Преобразователь частоты с защитой

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11) Н 7/ 1) 4 Н 02 М 5/4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ Сви ЕЛЬСТВУ ионе.8 е(54) ПРЕОБРТОЙ (57) Изобреротехнике,защиты сило зователей ч ЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С 3 ЬЭ Ж ах. 1 е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) УАимский ордена Ленина авиацный институт им.Серго Орджоникидз(56) Тезисы докладов на всесоюзнонаучно-технической конференции:Разработка и промышленное применение полупроводниковых преобразовалей частоты в машиностроении. 11.1977, с.197, рис.1.Авторское свидетельство СССРФф 907675, кл. Н 02 Н 7/12, 1980. тение относится к электа именно к устройствамвых тиристорных преобраастоты при аварийных рею изобретения является повьппение надежности и КПД устройства. При возникновении аварийногорежима в преобразователе частотыдатчик аварийных режимов 25 формирует аварийный сигнал. Включаются тиристоры 2,13 и блокируется работасистемы управления 24. Конденсаторы8 и 9 через тиристор 12 соединяются последовательно, напряжения ихскладываются и своим разрядным токомони гасят тиристоры управляемоговыпрямителя 1. Одновременно привключении тиристора 12 напряжение нанем резко падает и датчик состояниязащитного тиристора 14 выдает сигнал логического нуля. По спаду выходного импульса датчика состояниязащитного тиристора 14 включаетсятаймер 17, сигналом которого ключ 18размыкает цепь заряда конденсаторов 8, 9 на время, определяемоевыдержкой таймера 7, которое выбирается заведомо больше максимальноговремени работы защиты. В результате1 ьоь 8исключаются потери в резисторах 5 протекания через них постоянного 6 во время работы защиты, а также тока от неуправляемого выпрямитеповьппается надежность выключения ти-. ля 4 при разрыве его выходной цепи. ристоров 12,13 за счет исключения 1 ил.1Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты силовых тиристорных преобразователей частоты при аварийных режимах.Целью изобретения является повы шение надежности и КПД устройства.На чертеже приведена схема преобразователя частоты с защитой.Преобразователь частоты с защитой содержит подключенный к сети переменного тока трехфазный мостовой управляемый выпрямитель 1, выход которого через входной дроссель 2 соединен с входом автономного инвертора 3, неуправляемый мостовой выпрямитель 4 с зарядными резисторами 5 и 6 и демпфирующим конденсатором 7, подключенный к мостовой схеме, образованной защитными конденсаторами 8 и 9 и диодами 10 и 11, в одну диагональ которой включен защитный тиристор 12, а другая диагональ через дополнительный тиристор 13 подключена к выходу мостового управляемого выпрямителя 1; датчик 14,25 состояний защитного тиристора, подключенный входом параллельно защитному тиристору 12. а выходом - к первому сигнализатору 15 и элементу НЕ 16, а через таймер 17 - к входу ключа 18, ЗО включенному последовательно с выходом неуправляемого выпрямителя 4. Выход элемента НЕ 16 через элемент ИЛИ-НЕ 19 соединен с В -входом триггера 20, 5 -вход которого подключен 35 к установочному резистору 21 и кнопке "Пуск" 22 ( к цепи пуска), а выход - к второму сигналиэатору 23 и управляющему входу системы 24 управления преобразователем, выходы кото рой соединены с управляющими входами тиристоров мостового управляемого выпрямителя 1 и автономного инвертора 3. Вход датчика 25 аварийных режимов соединен с соответствующими 45 2цепями преобразователя частоты, а выход - с управляющими входами защитного 12 и дополнительного 13 тиристоров и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 9.Система 24 управления преобразователем состоит из блоков управления выпрямителем 1 и инвертором 3, устройства блокирования выходных импульсов и может быть выполнена по известным схемам.Датчик 25 аварийных режимов представляет собой систему датчиков, формирующих аварийный сигнал при срыве режима инвертирования в инверторе 3, при внутренних и внешних коротких замыканиях выпрямителя 1 и коротких замыканиях питающих шин выпрямителя 1 на землю.Датчик 14 состояния контролирует наличие и величину напряжения на выходе выпрямителя 4 и на защитных конденсаторах 8 и 9, а также состояние тиристора 12 и представляет собой пороговое устройство, формирующее на выходе сигнал в зависимости от величины напряжения на защитном тиристоре 12, Он может быть выполнен по схеме триггера 1 митта.В качестве ключа 18 может бытьиспользовано электромагнитное реле или полупроводниковый ключ.Сигналиэаторы 15 и 23 служат для визуального контроля состояния и работоспособности устройства и могут быть выполнены, например, в виде световых индикаторов тлеющего разряда или светодиодов.Преобразователь частоты с защитой работает следующим образом.При подаче питающего напряжения на устройство датчик 14 состояния зашиты выдает сигнал логическогонуля, так как напряжение на тиристоре 12 в начальный момент равно нулю. При этом первый сигнализатор15 сигнализирует об отсутствии напряжения на защитных конденсаторах 8 и 9. На вход Я триггера 20 подается логический ноль - дважды проинвертированный в элементах НЕ 16 и ИЛИ НЕ 19 выходной сигнал датчика 14. На вход 1 триггера 20 подается логическая единица за счет подключения этого входа к источнику питания триггера с напряжением И через установочный резистор 21. В результате триггер 20 при подаче питания на устройство устанавливается в ноль, и включается второй сигналиэатор 23, а система 24 управления преобразователем управляющие импульсы не формирует. Конденсаторы 8 и 9 заряжаются от неуправляемого выпрямителя 4 через резисторы 5 и 6, ключ 18 и диоды 10 и 11, а конденсатор 7 - че рез резистор 5. При достижении напряжения на конденсаторах 8 и 9, близ. кого к О, - выходному напряжению выпрямителя 4, датчик 14 состояния защиты выдает сигнал логической единицы, по которому сигнализатор 15 выключается, что свидетельствует о готовности защиты к работе. Выходной сигнал логической единицы датчика 14 поступает на таймер 17, но 30 он не включается, так как реагирует на спад входных импульсов, элемент НЕ 6 инвертирует сигнал и подает на элемент ИЛИ-НЕ 19 логическийноль; если с выхода датчика 25 ава- З 5 рийных режимов сигнала нет, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 формируется логическая единица, т.е. снимается запрет на изменение триггера 20. При подаче логического нуля на 40 -вход триггера 20 например, нажатием кнопки 22 "Пуск" ) на его выходе появляется логическая единица, в результате чего сигнализатор 23 вык- лючается, система управления 24 на чинает формировать импульсы управления на тиристоры выпрямителя 1 и автономного инвертора 3, и преобразователь частоты вступает в работу.При возникновении аварийного ре жима в преобразователе частоты (например, при срыве инвертирования) датчик 25 аварийных режимов формирует аварийный сигнал, включаютсятиристоры 12 и 13,и блокируется работа системы 24 управления за счет подачи с выхода элемента ИЛИ-НЕ 19 логического нуля на Й -вход тригге= ра Ю, после чего он опрокидывает - ся в состояние логического нуля. Этот сигнал запрещает работу системы 24 управления,и включается сигнализатор 23, что свидетельствует о возникновении аварийного режима в преобразователе частоты. После включения тиристоров 12 и 13 конденсаторы 8 и 9 через тиристор 12 соединяются последователно, напряжения их складываются, и своим разрядным током они гасят тиристоры выпрямителя 1 по цепи конденсатор 9-тиристор 13-тиристоры выпрямителя 1-конденсатор 8-тиристор 12-конденсатор 9. После выключения тиристоров выпрямителя 1 конденсаторы 8 и 9 перезаряжаются по цепи конденсатор 9-тиристор 13-дроссель 2-тиристоры инвертора 3-конденсатор 8-тиристор 2-конденсатор 9. При уменьшении напряжения на конденсаторах 8 и 9 до нуля, выключается тиристор 12, а конденсаторы 8 и 9 перезаряжаются далее на обратную полярность соответственно через диоды 10 и 11. При переходе через ноль тока перезаряда выключается и тиристор 13.При включении тиристора 12 по сигналу датчика 25 напряжение на нем резко падает и датчик 14 выдает сигнал логического нуля. По спаду выходного импульса датчика 14 включается таймер 17, сигналом которого ключ 18 размыкает цепь заряда конденсаторов 8 и 9 на время, определяемое выдержкой таймера 17, которое выбирается заведомо больше максимального времени работы защиты. В резуль - тате исключаются потери в резисторах 5 и 6 во время работы защиты, а также повышается надежность выключения тиристоров 2 и 13 за счет исключения протекания через них постоянного тока от выпрямителя 4 при разрыве его выходной цепи.Кроме того, при появлении логичес кого нуля на выходе датчика 14 сос" тояния защиты происходит включение сигнализатора 15, свидетельствующее о включении тиристора 12, Логический ноль с выхода датчика 14 инвертируется элементом НЕ 1,6 и подает. ся на элемент ИЛИ-НЕ 19. Присутствие логической единицы хотя бы на одном входе элемента ИЛИ-НЕ 19 вызывает появление логического нуля на ее выходе, который запрещает опрокиды1261068 ь Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 5241/55 Тираж 631 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,5вание триггера 20 из состояния логи ческого нуля на его выходе, а значит, работу системы 24 управления преобразователем до выключения тиристора 12 и полного заряда защитных конденсаторов 8 и 9.После окончания времени выдержки таймера 17 снимается сигнал с ключа 18, и он замыкает цепь заряда конденсаторов 8 и 9, которые начи о нают заряжаться от выпрямителя 4 через резисторы 5 и 6 и диоды 10 и 11. При достижении напряжения на конденсаторах 8 и 9, близкого к 0,1 датчик 14 состояния защиты выдает 1 сигнал логической единицы, т.е. снимается запрет на пуск преобразова - теля, при этом выключается сигнализатор 15, что свидетельствует о готовности защиты к работе. Пос ле устранения причин аварии и подаче на Ь -вход триггера 20 сигнала логического нуля кнопкой "Пуск" 22, этот триггер опрокидывается в состояние логической единицы на его 25 выходе. В результате сигнализатор 23 выключается, а система 24 управления начинает выдавать управляющие импульсы на выпрямитель 1 и инвертор 3. ЗОВыпрямитель 4 и конденсатор 7 совместно с резистором 5 образуют цепочку, позволяющую также демпфировать перенапряжения, возникающие в сети.35При подключейии тиристора 13 к отпайке дросселя 2 уменьшается крутизна нарастания тока защитных конденсаторов 8 и 9 через тиристоры выпрямителя 1 и тиристоры 12 и 13. В случае снижения напряжения на конденсаторах 8 и 9 ниже установленного порога срабатывания датчика 14 состояния защиты последний выдает сигнал логического нуля, запрещающий работу системы 24 управления при этом включаются сигнализаторы 15 и 23 и преобразователь отключается снятием (блокированием) управляю- о щих импульсов без срабатывания защиты, а повторный пуск его может быть осуществлен только после заряда конденсаторов 8 и 9 до напряжения О Преобразователь частоты с защитой, содержащий подключенный к сети переменного тока трехфазный мостовой управляемый выпрямитель, выход которого через входной дроссель соединен с входом автономного инвертора, неуправляемый мостовой выпрямитель, выход которого подключен к первым . выводам первого и второго резисторов, систему управления преобразователем частоты, датчик аварийных режимов, выход которого подключен к управляющему входу защитного тиристора, и два защитных конденсатора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и КПД, он снабжен дополнительным тиристором, двумя диодами, ключом, таймером, датчиком состояния защитного тиристора, элементом НЕ, элементом ИЛИ-НЕ, триггером с установочным резистором, двумя сигнализаторами и кнопкой "Пуск, причем два диода вместе с двумя защитными конденсаторами образуют мостовую схему, в однуиз диагоналей которой включен защитный тиристор, а другая диагональ моста через дополнительный тиристор подключена к выходу мостового управляемого выпрямителя, входдатчика состояния защитного тиристора подключен параллельно защитномутиристору, а также к второму выводупервого резистора и выходу ключа,вход которого подключен к второмувыводу второго резистора, выходдатчика состояния защитного тиристора подключен к управляющему входу ключа через таймер, а к входампервого сигнализатора и элементаНЕ - непосредственно, выход элемента НЕ подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к Р -входу триггера, Я -вход которого соединен с кнопкой "Пуск", авыход - с управляющим входом системы управления преобразователем ивходом второго сигнализатора, приэтом управляющий вход дополнительного тиристора и второй вход элементаИЛИ-НЕ подключены к выходу датчикааварийных режимов.