Устройство для защиты тиристорного преобразователя от минимального напряжения с выдержкой времени

СОЮЗ СОВЕТСНСОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУБЛИН 750 9 2 Н 7,1 НИ ИДЕТЕПЬСТВУ ВТОР СНОМ Я ЗАШИТЫ ТИАЗОВАТЕЛЯ ОТ РЯЖЕНИЯ С ВЫэлектротех льной тех о в систе а для авто ия при по ится к разовате ользован инвертор включен ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств(56) Техописание и инструкция по эксплуатации электропривода комплектного тиристорного серии ЭКТ ЗЭИ 099.256 ТО, схема электрическая 6 ЭИ. 369.610.Авторское свидетельство СССР1213936, кл. Н 02 Н 7/12, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛ РИСТОРНОГО ПРЕОБ МИНИМАЛЬНОГО НАП ДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относ нике, а именно к преоб нике, и может быть исп ме защиты автономного матического повторного садках сети для электропривода переменного тока. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства для защиты. Поставленная цель достигастся посредством обеспечения надежного запуска КБ-триггера 13 при глубоком понижении напряжения сети, во время которого питание элементов системы 1 равлени не снизилось до нуля из-за конечного времени разряда источника пигания 1 и КС-цепочка 8 может вырабатывать неполноценный (нулевой) импульс из-за наличия остаточного напряжения на конденсаторе КС-цепочки 18 за счет формирования одновибратором 5 запускаемым компаратором 4, импульса конечной длительности, открывающего ключ 6, полностью обнуляюгцсго сои питания 1.При этом обеспечивается четкий запуск Ж К 8-триггера 13 О,-импульсом с кондснсатоКС-цепочки 18 четкое сраоатыванис К 8-триггера 13 в момент появления напря- аваев жения сети через время, меньпес устинов- % е ленного, за счет подачи на К-вход К 8-триггера 13 уровня 1 через пороговый блок 11 Р и ключ 12. 1 ил.9 вев,5) Э,1)(Л РОПРР 1 ВОДЗ ЦСМСЦЦОГйОКЛ.с 1 3 изОО)ст("ци я цйвь и(.3(и( ц ы,(ис- С Т рс 100 ТЫ "Ср 0 С ГВЛ .С,Я )с) ц)ИТ 3.1 Ст(ЖС црсд(.Тс 1 З,СНЛ Г.31)СЦ)3 цс)Л Ь- с)Я с Х(1 зззст)031 ТВЛ35;Зс 1 ЦЗТЬ) ТцИ:. п)рцй й 1)сбра)зозстсг)51 йт миц им с),1 ц(Г) ЦГЦПЯЯ(СЧ)3 Я С 1 ЗЫД(.ЖКГ)И ЗРСМ(Ц:3.) ПРОИСВО,;Я ЗЗ Ц,ИТЫ СОСТОИТ ; ИС 0). ПИКЗ 1 ПИТЗИ)НЕГО Няцр 5 ЖСН)53, ИС 0 ИИКЫ 2 й;0)ЦОО ЗЦР 5 ЖСЦИ 5. )ЗЫХйзЫ КОй)ЫХ Нй- (ОС Р 13 СЦ 1 К,ифф(.РСЦ,Ис),1 И 1 Ь 1 М ЗХО,ОЗ ЦЕР йВОРИ 0 кох 1,с)РЯтйРОВ 3 и зз. Ийс,ц .0 ЗЗГЛЬЦО СОС)3 ЦСЦЦ 1 Х ОТЦОСИТЕ,1 ЬЦО ВЬХОК(Х ЛЕрс 1:)Ы 4, й,)О 5 б;)я 10)с 1, КЛОсс зд, цйдс О(.;)11 сц П 01 О цяряг 1 ГС,ЬИО )ГО НИКМ 1 П ЦтсК ЦСО Цс) Ц Р 5 Ж(.И 151 ПОС,3 СДО)с)ТСЛЬЦГ) Л)С,1) ЦС.ЫХ ОТЦОС ИТС,Ь 0 1 ЗЫ ХОДЫ КОМ 3)с)- згйРЛ 3 ЗажОРИтяЦОГО ЭЕС,"СИПЯ 7, ВЫПОЛИнпоО, ЛИ РР)Ъ)СР, В ВИДС ЛОиЕ(.КОЦ СХСМЬ с 561,111 13, ключл 8, резистора 9 Вы(РЖС) В)(з)1(.ЦИ, з СР)КИЗЯ 1 ОЦСГО Кйн,СЧСЗ. йЛ . ), 1 ОР 01 ОБОГ) ОГЗОКс 1 1 1, КК3 11( .) - т зр ц 3) р с) 1 3, ц О с с,О )3 3 те(ьО с 0 с,и г 1 с. ц,3 ях н13015 С,тОН 1 с ц 11 уск 15, ООЦ 351 , йКЗ К(ТОРЫХ СО(,ЕИ)С Цс С Ос)Ц(И Тйсп(ОЙ ( - ;)ни,ОВ 1 и 2 цизк)1 цсю и ОИОрц;)Гй цлзр 5 Ж(.ц и СООТВСТСТВСННО, КЛйсц 1 16, цйдСО(- Д)3)3(.)НО 0 СИ,зз 3 йС)ЦИсЛЬЦОЙ ТОКОИ К)3цк)11 йц 1-с ц ПО 1 ЕццИЫ.ИцОс КОИ 3)С 351:)3),с) 30 Ц 33 Х РСЛИС ГОРс 1 С) 511,СРРККЦ ВР(.- 1 с 1:( идржВ зйц)СГО кйцзсцсс)0)е)О, и - )с ГОРс7 зкг к)сццйГО мс жДУ пйтс 3 Ц 13,11- .О.й 1(й. кцйцкц 1 ск 1 ( Втйз)ь 1 м )5 О- .3 3 Зс)ЖОРЛ Р 1101 й Э, )(СИ 13 Я ) . 1",СКС)13033 Зт(Г) ц РЗй Ц.1 Г(.-1 ззсцйс)к)1 с(, йбц)353 ТО Кс 1 )СЗ 1 ОВ КН)1)ОИ СОС;И ЦСЦЗ (. ВОДОзГ)з Гз.,) ы 1 ). фйр) з ирйззтс,1 я 19 1 м ц ),1 ьс й 3, ;О) к,пз)зсццйго з 1 ж,з )Входм Омц;Ры о)эз 3Входом 8) 18-трцггсрл 13 уил:п(.ля- О)мирйцл Гся 20, цдсйсдРзц 3 цйгйз к прямому зь;,0.у 1 х К,)-)р)33 гр 3 13.1(. Чцц К 1 ПГЗ 1 цсСОЯНР 5 ЖСИЯЭй ОЙ зс Ц,) НССТс 10)1)ИЗЦРОВЫЦП 1) 31)О)0(1)3; - В). 15.13 РЯ "1 Ч(.Г 1 з (. МЛГЫЗ 13 ПЗ 1 ьз.213 И 51 З 1 Цс 3 5 А Хйд(, ЗЕ) ИТс 1 НЗЬ)3 Ср(.:3 (СТСВОИ Трс)НСфй.:сзп)0 К) С)013 Ц 5 . Т. ( С .ЗЛ зСРЖ ХОР О ГЦОС и (,.: .0 3 з. )С 11 5 ВХОДОГО 1 Я 1 Р 51 ЖС.1 И 5.1 ОХ с 1)1 ГОР 1 3 И сс 1 с 1 Р 5 ЖС 1 И 53 1 РС 1 Сс 1 В - ,15101 (об)йи 0011 цыс йпсряциоц),ыс ,си,ит(.- , И, ВЬ.01)сз К)С ПСРЫ ЦИЮ (.Рс 1 В 3( 1 ИЯ ВХО,- ЦЬ Х Сц Г);с 1,ОВ ПО йк", 1 Г 1 Ц Ц ЗПР 51 ЖСЦИЮ. ( ДНОВ) Озрс 3 0 ), фОр 3 ирйвс 1 Г(.ль 1,. импугьсйв НР.сс сЗл 5:отОб3 с УкйРотитсли (фйРЗ 3)РоВзтлц) 3 зцуеь 033 оцредсленцой З)ит,1,30(ТР, ре 111)у 01 д)С. 1 с НСрНЫдь) Няц,.)53 ЖЕНИЯ компараторов 4 и 3 Напряжения соответственно из отрицательного ,пулевого) уровняВ ПО Ожнтс,з)ьньй, И ВЫПОГЦЯЮТСЯ ООЫНО Нс( логических микросхемах. Одновибратор 5 зацитац от отдельного источника питающего цыцряжеция, имсо)пего постоянную времени р я 3 р 51 д с 1 б О л ьц у 0, ч е.1 источник 1 и и та ю щс.о цацря)кения. Мажоритарный элемент 7 с тремя входыми представляет собой логический блок, Выдающий сигнал 1 ца выходе при наличии нс мене двух сигналов 1 12 входах, и можт оть реализован на логических элементах. Ключи 6,812 и 16 представляют собой бесконтактные коммутирующие тразисторцыс элементы, управляемые током или няцряжецием, обеспечивающиесредачу входного сичала или запрет се црохождеция ця выход (выполняются обы цю или нз интегральных элсецгзх, например ца серии К 561, или эГ) нз полевых трыцзисторах). Й 8-триггер 13представляет собой элемент памяти с двумя упрявляющими входзми К и 8, управляемый уровнем 0 или 1 (для данного случыя уровнем сигнала О), и выполнен тякже ца интегральных элементах. Усили-сль-формировягсль 20 предста 5 яет собой набор силовых транзисторных ключей (например, нз составных транзисторах КТ 829), которые управляют различными исполнительными элемеггами (типа реле оцтронов, коцтыкторов и т. д.) от формирователей ЗОцмпульсов различной длительности и с различной задержкой, запускаемых в момент переключения 1 х 8-тр)1 ерЗ 13. Г 1 орйговый блок 11 можст пред:тзвлять, например, в простсйцем случае стабилитрон, наличие Зс)сигнала ца выходе котоого при превышеиц входным сигналом заранее заданного уровня ьчзь)в:ст проводимость ключа 12. Поййовый б 303(. с клюсом 12 мйжет быть ооъедиец в йдиц элемент (цзпример, выЦОГНЕ В ВИДЕ ПОЛСВСГО ТРЯЦ;ЗИСТОРЯ С ИЗО ЛИРОВЯЦЫМ ЗТЗОРОМ ( ОГРЕДЕЛЕНЦЫМ УРОВНСМ ОТСЕ 1 КИ, ЗЛДЯВЫСМЫМ ТОКОМ НЗ ПОДЛожку НОЛЕВОГО трЗНЗстора). 1 Х 3 ос 12 ООЫЧ- цо подгружсц ца со ротивление (является с)Х 1 ИТТСрцЫМ ПОР)Йр)т.звсззз ), ЧТОбЫ В ОТССТ- стзие его проводимости цы входе с К 8-триггс,)а 13 был .Ззфиксирован нулевой потецИ 1,1.УстроРс Во работа(т следующим образом.31 р)3:)о яс)с напряжения собственныхнужд ца тристорцый преобразователь появляются напряжения ца выходах источников 1 и 2 цптзю;пего и опорного напряжений соответственно. ТЕ)к кзк обычно з нормальном рабочем состоянии выставленное на- цр 5 ЖЕНИС ИСТОсНИКс) 1 ПИТЗЮЩЕГО НяГряЖЕ- ция богн)е величины уставки источника 2 )цйзНОГО цяпр 5 же 3 ия, то кймГ 121)атйр 3 находится в состоянии 1 щ) В.ходу. )с 8-триггер 13 Находится в состояции О, так как ключ 8 ззкрыт, удсржизающий конденсатор 10 раз ряжец, пороговый блок 11 закрыт, ключ 12 закрыт и ца установочном входе К К-триггера 13 присутствует О потенгиал. Нз выходе мажоритарного элемента 7 0 потенциал, так как с выхода ицвертора 17 и с прямого выхода К 5-триггера 13 подаются уровни напряжения О. Г 1 ри краткоременном нажатии кнопки Пуск КЯ-триггер 13 пер;кидывается в состояние 1 за счет подачи сигнала 0 к входу , так как удерживающий конденсатор 10 быстро заряжается до уровня 1 (во время нажатия кнопки) через открытый ключ 8 от источника 1 питаюцего напряжения. Ключ 8 открылся уровнем 1 с выхода мажоритарного элемента 7, так как при нажатии кнопки Пуск ца его вход подаются две 1 с выхода компаратора 3 и с выхода ицвертора 17. При достижении напряжения на удерживающем конденсаторе О уровня срабатывания порогового блока 11 последнее открьвает ключ2, и на выходе КЯ-триггера 13 появляется уровень(напряжение источника 1 питания). Герекидывание КЬ-триггера 13 в состояние 1 вызывает срабатывание усилителя-формирователя 20 согласно заданном режиму включения, что приводит к включению тиристорцого преобразователя. При необходимости выкгиочения тиристорного преобразователя необходимо нажать кнопку Стоп, что вызовет открывание ключа 1 б, через который удерживающий конденсатор 10 быстро разрядится, пороговый блок 1 выключится, ключ 12 закроется, ца входе К КЯ-триггера 13 появится сигнал 0, К 5-тригер 13 перекинется в состояние О, ключ 8 запрется, так как на выходе мажоритарного элемента 7 сигнал 0. Напряжение уставки источника 2 питающего напряжения выставлено так, что при понижении питающего напряжения больце, чем на 15%, напряжение источника 2 опорного напряжения болыце напряжения уставки источника 1 питаюцего напряжения и компзратор 3 переключится в состо 5 цие 0. 11 оэтому при кратковременных посадках напряжения (например, болыце 15 Я, цо меньше 70 Я) появляющийся сигнал 0 на выходе компаратора 3 переключит КЯ-триггер 13 в состояние О и тиристорный преобразователь выключится, т. е. выключится силовой автомат, прекратится подача питания на выходные формирователи импульсов управления автономным инвертором, по сигналу сеточной зашиты прекратится подача импульсов управления выпрямителем. При этом допустить продолжение подачи управляющих импульсов на автономный инвертор и выпрямитель в тиристорном преобразователе частоты нельзя при напряжении сети ниже 15 Я, тзк как в этом случае неизбежны пропуски, помехи по епям формирования управляющих импульсов, что вызовет аварийные режимы в автономном инверторе. При восстацовлеции питающего цзцряже О 5 20 25 30 35О 45 50 55 ция,о номинал.ц го з 1 гачеция комр 1 тор 3 переключи гся цо выходу в состояние 1, по,0 ките,ыый перец:1 д ц;1 пряжения комп,рзтора 3 (из состояния 0 в ) вызовет появление ца выходе формирователя 1 с узкого цслевого импульса, который по входх переключит К -триггер 13 в сосгояцие 1 и тиристорцый цреоорззоцатель зствть автоматически вкл:Очится по зздаццой послсовательцости включения без нажатия кнопки Г)сск. Таким Образом произой;ст авто. матическое повторное включение при кратковременных импульсцых неглубоких посадках напряжения сети. При глубоких посадках напряжения сети (например, болыце 70 Я;1., ) компаратор 4 переключится состояние 0 (его напряжение уставки выставлено, например, на напряжение О,ЗЮ), сигилом О запустит одновцбрзтор 5, который запитац От отдельного источника питания с больпей цостояццои времени, чем источник 1 питаюцего напряжения. Одновибрзтор 5 вырабатывает короткий импульс (длительностью 0,20,5 с), который открывает клоч 6. быстро и полцостью рззряжзкгци источник напряжения. Таким образом, цз всех элементах дзнцого устройства напряжение питания становится равным цул 0. Аналогично все произойдет и цри полном пропадании напряжения сети в течение мецыце установленного времени (например, не меньше 3 с.). Тирцсторный преобразователь выключится, все обесточено, но на удерживающем конденсаторе 10 сохранится потенциал 1, тзк кзк постоянная времени разряда т-КС рзвцз 3 с, где Крезистор выдержки времени, 3 С - у.ержцвзкэцц 1 конденсатор 10. )хоцденсзто 1 О в течение времени вьшержки постецен 10 разряжается н 1 резистор 9, ц в кОце сстИОвлецц 010 времени (3 с) цацр 51 жецце ца коц,ецсзторе 10 еще больше уровня срзбапгывация ИОООГОИОГО Олок 11. При п 051 влецци пцт 110- щсго цзпряжеция (через время меньше 3 с) нз вхОд 1 К:- григ ерз 13 чсрс 1 Отк ыты Й клоч 12 пороговым блоком 11 подзется напряжение питания, т. с. уровень 1, 3 це напряжение цз конденсаторе О, поэтому нулевой импульс по входуК 5-триггера 3 с выхода конденсатора интегрирующей КС-це-, почки 18 переклюцт К 8-триггер 13 в состояние 1 и тирис 1 орный преобразователь таким образом автоматически включится без нажатия кнопки Пук. Удержи ваюши й конденсатор 10 в дальнейшем цзчцет цодзаряжаться от источника 1 питаюцего напряжения, так к 31 щ, 1 нз выхо;Р мажоритарного элемента 7 откроет ключ 8. Если полное пропадание напряжения сети продлится больше 3 с, конденсатор 10 разрядится через резистор 9 выдержки времени до уровня, мецьцс уровня срабатывания порогового блока 11, ключ 12 Оудет закрыт, на входе К К 8-тригера 13 будет нулевой ПОТ.ИИЗ.1 И ЦРИ ВОССТЗЦОВ,1 ЕЦИЦ ПИТ;ЮЦЕГО1307504 ФО 1)л ггла изобретения ВНИИПИ Заказ 1401,Э 1 ираж 619 Под гисное Гроивводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 напр 5 Жения нулеВОЙ импульс с выхода Г)усковой интегрирующей КС-цепочки 18, приложенный к входу 5, це переклочит КЯ-триггер 13 в состояние . Автоматическое повторное включение преобразователя це произойдет. При необходимости обеспечения времени выдержки 3 с удерживаощий конденсатор 10 может быть выбран очень малой величины цри болыцсм резисторе 9 независимо от типа применяемых интегральных микросхем, так как емкость 10 фактически включена ца вход эммитерного повторителя, обладающего большим входным сопротивлением, построенного на ключе 12 и сопротивлении на входе К К 5-триггера 13 (не показано).Таким образом, предлагаемое устройство защиты тиристорного преобразователя от минимального напряжения с выдержкой времени обладает повышенной надежностью работы по сравнению с известным устройством за счет введения второго компаратора, одновибратора, двух ключей, порогового устройства посредством обеспечения надекного запуска К 8-триггера нри глубоком (в днанаЗОНЕ 0 - 0,3 (.1 иоч) ПОНИжсции СЕТИ, ВО время которого питание элементов системы управления не снизилось до нуля из-за конечного времени разряда источника питания и пусковая интегрирующая КС-цепочки может вырабатывать неполноценный (нулевой) импульс из-за наличия остаточного напряжения на емкости за счет формирования одновибратором 5, запускаемым компаратором 4, импульса конечной длительности, открывающего ключ , полностью обнуляющего источник 1 питания. При этом обеспечивается четкий запуск К-трипер О-импульсом с емкости пусковой це почки 18 -- четкое (без появления ложных коротких импульсов ца выходе) срабатывание КЬ-триггера 13 в момент появления напряжения сети через время, меныцее установленного, за счет подачи на К-вход К 8-три)- гера 13 уровня 1 (напряжения питания, а не плавно меняющегося напряжения, как в известном устройстве) через пороговый блок 11 и ключ 12. Кроме того, обеспечена подача ца вход К К-триггера 13 уровня напряжения, всегда меньшего уровня питания, и отсутствие подачи потенциала с удерживающего конденсатора на вход микросхем при отсутствии питания, что гарантирует надежную работу устройства в случае применения интегральных микросхем комплементарных МОП-транзисторных структур, нс допускающих подачу входного напряжения раныне питающего. При применеции данного устройства уменьшаются габариты устройства автоматического повторного включения за счет уменьшения величины емкости при использовании интегральных микросхем с малым входным сопротивлением, например серии Хо 511, так как удерживающая емкость включена на вход порогового устройства, выцолняюгцего роль эмиттерцого повторителя. Устройство для защиты тиристорного 1 О преобразователя от минимального напряжения с выдержкой времени, содержащее источник питающего напряжения и источник опорного напряжения, выходы которых подсоединены к соответствующим входам первого компаратора, последовательно соединенные кнопки Пуск и Стоп, общая точка которых соединена с источником опорного напряжения и источником питающего напряжения, выход которого соединен с входом первого ключа и выводом резистора пуско 2 о вой интегрирующей КС-цепочки, мажоритарный элемент, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора, соединенным с входом К К 5-триггера и входом формирователя импульсов, усилитель-формирователь, вход которого подключен к прямому выходу НС-триггера, подключенному к второму входу мажоритарного. элемента, третий вход которого церез инвертор соединен с выводом кнопки Пуск и с входомКъ-триггера, а выход мажоритарогоэлемента соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого соединен с одним выводом параллельно соединенных удерживающего конденсатора, резистора выдержки времени и второго ключа, другой вывод которых подключен к обшей точке кнопок Пуск и Стоп, к которой также 35подсоединены вывод конденсатора пусковой интегрирующей КС-цепочки, причем общая точка элементов пусковой интегрирующей КС-цепочки и выход формирователя импульсов соединены с входом 5 КБ-триггера, 40 а управляющий вход второго ключа соединен с выводом кнопки Стоп, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, )з цего введены второй компаратор, третий клк)ц, четвертый ключ и пороговый блок, причем входы второго компаратора соединены с выходами источников питающего и опорного напряжений, а выход через одновибратор соединен с управляк)щим входом третьего ключа, включенного параллельно источнику питающего напряжеия, вход порогового блока подсоединен к выходу первого клк)ча, а выход порогового блока подключен к управляющему входу цетвертого ключа, вход которого подключен к выходу источника питающего напряжения, а выход - к входу К К-триггера.