Устройство для контроля исправности последовательно соединенных вентилей Советский патент 1993 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и может найти применение в высоковольтных вентильных системах электропитания.

Известно устройство для контроля исправности последовательно соединенных ти- ристоров высоковольтного блока, содержащее датчики напряжения на каждую тиристорную ячейку, схему совпадения, регистр записи и устройство индикации. На входы схемы совпадения поступают одновременно сигнал с выхода датчика напряжения и сигнал с блока управления ячейки каждого из контролируемых тиристоров.

Недостатком этого устройства является конструктивная сложность, обусловленная наличием большого количества световых каналов (на каждый т ристор - два световода) в высоковольтных блоках, а также незащищенность от помех.

Известно устройство для контроля ти- ристорного вентиля, содержащее датчики напряжения по количеству контролируемых тиристоров, подключенными световодами

через детекторы к селекторам, передающие информацию об исправности тиристоров в виде импульсов напряжения уровня логической единицы на оперативный счетчик и дешифратор сдвига, блок управления, включающий в себя два элемента сложения по модулю два, блок распределения сигналов, определяющий прохождение интервалов информации от групп тиристоров, блок элементов ИЛИ, связанных входами селекторов и дешифраторов сдвига, кодирующий сумматор, блока памяти, блок тактовых импульсов, блок сравнения,в котором по прин- ципу мажорирования формируется и подтверждается достоверность сигнала на отключение вентиля, а также блок индикации с цифровой индикацией адреса неисправного тиристора.Сложность схемы этого устройства снижает его надежность и увеличивает затраты при эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для контроля тиристоров вентиля, содержащее датчик состояния тиристоров,

(Л

С

vi

00

о ел

00 VI

сдвигающий регистр, генератор тактовых импульсов, управляющий и выходной счетчики, исполнительный орган и дешифратор,

Недостатком этого устройства является незащищенность от помех.

Цель изобретения - повышение надежности и помехоустойчивости.

Цель достигэетсядем, что введение блока подтверждения достоверности отказа вентиля позволяет избавиться от ложной работы контроле 1УСЛОВИЯХ помех высоковольтных вентильных систем электропитания.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для контроля исправности последовательно соединенных вентилей; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства; на фиг, 3 - функциональная схема блока подтверждения достоверности отказа вентиля.

Устройство для контроля исправности последовательно соединенных вентилей (фиг, 1) выполнено из датчика напряжения 1, выдающего сигнал об исправности вентилей в форме напряжения уровня логической единицы (появление логического нуля является сигналом о неисправности), датчика тока 2, который вырабатывает сигнал перехода через ноль положительной полуволны тока силовой цепи в форме импульса для формирования импульсов управления, мультиплексоров 3 для опроса об исправности вентилей на стороне высокого потенциала и рассылки информации по адресам на стороне низкого потенциала, мультиплексоров 4, которые последовательно передают и принимают информацию через оптоволоконную систему 5, формирователя импульсов управления 6, элемента задержки 7 для учета колебания частоты тока силовой цепи от его номинального значения, одновибра- тора 8, формирующего импульс длительностью, равной периоду тока силовой цепи с учетом колебания его частоты от номинального значения, генератора тактовых импульсов 9, служащего для генерирования импульсов управления мультиплексоров опроса, счетчика импульсов 10 для подсчета сигналов от неисправных вентилей за один цикл опроса, цифрового компаратора 11 для формирования сигнала об отключении вентилей по заданному числу отказов, блока подтверждения достоверности отказа вентилей 12 в целях устранения сбоев в работе устройства, элемента задержки 13, который обеспечивает синхронное управление мультиплексорами на сторонах высокого и низкого потенциалов.

Устройство для контроля исправности последовательно соединенных вентилей может обслуживать любое их количество. Для этого, в зависимости от количества вентилей выбирается число мультиплексоров (один канал мультиплексора на один вентиль), входы которых подключаются к выходам датчика напряжения 1 для получения информации (фиг. 2, 20). Передача этой информации осуществляется путем переключения формирователем импульсов управления каналов мультиплексоров 3 и подключением их выходов последовательно мультиплексором 4 к оптоволоконной системе передачи 5 в порядке выбранного расположения. Для организации опросов всех вентилей за время, равное по длительности одному периоду времени протекания тока силовой цепи Т имеется датчик тока 2, который вырабатывает в момент перехода через ноль положительной полуволны тока импульс (фиг. 2, 15), поступающий на элемент 7, обеспечивающий его задержку по фронту на время ti (фиг. 2, 17). Колебания частоты

тока силовой цепи от ее номинального значения определяет величину времени ti.

Так как f THOM ± Af, Гц, , с.

Далее одновибратором 8 с момента поступления на вход задержанного импульса формируется новый импульс, длительностью г Т - 2ц, с (учитывается двустороннее отклонение частоты), фронт и спад которого являются соответственно началом и концом

одного полного опроса вентилей (фиг. 2, 17). Длинный импульс инвертируется (фиг. 2, 18 на функциональной схеме не показано, так как снимается с инверсного выхода одно- вибратора) и выдается на вход генератора 9

для его запуска. Частота генерируемых импульсов равна количеству контролируемых вентилей (фиг. 2, 19), и формирователь импульсов управления, выполненный на базе двоичных счетчиков, каждым этим импульсом переключает каналы мультиплексоров 3 по замкнутому циклу (фиг. 2, 21-28). Чтобы обеспечить прохождение информации задействованных каналов одного из мультиплексоров 3 через один канал

мультиплексора 4, частота переключения каналов последнего должна быть в п раз реже, чем частота управления мультиплексорами 3 (п - число мультиплексоров 3, фиг. 2, 29-30). Деление частоты выполняется

также формирователем импульсов управления б (снимается с соответствующих выходов двоичных счетчиков), Таким образом, в течение времени, равного одному периоду времени протекания тока силовой цепи,

контролируемые вентили опрашиваются несколько раз, но информация о состоянии каждого из них передается на оптоволоконную систему передачи только от одного обращения..

На стороне низкого потенциала для по- адресного чтения или индикации неисправных вентилей мультиплексоры располагаются в зеркальном отображении. Управление мультиплексорами на сторонах высоко- го и низкого потенциала общее, синхронизация достигается путем введения в управление мультиплексорами на стороне низкого потенциала задержки управляющих импульсов на время t2, которое определяет- ся длительностью трансляции поочередного подключения мультиплексоров опроса.

На стороне высокого потенциала устройство формирует сигнал защиты на отключение вентилей по заданному числу отказов. Для этого выход мультиплексора 4 снабжен инвертором (на фиг. 1 не показано), и сигнал неисправности вентиля передается уже как логическая единица на вход счетчика, который производит подсчет этих импульсов в течение одного опроса (фиг. 2, 33). Каждый период счетчик обнуляется спадом длинного или фронтом короткого импульсов. Выходы счетчика подключаются к входам цифрового компаратора. В момент сравнения показаний счетчика и числа, заведомо установленного ранее на других входах компаратора, равного количеству заданных отказов, на выходе последнего устанавливается сигнал, который в целях устранения сбоев и ложных срабатываний подтверждается блоком достоверности отказа: подается на вход сдвигающего регистра (фиг, 3, 35). И если эта информация повторяется требуемое число опросов, на всех выходах регистра будет присутствовать логическая единица, что позволит элементу И (фиг, 3, 36), входы которого подключены к выходам регистра сдвига, сформировать сигнал на отключение.

Устройство для контроля последовательно соединенных вентилей выполнено на микросхемах одной серии - 564. На временных диаграммах работы устройства фиг. 2, поясняющих принцип его работы, приве- ден пример формирования сигнала на отключение вентиле при заданном отказе трех неисправных из них (диаграммы приведены без блока подтверждения достоверности отказа), где 14 - ток силовой цепи, 15 - сигнал с выхода датчика тока о переходе через нуль положительной полуволны тока силовой цепи, 16 - задержка сигнала с датчика тока на время ti, 17 - формирование одновибратором импульса длительностью,

в течение которой будет происходить опрос (полный цикл), 18-инвертирование длинного импульса, 19 - формирование генератором серии импульсов частотой, равной количеству опрашиваемых вентилей, 20 - сигнал, поступающий с выхода датчика напряжения, 21-28 - поканальный циклический опрос вентилей мультиплексорами 3, 29-32 - поканальная передача информации мультиплексором 4, 33 - сигнал с выхода счетчика, 34 - сигнал с выхода компаратора. Как видно из диаграммы 20, сигнал о неисправности получен от четырех датчиков напряжения вентилей одним из мультиплексоров 3, к входам которого подключены эти датчики. Далее неисправность как сигнал уровня логического нуля по третьему каналу (диаграмма 23), четвертому каналу (диаграмма 24), шестому каналу (диаграмма 26), седьмому каналу (диаграмма 27) переданы на один из каналов мультиплексора 4(диаграмма 32). При заданном количестве отказов, равному трем, на выходе компаратора формируется сигнал и выдается в блок подтверждения достоверности отказа (диаграмма 34).

Формула изобретения Устройство для контроля исправности последовательно соединенных вентилей, содержащее датчики напряжения по числу вентилей, выходами предназначенные для подключения параллельно соответствующим вентилям, генератор тактовых импульсов и счетчик импульсов, отличающее- с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены мультиплексоры опроса об исправности вентилей по числу вентилей, датчик тока, элемент задержки одновибратор, формирователь импульсов управления компаратор, блок подтверждения достоверности отказа вентиля, мультиплексор, а генератор тактовых импульсов выполнен с управляющим входом, причем датчик тока предназначен для подключения последовательно с вентилями, выход датчика тока через элемент задержки подключен к входу одновибратора, выходом подключенного к управляющему входу генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов управления, выход которого подключен к управляющим входам мультиплексоров опроса об исправности вентилей, к управляющему входу счетчика импульсов и управляющему входу мультиплексора, информационные входы которого подключены к выходам мультиплексоров опроса об исправности вентилей, информационные входы которых подключены к соответствующим

датчикам напряжения, при этом выход муль-через компаратор подключен к входу блока

типлексора подключен к информационномуподтверждения достоверности отказа венвходу счетчика импульсов, выход котороготиля.

отключение

Повышение помехозащищенности достигается тем, что введение блока подтверждения достоверности отказа вентиля позволяет избавиться от ложной работы контроля в условиях помех высоковольтных вентильных систем электропитания. 3 ил.

«лппшшшшп

.

Л

XL

J

JL

JL

Л

л.

Фиг. 2

Фиг. 1

ЛПШШШ1Ш1ЛШ1 L-TTJ--

Л

Л

Л

Л

л:

Jf

л

OL

ЛП-ПЛ

Симал а Јылода

tfutW0fifffnQ/HI

3)

и

Смквл на-отметит

Фцг 3