе преобразователя 1 равны между собой и

35

Lui, ш г ной для срабатывания компаратора 56

и на его выходе появляется сигнал. Этот сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 15, который формирует сигнал на срабатывание тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и отключение преобразователя 1 от нагрузки 2, и на вход исполнительного органа 49, который срабатывает и отключает преобразователь 1 от сети, снимая потенциал с выходных шин преобразователя 1. При этом сигнал с выхода сумматора 54 запускает блок 55, который сигнализирует о возникновении рассмотренного аварийного режима и о срабатывании защиты,

равны току нагрузки (1ПШ , равны и сигналы на выходе датчиков 5 и 52 токов. Эти сигналы сравниваются в сумматоре 54, результатом чего является отсутствие сигнала на его выходе. Блок 55 контроля показывает наличие хорошей изоляции между выходными шинами преобразователя 1 и землей, а компаратор 56 находится в несработанном состоянии, что означает на его выходе отсутствие сигнала. При ухудшении изоляции между одной из выходных шин 50 или 51 лреобра-5543 периодических сигналов. Автоматизователя 1 токи в stmnax 50 и 51 не-ческий контроле состояния диода 3 пропосредственно на выходе преобразова-изводится при подключенном состоянии

теля 1 отличаются. Например, припреобразователя 1 к нагрузке 2 и про-

ухудшении изоляции между шиной 50 итеканин тока нагрузки, т.е. в нормаль(I,

Iuj 1H). Результатом этой

10

ни и между выходной тиной преобразова- теля 1 и землей. Пока изоляция не ухудшилась

до критического состояния компаратора 56, элемент ИЛИ 15 и исполнительный орган 49 не срабатывают. В ухудшения изоляции между выходной тиной 50 или 51 и землей до критического состояния, замыкания одной из этих шин на землю или при прикосновении к одной из указанных шин

с землей, разность Л1 выходных токов I... и 1 ш становится достаточ0

0

5

Lui, ш г ной для срабатывания компаратора 56

и на его выходе появляется сигнал. Этот сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 15, который формирует сигнал на срабатывание тиристорного ключа 8 с искусственной коммутацией и отключение преобразователя 1 от нагрузки 2, и на вход исполнительного органа 49, который срабатывает и отключает преобразователь 1 от сети, снимая потенциал с выходных шин преобразователя 1. При этом сигнал с выхода сумматора 54 запускает блок 55, который сигнализирует о возникновении рассмотренного аварийного режима и о срабатывании защиты,

1 ри работе преобразователя 1 производится периодический контроль состояния диода 3, т.е. его целостность или пробой, вызванный, например, старением полупроводниковой структуры

или низким качеством изготовления. Периодичность автоматического контроля диода 3 зависит от требований, предъявляемых к надежности преобразователя 1 и нагрузки 2 и задается генератором

ном нагрузочном режиме преобразователя .

В момент автоматического контроля состояния диода 3 генератором A3 периодических сигналов формируется импульс, ширина которого определяется fpe6yeMbiM временем контроля состояния диодп 3. Импульс поступает на первый вход второго сумматора 44 и на первый разрешающий вход второго блока 45 запрета. Па второй вход второго блока 45 запрета поступает сигнал с выхода Ьлока 13 задания уставки. При разре- («ающем сигнале на первом входе блока 45 «запрета, т.е. во время контроля Состояния диода 3, сигнал с выхода блока 13 задания уставки через блок 45 запрета поступает на второй вход второго сумматора 44, где суммируется с неизменным по величине сигналом, поступающим с выхода генератора 43

периодических сигналов. Суммарный сигнал с выхода второго сумматора 44 поступает на третий вход первого сумматора 42, в котором он алгебраически суммируется с сигналом, поступающим с выхода блока 13 задания уставки, причем эти сигналы направлены встречно. В результате на выходе пер вого суммттора 42 во время контроля состояния диода 3 сигнал равен по неличине сигналу на выходе генератора 43 периодических сигналов независимо от величины сигнала на выходе блока 13 задания уставки и, следовательно, независимо от величины опорного тока источника 7 опорного тока, в момент контроля состояния диода 3. Величина сигнала генератора 43 задается такой, чтобы при контроле состояния диода 3 величина опорного тока стала равной нулю. Если диода 3 не пробит, ток через него прекращается, так как Т., 0, а ток нагрузки практически не изменяется по величине, так как падение напряжения на источнике 7 опорного тока, тиристорном ключе 8 и дросселе 9 очень мало, и протекает по

цепи: 1, 4, 5, 7, 8, 9, 50, 2, 51, 1. Поскольку ток через диод 3 не изменил направление, то сигнал на выходе датчика 6 направления тока равен нулю, отсутствуют сигналы на входе блока 47 сигнализации пробоя диода, что говорит о его целостности на входе исполнительного органа 49, не вызывая его срабатывания и отключения преобразователя 1 от сети, и на пятом входе эле0

5

0

JO

5

35

43

50

55

мента ИЛИ 15, не формируя сигнал сра- Оатыгыния тиристорного ключа 8, и не отключая преобразователь 1 от нагрузки 2.

Коли диод 3 пробит, то снижение опорного тока до нуля вызовет изменение направления тока через диод 3, причем большая часть тока нагрузки будет протекать через диод 3 в запорном направлении из-за малости его сопротивления. Меньшая часть тока чягрузки будет протекать по цепи, шунтирующей диод 3; 7, 8, 9, так как ее сопротивление больше диода 3 из-за его пробитого состояния. Изменение ток я через диод 3 вызовет появление сигчала на выходе датчика 6 направления тока. Этот сигнал поступает .на входы: блока 47 сигнализации пробоя диода 3, вызывая его срабатывание и звуковую или световую сигнализацию о пробое диода 3, исполнительного органа 49, который обеспечит отключение преобразователя 1 от сети, элемента ИЛИ 15, выходной сигнал которого вызовет срабатывание тиристорного ключа 8 и отключение преобразован 1 от нагрузки 2.

Проверка состояния диода 3 при отключенном преобразователе 1 от сети в отсутствии тока в нагрузке 2 производится вручную путем включения бесконтактного ключа 53. При этом образуется замкнутая цепь: стабилизированный источник 29 напряжения, бесконтактный ключ 53, датчик 6 направления тока и диод 3, При анализе работы устройства во время контроля изоляции указывалось, что отрицательная клемма стабилизированного источника 29 „ напряжения подключена к аноду диода 3. Следовательно, в созданной при включении бесконтактного ключа 53 замкнутой цепи диод 3 оказывается включенным в запорном направлении по отношению к стабилизированному источнику 29 напряжения.В случае нормального состояния диода 3 ток через него не протекает, сигнал на выходе датчика 6 направления тока отсутствует и блок 47 сигнализации пробоя диода не срабатывает. И наоборот, если диод 3 пробит, через него протекает ток в запорном направлении, на выходе датчика 6 направления тока появляется сигнал, блок 47 срабатывает, сигналипи- руя о пробитом состоянии диода 3.

17

Экспериментальные исследования предлагаемого устройства для защити преобразователя показали, что по сравнению с известным предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями за счет обеспечения защиты от замыкания на землю одной из выходных шин преобразователя, обеспечивает более высокую надежность путем диагностирования изоляции между выходными шинами преобразователя и землей, более повышенной безопасностью обслуживания и позволяет сократить время отключения преобразователя путем диагностирования аварийного режима, а следовательно, снизить потери электроэнергии и время простоя нагрузки преобразователя.

Формула изобретения

Устройство для защиты преобразователя, содержащее диод, предназначенный для включения в обратном направлении в первую пину преобразователя, датчик скорости изменения тока, первый датчик тока и датчик направления тока, предназначенные для включения в первую шину преобразователя, причем первый входной вывод датчика скорости изменения тока подключен к первой выходной клемме преобразователя, а второй входной вывод подключен к

5

первому входному выводу первого датчи ,ка тока,второй входной вывод которого подключен к первому входному выводу датчика направления тока, второй входной вывод которого связан с катодом диода, а анод диода подсоединен к первой клемме для подключения нагрузки, пепь из последовательно соединенных источника опорного тока, тиристор- ного ключа с принудительной коммутацией и дросселя, подключенную соответственно к первому входному выводу датчика направления тока и к аноду диода, выход датчика скорости изменения тока через первый компаратор подключен к первому входу блока контроля и сигнализации аварийного режима и к первому входу элемента ИЛИ, выход первого датчика тока подключен к входу блока задания уставки, к входу блока контроля тока и через блок регулируемой задержки - к второму входу блока контроля и сигнализации .аварийного режима и к второму входу элемента ИЛИ, к

j 10

20

25

7697018

третьему входу которого подключен вы- 1 ход блока ручного отключения, я выход элемента ИЛИ через блок управления отключением тирнсторного ключа с принудительной коммутацией подключен к первому управляющему входу тиристорно- го ключа с принудительной коммутацией, второй управляющий вход которого подключен к выходу блока управления включением тиристорного ключа с принудительной коммутацией, к входу которого подключен выход первого элемента И, к первому входу первого элемента И под- 15 ключей выход второго элемента И и

вход блока автоматического повторного включения, к второму входу первого элемента И подключены выход блока автоматического повторного включения и выход блока ручного включения ти- рксторного ключа с принудительной коммутацией, к третьему входу первого элемента И подключен выход третьего элемента И, вход первого датчика напряжения подключен к аноду диода и к первому входному выводу датчика направления тока, а выход первого датчика напряжения через второй ксмпара- тор подключен к первому вход-i второго элемента И и к входу первого блока контроля и сигнализации, вход второго датчика напряжения подключен к узлу принудительной коммутации тиристорного ключа, а выход через третий компаратор подключен к второму входу второго элемента Пик входу второго блока контроля и сигнализации, выход первого блока запрета подключен к первому входу первого сумматора, к второму входу которого подключен выход блока задания уставки и первый вход второго блока запрета, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, к второму входу которого подключен выход генератора периодических сигналов и второй вход второго блока запрета, а выход второго сумматора подключен к третьему входу первого сумматора, выход которого подключен через блок управления источни- .ком опорного тока к управляющему входу источника опорного тока, цепь из последовательно соединенных стабилизированного источника напряжения, второго датчика тока и бесконтактного ключа подключена соответственно к аноду диода и к второй шине преобразователя, выходы блока управления периодического контроля изоляции между шина30

35

40

45

50

55

ми преобразователя подключены к четвертому входу элемента ИЛИ и к первым Входам третьего и четвертого элементов И, выход первого датчика тока через четвертый компаратор подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которого через блок управления бесконтактным ключом подключен к управляющему входу бесконтактного ключа, выход второго датчика тока подключен к входу блока контроля изоляции между шинами преобразователя и через последовательно соединенные пятый компаратор и элемент НЕ - к вто- рому входу третьего элемента И, выход пятого компаратора подключен к первому входу блока запрета, выход датчика направления тока подключен к входу блока сигнализации пробоя диода и че- рез шестой компаратор - к входу исполнительного органа и к пятому входу Элемента ИЛИ, отличающ ееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем защиты От замыкания на землю одной из выходных шин преобразователяj повышения Надежности путем диагностирования

изоляции между выходными шинами преобразователя и землей, повышения безопасности обслуживания и сокращения времени отключения преобразователя путем диагностирования аварийного состояния изоляции между выходными шинами преобразователя и землей, в него введены блок контроля изоляции между шинами преобразователя и землей, третий сумматор, седьмой компаратор и третий датчик тока, примем третий датчик тока предназначен .для включения вторую шину преобразователя, выход третьего датчика подключен к первому входу третьего сумматора, к второму входу которого подключен выход первого датчика тока, выход третьего сумматора подключен к входу блока контроля изоляции между шинами преобразователя и землей и через седьмой компаратор подсоединен к входу исполнительного органа и к третьему входу блока контроля и сигнализации аварийного режима, к четвертому входу которого подключен выход пятого компаратора.