Устройство для защиты вентильного преобразователя Советский патент 1992 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в тиристор- ных преобразователях с автономными инверторами, применяемых в качестве источников питания электротехнологических устройств в машиностроении.

Известно устройство для защиты вентильного преобразователя, содержащее датчики напряжения на вентилях в виде оп- топар, подключенных к вентилям через выпрямители, сглаживающие цепи и вспомогательные тиристоры, а также индикатор неисправности.

Недостатком устройства являются узкие функциональные возможности, связанные с отсутствием диагностирования самопроизвольных включений вентилей.

Известно также устройство защиты вентильного преобразователя, содержащее датчики по числу последовательно включенных вентилей, через оптопары подключенные к входу логического блока.

Однако данное устройство также не обеспечивает идентификации отказавших вентилей.

Наиболее близким к предлагаемому по наибольшему числу общих признаков является устройство для защиты вентильного преобразователя, включающее в себя m поочередно работающих групп по п одновременно включаемых вентилей, задающий генератор, выход которого соединен с входом m -тактного распределителя импульсов, выходы которого связаны с управляющими цепями соответствующих групп вентилей, содержащее (m x п) датчиков напряжения, входы которых предназна- чены для подключения параллельно соответствующим вентилям преобразователя, резистор, ключевой элемент защиты, предназначенный для последовательного включения в. силовую входную цепь преобразователя и D-триггер, информационный вход которого соединен с выходом одного из датчиков напряжения, а выход соединен с элементом индикации и связан с управляющим входом ключевого элемента защиты.

Недостатком известного устройства является невозможность определения конкретных неисправных вентилей, что сужает его функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния.

Для достижения поставленной цели в устройство для защиты вентильного преобразователя, включающего в себя m поочередно работающих групп по п

одновременно включаемых вентилей, по крайней мере один конденсатор, гальванически связанный с входными выводами преобразователя, задающий генератор, выход

которого соединен с входом m-тактного распределителя импульсов, выходы которого связаны с управляющими входами вентилей соответствующих групп вентилей, содержащее (m x п) датчиков напряжения, входы

0 которых предназначены для подключения параллельно соответствующим вентилем преобразователя, резистор, ключевой элемент защиты, предназначенный для последовательного включения в силовую входную

5 цепь преобразователя, D-триггер, информа. ционный вход которого соединен с выходом

одного из датчиков напряжения, а выход

соединен с элементом индикации и связан

с управляющим входом ключевого элемента

0 защиты, введены элемент ИЛИ-НЕ, (m x n - 1) D-триггеров, (m x n -1) элементов индикации, |т + 1) ключевых элементов, m формирователей импульсов, реле времени и пороговый элемент, вход которого предназ5 начен для подключения к конденсатору вентильного преобразователя, гальванически связанному с его входными выводами, а выход через реле времени и (т + 1)-й ключевой элемент соединен с управляющими входа0 ми остальных ключевых элементов, предназначенных для включения между выходами распределителя импульсов и входами соответствующих формирователей им5 пульсов, выходы которых подключены к управляющим входам вентилей соответствующих групп, при этом D-триггеры объединены в m регистров памяти по п D-триггеров в каждом, причем в каждом из регистров

0 памяти информационные входы D-триггеров подключены к выходам соответствующих датчиков напряжения на п вентилях одной из групп, а стробирующий вход предназначен для соединения с выходом рас5 пределителя импульсов, связанным с управляющими входами той же группы вентилей, Выходы D-триггеров соединены с входами соответствующих элементов индикации и подключены к соответствующим

0 входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющими входами (т + 1)-го ключевого элемента и ключевого элемента защиты, шунтированного резистором.

5 Нафиг.1 показана функциональная схема устройства для частного случая m 2, п 4; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип работы устройства, причем индексы напряжений, отложенных по осям ординат, совпадают с позиционными обозначениями элементов

на фиг.1, на выходах которых эти напряжения возникают.

Устройство для защиты вентильного преобразователя (фиг.1), включающего в себя две поочередно работающие группы по четыре вентиля (первая группа 1-4, вторая группа 5-8), задающий генератор 9, выход которого соединен с входом двухтактного (т 2) распределителя 10 импульсов, каждый из двух выходов которого связан с уп- равляющими входами вентилей соответствующих групп (1-4 или 5-8), содержит 2 х4 8 датчиков 11-18 напряжения на вентилях, D-триггер 19, информационный вход которого связан с выходом датчика 11, а выход - с ключевым элементом 20 защиты и элементом 21 индикации.

В устройство введено (2x4-1 7) дополнительных D-триггеров 22-28, (2x4- ) элементов индикации 29-35 состояния вентилей. D-триггеры объединены в m 2 регистров 36 и 37 памяти по п 4 D-триггера в каждом, причем информационные входы в каждом из регистров подключены к выходам датчиков напряжения на п 4 одновременно включаемых вентилях (11-14 для регистра 36 и 5-8 для регистра 37). Выходы регистров 36 и 37 связаны с ключевым элементом 20 защиты через элемент ИЛИ-НЕ 38.

В схему также введены ключевые элементы 39 и 40, включенные между соответствующими выходами распределителя 10 и входами формирователей 41 и 42 импульсов, реле 43 времени, вход которого через пороговый элемент 44 подключен к конденсатору 60 вентильного преобразователя, а выход через дополнительный ключевой элемент 45 связан с управляющими входами двух ключевых элементов 39 и 40. Управляющий вход дополнительного ключевого элемента 45 соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 38, а ключевой элемент 20 защиты выполнен в виде ключа 46, зашунтирован- ного резистором 47. Вентильный преобразователь в приведенном примере конкретного исполнения построен по схеме резонансного инвертора с обратными вентилями 48-55 фильтрующими дросселями 56 и 57, коммутирующими дросселями 58 и 59, конденсаторами 60 и 61 и нагрузкой 62.

Устройство работает следующим обра-, зом.

Задающий генератор 9 непрерывно выдает импульсы, которые поочередно распределяются на два выхода распределителя 10 импульсов (триггер). После подачи на вход преобразователя питающего напряжения происходит заряд конденсаторов 60 и 61 через резистор 47, нагрузку 62 и дроссели 56 и 57. В случае исправности всех вентилей преобразователя, на каждом из них возникает напряжение, равное одной четверти напряжения источника питания, при

этом все датчики 11-18 напряжения выдают на свои выходы сигналы низкого уровня (см. диаграмму Ui-Uie, фиг.2, момент ti, свидетельствующие об исправности вентилей. С приходом на стробирующие входы регист0 ров 36 и 37 положительных перепадов напряжений с выходов распределителя 10 все триггеры обоих регистров устанавливаются в нулевое состояние, соответствующее исправности вентилей (момент т.2 для регистра

5 36). При поступлении на все входы элемента ИЛИ-НЕ 38 нулевых сигналов последний выдает сигнал на включение ключевых элементов 45 и 46, в результате чего резистор 47 шунтируется ключом 46, а в результате

0 замыкания ключа 45 сигнал реле43 времени в момент ta через замкнутый ключ 45 проходит на управляющие входы ключевых элементов 39 и 40, через которые начинают проходить импульсы с выходов распредели5 телей 10 к входам формирователей 41 и 42 импульсов, включающим вентили 1-8 инвертора. Последние поочередно включаются формируя импульсы выходного тока б2. Поскольку в моменты поступления на стро0 бирующие входы регистров 36 и 37 положительных перепадов сигнала с выходов распределителя 10 на входах данных всех триггеров присутствуют низкие уровни сигналов с датчиков 11-18, все триггеры оста5 ются в нулевом состоянии, при этом элементы 21,29-35 индикации показывают исправное состояние вентилей.

Если во время работы преобразователя выходит из строя (т.е. пробивается, теряет

0 класс или самопроизвольно выключается) хотя бы один из вентилей 1-8, в момент прихода стробирующего импульса на соответствующем входе данных присутствует не низкий, а высокий уровень сигнала с выхода

5 датчика напряжения на преждевременно (до прихода управляющего импульса) включающемся вентиле. Поэтому соответствующий триггер переходит в единичное состояние, элемент ИЛИ-НЕ выдает сигнал

0 на отключение ключевого элемента 20 защиты, а соответствующий индикатор показывает, по вине какого вентиля сработала защита.

В случае, если в преобразователе есть

5 неисправные вентили до момента его пуска устройство предотвращает подачу управляющих импульсов на вентили и таким образом позволяет избежать развития аварийных процессов. На временных диаграммах фиг.2 показан, случай, когда пробиты вентили 3 и 5. В такой ситуации при подаче на вход напряжения питания на выходах датчиков 13 и 15 напряжения сохраняются высокие уровни сигнала и D -триггеры 23 и 25 с приходом стробирующих импульсов (моменты to и ti) переходят в единичное состояние. Элемент ИЛИ-НЕ 38 за- прещает включение ключей 45 и 46, предотвращая пуск инвертора, элементы 30 и 32 индикации показывают, какие вентили неисправны.

В качестве логических и цифровых элементов устройства могут быть использованы микросхемы серии К561; в качестве датчиков состояния вентилей - оптроны АОТ128.

Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства защиты преобразователя как при тестовом, так и при функциональном диагностировании, поскольку формирует сигнал о состоянии всех вентилей преобразователя как перед пуском, так и во время работы, а также после аварийных отключений. Устройство позволяет оперативно локализовать неисправность и устранить ее, что повышает коэффициент использования мощных источников питания для электротехнологических процессов за счет сокращения времени ремонтных работ.

При использовании устройства в преобразователях для питания установок выращивания монокристаллов чистых материалов снижаются потери от выхода в брак дорогостоящих изделий, возникающие при аварийных отключениях.

Формула изобретения

Устройство для защиты вентильного преобразователя, включающего в себя m поочередно работающих групп по п одновременно включаемых вентилей, по крайней мере один конденсатор, гальванически связанный с входными выводами преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен с входом т-тактного распределителя импульсов, выходы которого связаны с управляющими входами вентилей соответствующих групп, содержащее (т

х п) датчиков напряжения, входы которых предназначены для подключения параллельно соответствующим вентилям преобразователя, резистор, ключевой элемент

защиты, предназначенный для последовательного включения в силовую входную цепь преобразователя, и D-триггер, информационный вход которого соединен с выходом одного из датчиков напряжения, а

выход соединен с элементом индикации и связан с управляющим входом ключевого элемента защиты, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния, введены элемент ИЛИ-НЕ, (т х п -1) D-триггеров, (т х п -1) элементов индикации, (т + 1) ключевых элементов, m формирователей импульсов, реле времени и пороговый элемент, вход которого предназначен для подключения к конденсатору вентильного преобразователя, гальванически связанному с его входными выводами, а выход через реле

времени и ( m + 1)-й ключевой элемент соединен с управляющими входами остальных ключевых элементов, предназначенных для включения между выходами распределителя импульсов и входами соответствующих

формирователей импульсов, выходы которых подключены к управляющим входам вентилей соответствующих групп, при этом D-триггеры объединены в m регистров памяти по п D-триггеров в каждом, причем в

каждом из регистров памяти информационные входы D-триггеров подключены к выходам соответствующих датчиков напряжения на п вентилях одной из групп, а стробирую- щий вход предназначен для соединения с

выходом распределителя импульсов, связанным с управляющими входами той же группы вентилей, выходы D-триггеров соединены с входами соответствующих элементов индикации и подключены к

соответствующим входам элемента ИЛИ- НЕ, выход которого соединен с управляющими входами .(т + 1)-го ключевого элемента и ключевого элемента защиты, шунтированного резистором.

to Ъ

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для защиты вентильного преобразователя путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния. Импульсы от задающего генера№ °Ј3Ј тора 9 через распределитель 10 импульсов поступают на входы ключей 39,40. После подачи напряжения питания происходит заряд конденсаторов .60,61 и сигнал с выхода датчика 44 напряжения поступает на вход реле 43 времени. Одновременно (в случае исправности всех тиристоров) с выхода датчиков 11...18 напряжения поступают на триггеры 19,22.„28 сигналы низкого уровня, триггеры устанавливаются в О и сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 38 замыкает ключи 46,45. После окончания выдержки времени реле 43 замыкаются ключи 39,40, импульсы через формирователи. 41,42 поступают на входы тиристоров 1...8 и преобразователь начинает работу. В случае неисправности тиристора соответствующий датчик формирует на выходе Г, соответствующий триггер устанавливается в 1 и сигнал лог.О с выхода элемента ИЛИ-НЕ 38 запрещает включение ключей 45,46. 2 ил.

Фиг. 2