Способ защиты преобразователя, снабженного демпфирующим конденсатором, от импульсных перенапряжений

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) 111) 51) 4 Н 02 Н 7/12 О ТЕНИ ьсного пефирующийсновной ти сес о института ви Е, Защитаователей, -50,рис.3.2СССР1981,Фиг. 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ НИЕ ИЭОБ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ,СНАБЖЕННОГО ДЕМПФИРУВЦИМ КОНДЕНСАТОРОМ, ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой преобразовательной технике, Целью изобретения является повьппение надежности. Во время воздействия импулренапряжения заряжают демпконденсатор (ДК) 5 через ористор 4, Измеряют ток заряда ДК 5элементом 6 и сравнивают его с заданным пороговым значением. В то жевремя измеряют напряжение на ДК 5 спомощью делителя напряжения на резисторах 13, 16, сравнивают его сзаданным опорным напряжением и приих равенстве разряжают ДК 5 до нулевого значения с помощью разрядного блока, выполненного на резисторе 11 и тиристоре 12, в случае,если измеренный ток меньше заданно"го порогового значения. В результатимеется возможность для уменьшениявеличины напряжения на ДК 5 без опасения незапирания основного тиристора 4, т.к. разрядный блок подключается только при запертом состоянииосновного тиристора 4. 2 ил.Изобретеие относится к силовой преобразовательной технике, а име- о к защитным схемам преобразователей постоянного напряжения от импульсных перенапряжений, и может 5 быть использовано в системах вторичного электропитания, где напряжение первичного источника имеет значительные, до (10-50)Е, импульсы помехи существенной энергоемкости, а- пример н бортовой сети локомотивов железнодорожного транспорта.Целью изобретения является повышение надежности.На Фиг.1 изображена временная15 диаграмма действий способа защиты; а Фиг,2 - схема устройства защиты, реализующего способ.На временной диаграмме (фиг.1) приведены эпюры: П, - напряжение на20 демпфирующем конденсаторе; , - ток через,цемпфирующий конденсатор; ток через разрядное устройство.Устройство защиты (Фиг.2) содержит шины питания - плюсовую 1 и минусовую 2, подключенные к источнику питания П, и к преобразователю 3, Между шинами 1 и 2 включена последовательная цепь, состоящая из основного тиристора 4, демпфирующего концесатора 5 и токоиэмерительного элемента б, н качестве которого может быть использован трансформатор тока или другой элемент (н частности резистор). Управляющий электрод тиристора 4 соединен с выходом компаратора 7 перного порогового элемента 8, входы которого подключены к источнику первого опорного напряжения Н и через делитель на резисторах 9 и 10Д 111 щ к шинам 1 и 2 питания. Точка подключения тиристора 4 к конденсатору 5 соединена через ограничивающий резистор 11 с анодом дополнительного тиристора 12 (цепь 11, 12 играет45 роль разрядного устройства, а также через первый резистор 13 делителя напряжения второго порогового элемента 14 - с неинвертирующим входом компаратора 15, первым выводом второ 50 го резистора 16 того же делителя напряжения, коллектором выключающего транзистора 17 и первым выводом замедляющего конденсатора 18. Вторые выводы резистора 16, конденсатора 1855 и эмиттер транзистора 17 подключены к шине 2. База транзистора 17 соединена с выходом порогового элемента 19, вход которого подключен к точкесоединения демпфирующего конденсатора 5 и измерительного элемента 6 (квыходу токоизмерительного элемента),Работа устройства н отсутствии импульсов перенапряжения и защита преобразователя 3 при воздействии импульсов перенапряжения происходятследующим образом,При отсутстнии импульсов перенапряжения демпфирующий конденсатор 5,ранее заряженный, заряжается токомутечки основного тиристора 4. Напряжение на нем увеличивается и черезвремя й достигает значения Ц, , ко.торое. через коэффициент пропорциональности, определяемый делителемна резисторах 13 и 16 второго порогового элемента 14, равно напряжениюпервого источника опорного напряжения Ц, , Тогда срабатывает компаратор 15 и его выходным сигналомоткрывается дополнительный тиристор12, Демпфирующий конденсатор 5 Форсированно через ограничивающий резистор 11 разряжается на времяСледовательно, в процессе работы припомощи компаратора 15 измеряется напряжение на конденсаторе 5 возрас 9Утающее за время 1 з до напряжения Пг "Ун момент сравнения, когда П, = По 2при помощи выходного сигнала компаратора 15 включается разрядное устройство (элементы 11 и 12), Конденсатор 5 разряжается до нулевого напряжения. При отсутствии разрядного устройства 11, 12 конденсатор 5 заряжа- .ется до напряжения Е (пунктирнаялиния,. Фиг.1).Таким образом, имеется возможность для осуществления уменьшениявеличины разрядного резистора, т,е.для уменьшения резистора 11. В этомслучае время разряда конденсатора 5может быть сделано пренебрежимо малым по сравнению с длительностью остальных процессов работы схемы.В момент времени , (Фиг,1) нашинах 1 и 2 питания появляется импульс перенапряжения. Первый пороговый элемент 8 включает основной тиристор 4 и демпфирующий конденсатор5 начинает заряжаться. Ток его заряда в этом случае значительно большетока заряда от тока утечки тиристора 4 (соответственно Т и 1, ).Когда ток заряда конденсатора 5 достигнет величины порогового значения(Т, на эпюре з фиг,1), то через пороговый элемент 19 открывается выключающий транзистор 17. Этим исключается открывание дополнительного тиристора 12, так как напряжение на неинвертирующем входе компаратора 15Эстановится малым и остается такимнесмотря на то, что напряжение наконденсаторе. 5 увеличивается по мереего заряда,10Замедляющий конденсатор 18 служит для предотвращения открыв ниядополнительного транзистора 12 приоткрытом основном тиристоре 4. Фронтнарастания напряжения на демпфирующем конденсаторе 5 при его заряде отимпульса перенапряжения достаточномал, и интегрирующая цепь из эле-ментов 13 и 18 с постоянной времениК, С не дает возможности компаратору 15 переключаться во вклювенноедля тиристора 12 состояние. Схема свыключающим транзистором 17 позволяет более надежно запретить включение25дополнительного тиристора 12 во время воздействия импульса перенапряжения,Таким образом, напряжение зарядадемпфирующего конденсатора 5, образованное током утечки основного тиристора 4, не увеличивается вьппе заданного уровня Б, и через времяС демпфирующий конденсатор 5 форсированно за время 1, (относительно малое) разряжается до нулевого напряжения.Если ток заряда демпфирующего конденсатора 5 не превышает пороговогозначения 1, , то любое имеющееся наконденсаторе 5 напряжение (по дости- фФ жении нормы Г., ) разряжается надополнительный тиристор 12, Если токзаряда превьппает норму Т, , то до 3полнительный тиристор 12 включаетсятолько после уменьшения этого токадо заданной нормы.Следовательно, в предлагаемом устройстве, реализующем способ, имеется возможность для уменьшения величины напряжения на демпфирующем конденсаторе 5 без опасения незапирания основного тиристора 4, так как разрядный блок (элементы 11 и 12) подключается только при запертом состоянии основного тиристора 4.Формула изобретенияСпособ защиты преобразователя,снабженного демпфирующим конденсатором, от импульсных перенапряжений,заключающийся в том,что во времявоздействия импульсного перенапряжения заряжают демпфирующий конденсатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повьппения надежностиработы, измеряют ток заряда демпфирующего конденсатора, сравниваютего с заданным пороговым значением,измеряют напряжение на демпфирующемконденсаторе, сравнивают его с заданным опорным напряжением и при равенстве измеренного и заданного опорного напряжения разряжают демпфирующий конденсатор до нулевого значения в случае, если измеренный токзаряда при этом меньше заданного порогового значения,1295476 ставитель О.Мещерякова хред В, Кадар едактор И,Никол Кор В.Бутяга каз 624/ Тираж 619 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д