Устройство для управления двумя быстродействующими ключами, работающими на общую нагрузку Советский патент 1991 года по МПК H02M7/515 

о

4 VI 00

Ј

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в агрегатах бесперебойного питания, предназначенных для питания ответственных потребителей в вычислительной технике, в технике связи и т.д.

Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения в период от момента окончаний короткого замыкания до выхода инвертора, работав- шего на короткое замыкание, на номинальный режим.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - формирователь импульсов; на фиг, 3 - диаграммы ра- боты устройства при перегрузке.

Устройство для управления быстродействующими ключами 1 и 2, через которые инверторы 3 и 4 подключены к общей нагрузке 5, содержит датчик б тока, пороговый элемент 7, вход которого подключен к измерительному выходу датчика 6 тока, формирователь 8 импульсов отключения, два блока 9 и 10 задержки, первый элемент ИЛИ-НЕ 11, формирователь 12 импульсов включения, формирователь 13 импульсов, вход которого подключен к выходу порогового элемента 7, а выход - к входам блоков 9 и 10 задержек, к входу формирователя 12 импульсов включения и к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ 11, выход которого подключен к входу формирователя 8 импульсов отклонения, блоки 14 и 15 управления быстродействующими ключами, управляющие выходы которых подключены к управляющим входам быстродействующих ключей 1 и 2, а выход блокировки блока 14 управления подключен к второму входу первого элемента ИЛИ-НЕ 11, второй элемент ИЛИ-НЕ 16, выход которого подключен к входу включения блока управления 15 быстродействующим ключом, а первый вход - к выходу формирователя 12 импульсов вклю- чения, узел 17 памяти, пусковой вход которого подключен к выходу блока задержки 9, а вход сброс предназначен для внешнего управления, первый элемент ИЛИ 18, первый вход которого подключен к выходу формирователя 8 импульсов отключения, а выход - к второму входу второго элемента ИЛИ-НЕ 16 и к входу отключения блока 15 управления, второй элемент ИЛИ 19 и третий элемент ИЛИ-НЕ 20, первые входы которых подключены к выходу узла 17 памяти и к второму входу первого элемента ИЛИ 18, а выходы подключены соответственно к входу отключения и к входу включения блоха 1-4 управления быстродействующим ключом, второй формирователь 21 импульсов включения, вход которого подключен к выходу

блока 10 задержки, выход - к второму входу третьего элемента ИЛИ-НЕ 20, а второй вход второго элемента ИЛИ 19 подключен к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ 16, Ф.ор- мирователь 13 импульсов может иметь несколько вариантов схемного исполнения, один из которых состоит из одновибратора с повторным запуском 22 и элемента ИЛИ- НЕ 23 (фиг. 2), первый вход которого подключен к выходу одновибратора 22, второй вход - к входу одновибратора 22 и к выходу порогового элемента 7 (фиг. 1), а выход элемента ИЛИ-НЕ 23 - к входу двух блоков 9 и 10 задержки, к первому входу первого элемента ИЛИ НЕ 11 и к входу формирователя

12импульсов включения (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

Синфазность и деление мощностей между инверторами 3 и 4 при параллельной работе в диапазоне от холостого хода до номинальной нагрузки осуществляется за счет блоков управления инверторами.

При перегрузке или коротком замыкании в одной из фаз нагрузки 5 датчик 6 тока выдает напряжение (фиг. За). Пороговый элемент 7 при превышении тока нагрузки максимального значения, которое может выдержать один из инверторов при его автономной работе (И, фиг. За), изменяет свое состояние, а при снижении тока нагрузки до номинального значения для одного инвертора (la, фиг. За) возвращается в исходное состояние. При этом на выходе порогового элемента 7 формируются импульсные сигналы (фиг, 36), формирователь 13 импульсов обеспечивает формирование одиночного импульса, длительность которого не меньше времени, в течение которого пороговый элемент 7 формирует единичные сигналы. В приведенной (фиг. 2) схеме формирователя

13импульсов это осуществляется с помощью одновибратора 22, который запускается передним фронтом каждого импульса порогового элемента 7 и формирует единичный сигнал (фиг. Зв),

Так как максимальная длительность между передними фронтами соседних импульсных сигналов порогового элемента 7 не превышает половины периода тока нагрузки, то одновибратор 22 должен быть рассчитан на формирование единичного сигнала не менее этой длительности (10 мс для частоты 50 Гц). Этот сигнал инвертируется элементом ИЛИ-НЕ 23 (фиг. Зг),посту- пает на входы блоков 9 и 10 задержки, первого элемента ИЛИ-НЕ 11 и формирователя 12 импульсов включения. Так как на обоих входах первого элемента ИЛИ-НЕ 11 присутствуют в этом случае нулевые сигналы (фиг. Зг и д), то на его выходе формируется единичный сигнал (фиг. Зв), от которого формирователь 8 импульсов отключения формирует импульс (фиг. Зе). Этот импульс, пройдя через первый элемент ИЛИ 18, поступает на вход отключения блока 15 управления вторым быстродействующим ключом 2, что приводит к его отключению и тем самым инвертор 4 отключается от нагрузки 5, а инвертор 3 берет всю нагрузку на себя и работает в режиме перегрузки. Формирователь 12 импульсов включения формирует импульс от отрицательного фронта, поэтому на его выходе присутствует единичный сигнал (фиг. Зж).

При исчезновении перегрузки или короткого замыкания в нагрузке 5 пороговый элемент 7 не формирует единичные импульсные сигналы, одновибратор 22 с задержкой Ati (фиг. Зв), определяемой разностью длительности формирования единичного сигнала одновибратора 22 и моментом прекращения формирования единичных импульсов пороговым элементом 7, переходит в исходное состояние. Формирователь 12 импульсов включения от отрицательного фронта сигнала, сформированного формирователем 13 импульсов, формирует нулевой импульс (фиг. Зж), который инвертируется вторым элементом ИЛИ-НЕ 16 (фиг. Зз) и поступает на вход включения блока 15 управления быстродействующим ключом 2 и через второй элемент ИЛИ 19 на вход отключения блока 14 управления быстродействующим ключом 1. В результате быстродействующий ключ 1 отключается, а быстродействующий ключ 2 включается, и нагрузка питается от инвертора 4 с номинальным выходным напряжением.

Блок 10 задерживает прохождение сигнала с выхода формирователя 13 импульсов на формирователь 21 импульсов включения на время Ati (фиг. Зи), необходимое для того, чтобы у инвертора 3 закончились все переходные процессы, и он снова вошел в синхронную и синфазную работу с инвертором 4. Через время Ati формирователь 21 импульсов включения формирует нулевой импульс (фиг. Зк), который инвертируется третьим элементом ИЛИ-НЕ 20 (фиг. Зл). подается на вход включения блока 14 управления и обеспечивает включение быстродействующего ключа 1. Аналогично будет работать устройство при двухфазных и трехфазных перегрузках и коротких замыканиях в нагрузке. Однако, если в этих случаях пороговый элемент 7 формирует один единичный импульс в течение всего времени перегрузки или короткого замыкания в нагрузке, которое превышает половину периода частоты тока нагрузки, то формирователь 13 импульсов формирует нулевой импульс такой же длительности, так как она

будет определяться не одновибратором 22. а длительностью импульса, поступающего с порогового элемента 7 на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 23. Задержка Ati в этом случае отсутствует.

Если в момент перегрузки ипи короткого замыкания в нагрузке 5 быстродействующий клю« 1 был отключен, то единичный сигнал на выходе первого элемента ИЛИ- НЕ 11 не формируется, так как с выхода

блокировки блока 14 управления на вход первого элемента ИЛИ-НЕ 11 поступает единичный сигнал, который запрещает про-- хождение сигнала с формирователя 13 импульсов. В результате на выходе первого

элемента ИЛИ-НЕ 11 сохраняется нулевой сигнал, и формирователь 8 импульсов отключения отключающий импульс не формирует. Быстродействующий ключ 2 работает на перегрузку и короткое замыкание в нагрузке 5.

Для защиты инверторов 3 и 4, быстродействующих ключей 1 и 2 и нагрузки 5 от повреждения при длительной перегрузке

или коротком замыкании в нагрузке 5 служит блок 9 задержки, который ограничивает длительность работы устройства на перегрузку и короткое замыкание. При превышении длительности перегрузки или короткого

замыкания заданного значения, минимум которого определяется временем срабатывания защитных устройств в нагрузке 5, блок 9 задержки выдает сигнал на пусковой вход узла 17 памяти. Последний формирует

постоянный единичный сигнал, который, воздействуя через второй 19 и первый 18 элементы ИЛИ на входы отключения блоков 14 и 15 управления быстродействующими ключами 1 и 2, обеспечивает отключение

любого из работающих быстродействующих ключей 1 и 2, Этот же сигнал, поступая на второй вход второго элемента ИЛИ-НЕ 16 и на первый вход третьего элемента ИЛИ-НЕ 20, запрещает формирование единичных

импульсов на выходах второго 16 и третьего 20 элементов ИЛИ-НЕ сразу после отключения быстродействующих ключей 1 и 2 и через время At2 от момента их отключения, снятие единичного сигнала с выхода узла 17

памяти осуществляется оператором после выяснения и устранения причины перегрузки или короткого замыкания путем подачи соответствующего сигнала на вход сброса узла 17 памяти.

Такое управление быстродействующими ключами позволяет существенно улучшить качество выходного напряжения агрегата при параллельной работе двух инверторов после окончания перегрузки и ко- роткого замыкания в нагрузке, что позволяет повысить надежность ее работы, Быстрое восстановление напряжения на выходе устройства после перегрузки и короткого замыкания в нагрузке позволяет также быстрее перейти нагрузке к выполнению заданной функции.

Использование изобретения позволяет повысить надежность работы нагрузки за счет улучшения качества ее питающего напряжения, что позволяет в процессе эксплуатации снизить потери, связанные с ремонтными работами в нагрузке, уменьшить время ее простоя.

Формула изобретения

Устройство для управления двумя быстродействующими ключами, работающими на общую нагрузку, содержащее датчик тока нагрузки, выход которого соединен с входом порогового элемента, формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу порогового элемента, первый и второй блоки задержку входы которых подключены к выходу формирователя, импульсов и к первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, выход первого элемента ИЛИ-НЕ подключен к формирователю импульсов отключения, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу узла памяти, первый формирователь импульсов включения, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход котопого подключен к выходу первого

элемента ИЛИ, первый и второй блоки управления быстродействующими ключами выполнены с входами включения и отключения и управляющими выходами, а первый

блок управления быстродействующим ключом имеет выход блокировки, который подключен к второму входу первого элемента ИЛИ-НЕ, вход включения второго блока управления быстродействующим ключом подключей к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ, а вход отключения - к выходу первого элемента ИЛИ, управляющие выходы первого и второго блоков управления быстродействующим ключом предназначены для подключения к управляющим входам соответственно первого и второго быстродействующих ключей, выход первого блока задержки подключен к пусковому входу узла памяти, вход сброса которого предназначен

для внешнего управления, отличающее- с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, дополнительно вве- дены второй формирователь импульсов включения, второй элемент ИЛИ и третий

элемент ИЛИ-НЕ, причем выход узла памяти подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ-НЕ и к первому входу второго элемента ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к входам включения и

отключения блока управления первым быстродействующим ключом, вход первого формирователя импульсов включения подключен к выходу формирователя импульсов, выход второго блока задержки подключен к

входу второго формирователя импульсов включения, выход которого подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ-НЕ, а выход второго элемента ИЛИ-НЕ подключен к второму входу второго элемента ИЛИ.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в агрегатах бесперебойного питания. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения инверторов во время переходных процессов после окончания перегрузки и короткого замыкания в нагрузке. Устройство для управления быстродействующими ключами 1, 2, через которые инверторы 3, 4 подключены к нагрузке 5, содержит датчик 6 тока, подключенный к пороговому элементу 7, выход которого соединен с формирователем 13 импульсов. Выход формирователя 13 подключен к входам блоков 9, 10 задержки и первому элементу ИЛИ-НЕ 11, через которые связан с блоками 14, 15 .управления быстродействующими ключами 1, 2. В отличие от известного устройство снабжено вто- рым формирователем 21 импульсов включения, вторым элементом ИЛИ 19 и третьим элементом ИЛИ-НЕ 20. Выполнение устройства позволяет быстрее восстанавливать напряжение на выходе инверторов 3, 4, что дает возможность повысить надежность работы нагрузки 5. 3 ил. сл с

Г

Фт.2

1

Х бляхам и

гз

х эленен/яу #