Устройство для защиты агрегата бесперебойного питания Советский патент 1990 года по МПК H02H7/10 

УН

- п

- 14

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Устройство состоит из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит узел 1, 2 задержки и блокировки с блокировочным и отключающим выходами, первый элемент И-НЕ 3, 4, выходом подключенный к первому входу второго элемента И-НЕ 5, 6, второй вход которого подключен к блокировочному выходу узла 1, 2 задержки и блокировки, третьего элемента И-НЕ 7, 8, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ 5, 6, а второй вход - к отключающему выходу узла 1, 2 задержки и блокировки, четвертый элемент И-НЕ 9, 10, первый вход которого подключен к выходу третьего элемента И-НЕ 7, 8, элемент 11, 12 развязки, вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ 5, 6, формирователь 13, 14 блокирующих импульсов, вход которого подключен к выходу элемента развязки 11, 12, а выходы формирователей 13, 14 блокирующих импульсов первого и второго каналов подключены к вторым входом четвертых элементов И-НЕ 10, 9 соответственно второго и первого каналов. Выходы четвертых элементов И-НЕ 9, 10 являются выходами устройства, а входы первых элементов И-НЕ 3 и 4 узлов задержки 1 и 2 и блокировки являются входами устройства. Устройство имеет повышенную надежность за счет исключения общих элементов для каждых из двух каналов и введения элементов развязки, что позволяет проводить профилактические работы на отдельных каналах. 4 ил.

г

Выход

W

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах защиты резервированных автономных источников на основе инверторов тока.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для защиты агрегата бесперебойного питания; на фиг. 2 - структурная схема ограничителя длительности перегрузки; на фиг. 3 - диаграммы работы устройства при коротком замыкании в нагрузке; на фиг. 4 - то же. при аварии в инверторе второго канала агрегата бесперебойного питания.

Устройство (фиг. 1) состоит из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит ограничитель 1 (2) длительности перегрузки с первым запоминающим сигнал перегрузки и вторым формирующим сигнал об окончании работы на перегрузку выходами, первый элемент И-НЕ 3 (4), выходом подключенный к первому входу второго элемента И-НЕ 5 (6), второй вход которого подключен к первому выходу ограничителя 1 (2) длительности перегрузки, третий элемент И-НЕ 7 (8). первый вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ 5 (6), а второй вход - к второму выходу ограничителя 1 (2) длительности перегрузки, четвертый элемент И-НЕ 9 (10), первый вход которого подключен к выходу третьего элемента И- НЕ 7 (8), элемент 11 (12) развязки, вход которого подключен к выходу второго .элемента И-НЕ 5 (6), формирователь 13 (14) блокирующих импульсов, вход которого подключен к выходу элемента 11 (12) развязки, а выход формирователей 13 и 14 первого и второго каналов подключены к вторым входам четвертых элементов И-НЕ 10 и 9 соответственно второго и первого каналов. Выходы четвертых элементов И- НЕ 9.и 10 являются выходами устройства, а входы первых элементов И-НЕ 3 и 4 и входы ограничителей 1 и 2 длительности перегрузки являются входами устройства.

Ограничитель 1 (2) длительности перегрузки (фиг. 2) каждого канала содержит триггер 15, первый выход которого подключен к первому элементу 16 задержки, а второй выххэд является первым выходом ограничителя 1 (2) длительности перегрузки, элемент И-НЕ 17, первый вход которого подключен к выходу элемента 16 задержки, а второй вход подключен к выходу элемента НЕ 18, второй элемент 19задержки с инвертирующим выходом, вход которого подключен к вы.ходу блока 16 задержки, а инвертирующий выход - к входу сброса триггера 15. вход элемента НЕ 18 подключен к информационному входу триггера 15, причем информационный вход триггера 15 является входом, а выход элемента И-НЕ 17 - вторым выходом ограничителя 1. (2)

длительности перегрузки.

Устройство работает следующим образом.

На первые входы элементов И-НЕ 3 и 4 поступают сигналы IBX.I, 1вх.2 с пороговых

элементов, контролирующих входные токи соответственно первого и второго параллельно работающих каналов агрегата бесперебойного питания, каждый из каналов которого состоит из выпрямителя, инвертора и быстродействующего контактора. На вторые входы элементов И-НЕ 3 и 4 поступают обобщенные сигналы отказов инверторов Uebix.ii ивых.2 соответственно первого и второго каналов агрегата бесперебойного

питания. Для выработки этих сигналов используются пороговые элементы, контролирующие напряжение на коммутирующих конденсаторах инверторов и датчики состояния тиристоров, контролирующие правильность работы тиристоров инвертора. На входы ограничителей 1 и 2 поступают сигналы 1н с пороговых элементов, контролирующих ток в нагрузке.

В нормальном режиме на первых (фиг. За), на вторых (фиг, 36) входах элементов И-НЕ 3 и 4, на входах (фиг, Зв) и на первых (фиг. Зд) и вторых (фиг. Зк) выходах ограничителей 1 и 2, на выходах элементов

И-НЕ 5 и 6 (фиг. Зи) формируются сигналы 1. Сигнал 1 формируется и на выходах элементов И-НЕ 9 и 10 (фиг. Зн), При коротком замыкании в нагрузке в момент времени ti на информационный вход триггера 15

обоих ограничителей 1 и 2 поступают нулевые (при однофазном коротком замыкании импульсные) сигналы (фиг. Зв). Триггер 15 в обоих ограничителях 1 и 2 изменяет свое состояние, на первом его выходе формируется 1 (фиг. Зе), на втором О (фиг. Зд). Сигнал О с второго выхода триггера 15 поступает на вторые входы злементов И-НЕ 6 и 5 и блокирует прохождение на выход устройства аварийных сигналов О .Uebix.l,

ивых.2 (фиг. 36), поступивших в момент времени t2 на вторые входы элементов И-НЕ 3 и 4 и инвертированных элементами И-НЕ 3 и 4 (фиг. Зг). Сформированный на первом выходе триггера 15 сигнал 1 (фиг. Зе) задерживается в течение времени ti-ta элементом 16 задержки и в момент времени ta на первом входе элемента И-НЕ 17 формируется единичный сигнал (фиг. Зж).

Если к моменту времени t3 аварийные (нулевые) сигналы (фиг. Зв) не исчезли, то

инвертированные элементом НЕ 18 единичные сигналы (фиг. Зз), поступая на второй вход элемента И-Н Е 17, обеспечивают формирование на выходе элемента И-НЕ 17 нулевого импульса (фиг. Зк). Нулевой им-. пульс инвертируется элементом И-НЕ (фиг, 3м) и поступает на первые входы элементов И-НЕ 9 и 10. Сигналы 1 с выходов элементов 6 и 5 поступают также на элементы 11 и 12 развязки, где потенциально развязываются и через формирователи 13 и 14 поступают на вторые входы элементов И-НЕ 10 и 9. Так как в течение всего времени коротко го замыкания на выходе элементов 5 и 6 присутствует сигнал 1 (фиг. Зи), то формирователи 13 и 14 не изменяют свое состояние и на вторых входах элементов И-НЕ 9 и 10 присутствует сигнал 1 (фиг. 3л). В результате в момент времени t3 на выходах устройства формируется импульсный сигнал О, который обеспечивает отключение к моменту времени t/i быстродействующих контакторов. Инверторы переходят в режим холостого хода, их выходные напряжения восстанавливаются и в момент времени ts на вторых входах элементов И-НЕ 3 и 4 формируются сигналы 1 (фиг. 36). Если длительность короткого замыкания в нагрузке меньше длительности задержки элемента 16 (ti-t3). то на втором входе элемента И-НЕ 17 единичные сигналы не формируются, а следовательно, и на выходе элемента И-НЕ 17 не формируется нулевой импульс. В результате отключение быстродействующих контакторов не произойдет, нагрузка не обесточится, а триггер 15 через время t3-t6, определяемое элементом 19 задержки, перейдет в исходное состояние (фиг. Зд, е) импульсным сигналом О с выхода элемента 19 задержки (фиг. Зо). Длительность задержки t3-t6 должна быть не меньше времени выхода инверторов на номинальный режим после окончания короткого замыкания в нагрузке. Длительность импульсного сигнала О на выходе элемента 19 te-t определяется суммарным временем сброса задержек элементами 16 и 19 по сигналу О с первого выхода триггера 15.

Разность ti-t2 во времени поступления аварийных сигналов 1н и Увых 1, ивых.2 (фиг. Зв, г) обусловлена благодаря тому, что пороговые элементы, обеспечивающие выдачу сигналов УвыхЛ, ивых.2, подключены к коммутирующим конденсаторам инвертора, а не к нагрузке.

При внутренней аварии, например, в инверторе второго канала агрегата бесперебойного питания в момент времени ti сиг- нал О поступает на второй вход первого, элемента И-НЕ 4 (фиг. 4а). Этот сигнал инвертируется элементом И-НЕ 4 (фиг. 46) и поступает на первый вход элемента И-НЕ 6. Так как на втором входе элемента И-НЕ 6 в это время присутствует сигнал 1, то на выходе элемента И-НЕ 6 формируется сигнал О (фиг. 4г), который вызывает формирование сигнала 1 на выходе элемента И-НЕ 8 (фиг. 4д). Этот сигнал поступает на первый вход элемента И-НЕ 10,

0Одновременно сигнал О с выхода элемента И-НЕ 6 поступает на элемент 12 развязки, потенциально развязывается им и поступает на вход формирователя 14, который формирует в течение времени ц-хз сиг5 нал О (фиг. 4е). Этот сигнал поступает на второй вход элемента И-НЕ 9.

При внутренних авариях в одном из инверторов ввиду того, что контролирующие пороговые элементы имеют конечное значе0 ние быстродействия, аварийные процессы одного инвертора приводят к отклонению выходного напряжения в исправном инверторе за допустимый предел и к выдаче в момент времени t2 соответствующим поро5 говым элементом сигнала О. Этот сигнал поступает на второй вход элемента И-НЕ 3 (фиг. 4в), дважды инвертируется элементами И-НЕ 3 и 5, потенциально развязывается элементом 11 и поступает на формирова0 тель 13. Последний формирует в течение времени t2- t-i сигнал О (фиг. 4ж), который поступает на второй вход элемента И-НЕ 10. Одновременно сигнал О с выхода элемента И-НЕ 5 инвертируется элементом

5 И-НЕ 7 (фиг. 4и) и поступает на первый вход элемента И-НЕ 9. В результате в течение времени ti-t2 на обоих входах элемента И-НЕ 10 присутствует сигнал 1 и на выходе этого элемента формируется импульсный

0 сигнал О ( фиг. 4з), который приводит к отключению быстродействуюи1его контактора второго канала агрегата безперебой- ного питания и тем самым к отключению отказавшего инвертора от нагрузки.Ввиду

5 того, что на второй вход элемента И-НЕ 9 сигнал О приходит раньше (фиг. 4е, ti), чем сигнал 1 на первый вход этого же элемента, на выходе элемента И-НЕ 9 сигнал О не формируется и исправный инвертор бы0 стродействующим контактором не отключается от нагрузки.

Формирователь блокирующих импульсов может быть выполнен на основе одно- вибратора с повторным запуском, что

5 позволяет формировать одиночный блокирующий импульсный сигнал при приходе на входы устройства импульсных сигналов, что исключает в этом случае возможность формирования сигнала О в первом канале. Длительность блокировочного сигнпла определяется временем отключения быстродействующего контактора и временем выхода инвертора исправного канала агрегата бесперебойного питания на номинальный режим.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет повышенную надежность за счет исключения общих элементов для каждых из двух каналов и введения элементов развязки, что позволяет проводить профилактические работы на отдельных каналах,

Формулаизобретения Устройство для защиты агрегата бесперебойного питания, состоящего из двух параллельно работающих каналов, каждый из которых включает в себя инвертор, содержащее первый ограничитель длительности перегрузки с запоминающим сигнал перегрузки и формирующим сигнал об окончании работы на перегрузку выходами и два идентичных канала, состоящие каждый из первого элемента И-НЕ, выходом подключенного к первому входу второго злемента И-НЕ, второй вход второго элемента И-НЕ первого канала подключен к запоминающему сигнал перегрузки выходу первого ограничителя длительности перегрузки, выход второго элемента И-НЕ обоих каналов подключен к первому входу третьего элемента И-НЕ соответствующего канала, второй вход третьего элемента И-НЕ первого канала подключен к формирующему сигнал об окончании работы на перегрузку выходу

первого ограничителя длительности перегрузки, выход третьего элем ента И-НЕ каждого канала подключен к первому входу четвертого элемента И-НЕ соответствую- щего канала, причем первый и второй входы первого элемента И-НЕ каждого канала соединены с клеммами для подключения блока контроля входных токов и блока формирования обобщенных сигналов отка- зов инвертора своего канала, а вход ограни- чиУеля длительности перегрузки каждого канала соединен с клеммой для подключения блока контроля тока нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено вторым ограничителем длительности перегрузки с запоминающим сигнал перегрузки и формирующим сигнал об окончании работы на перегрузку выходами, двумя формировате- лями блокирующих импульсов и двумя элементами развязки, причем второй вход второго элемента И-НЕ второго канала подключен к запоминающему сигнал перегрузки выходу второго ограничителя длительности перегрузки, второй вход третьего элемента И-НЕ второго канала подключен к формирующему сигнал об окончании работы на перегрузку выходу второго ограничителя длительности пере- грузки, а вторые входы четвертых элементов И-НЕ первого и второго каналов подключены через формирователи блокирующих импульсов и элементы развязки к выходам вторых элементов И-НЕ соответственно второго и первого каналов.

J

Фиг.2

в

||

t,tt , |««

ШигА