Устройство для контроля и защиты вентильного преобразователя

Изобретение относится к силовойпреобразовательной технике и можетприменяться в устройствах контроля,защиты и диагностики полупроводниковых преобразователей. Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей эа счет предпускового контроля и индивидуального диагоностирования вентиля.На фиг.1 показана функциональнаясхема устройства; на фиг.2 " временные диаграммы сигналов, поясняющиеего принцип действия (индексы напряжений совпадают с позиционными обозначениями элементов фиг.1, на выходахкоторых присутствуют показанные напряжения). 20Устройство для контроля и защитывентильного преобразователя (фиг.1),содержащего выключатель 1 питаниясиловой части преобразователя, выпрямитель 2, сглаживающий дроссель 3, 25коммутирующий дроссель 4, конденсатор 5, нагрузку 6, управляемые вентили 7-9, диоды 10-12, демпфирующие цепи на элементах 13-18 и блок 19 управления с входом разрешения пуска, вклю чает в себя датчики 20-22 состояниявентилей в виде оптопар, входы которых через резисторы 23-25 подключенык вентилям, источник 26 питания, через резисторы 27-29 связанный с выхо 35дами оптопар и индикатором 30 неисправ-ности, детекторы 31-33 среднего значения напряжения, на входах оптопар,управляемые ключи 34 и 35, датчик36 напряжения на конденсатор 5, элемент 37 задержки, релейный элемент/38, элемент 39 памяти, логическийэлемент ИЛИ-НЕ 40, причем индикаторнеисправности содержит светодиодныеэлементы 41-43 индикации, последовательно с входами оптопар включенырезисторы 44-46, управляющие переходытранзисторов оптопар зашунтированырезисторами 47-49, а параллельно входам детекторов 31-33 среднего значе 50ния напряжения включены резисторы 5052, образующие делители напряжениявместе с резисторами 23-25, Управляющий вход ключа 34 связан с выходомэлемента ИЛИ-НЕ 40, а контакт второго ключа 35 механически связан с вы 55ключателем 1.Устройство работает следующим образом,При .замыкайии контактов- выключателя 1 на выходе выпрямителя 2 появляется постоянное напряжение, от ко-. торого по цепи дроссель 4 - нагрузка 6 - дроссель 3 заряжается конденсатор 5, одновременно подается пита-ние в выходные цепи оптопар 20-22 от источника 26 через ключ 35, В момент е (фиг,2) напряжения на вентилях 7-9 нарастают до уровня, при котором транзисторы 47-49 оптопар 20- 22 насыщаются и на их коллекторах устанавливаются низкие уровни напряжения, соответствующие исправному состоянию всех вентилей. При этом на выходе элемента ИЛИ-НЕ 40 устанавливается высокий (единичный) уровень напряжения, включающий ключ 34,. Датчик 36 напряжения на конденсаторе 5 выдает сигнал, пропорциональный постоянной составляющей напряжения, после нарастания выходного сигнала элемента 37 задержки в момент й переключаются в единичное состояние релейный элемент 38 и элемент 39 памяти, а сигнал разрешения пуска поступает на блок 19 управления.После этого импульсы, формируемые блоком 19 управления, поступают на вентили 7-9 преобразователя, эа счетпериодического переэаряда;. конденсатора 5 через включенные вентили, дроссель 4 и нагрузку 6 в последней формируются импульсы выходного тока, На интервалах включенного состояния вентилей (С 4 - 1 ) к ним приложено прямое напряжение, по амплитуде в несколько раз превышающее напряжение выпрямителя 2, а по среднему значению равное этому напряжению. Амплитуда импульсов напряжений на вентилях П 8,15,0 о (фиг,2) зависит от режима работы и параметров схемы, в частности при,частотном регулировании может изменяться в несколько раэ, в то время как среднее значение этих напряжений всегда постоянно и равно напряжению выпрямителя, деленному на число последовательно включенных вентилей. Поэтому на входы оптопар в любом режиме работы преобразователя, в том числе и предпусковом, с выходов детекторов 31-33 среднего значения поступают одинаковые сигналы постоянного тока.В случае неисправности вентилей в виде их короткого замыкания, пробоя, потери класса нли самопрочзволь36921 516 ного включения резко снижаются или пропадают сигналы на выходах соответствующих детекторов 31-33 среднего значения напряжения, а на выходе соответствующих оптопар появляется вы- сокий уровень напряжения, включающий соответствующий светодиодный элемент индикатора неисправности. Одновременно появляется низкий уровень напряжений на выходе элемента ИЛИ-НЕ 40, запрещающий прохождение сигнала через ключ 34, Размыкание ключа 34 имеет различные последствия в зависимости от момента наступления до пуска или во время нормальной работы.Рассмотрим работу устройства в предпусковом режиме при неисправности например, вентиля 9 (нижние черты диаграммы фиг.2), Если вентиль 9 потерял класс, то после подачи силового питания в момент й происходит его самопроизвольное включение, в результате чего исчезает сигнал на выходе детектора 33 среднего значения напряжения, выключается транзистор оптопары, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 40 появляется нулевой сигнал, размыкающий ключ 34, Вследствие этого на вход элемента 39 памяти сигнал от элементов 36-38 не проходит и пуск блока 19 управления запрещается. Светящийся элемент 43 индикатора 30 неисправности диагностирует отказавшийся вентиль.Таким образом, устройство обеспечивает предпусковой контроль и диагностирование состояниявентилей, а . также защищает преобразователь от запуска при неисправных вентилях.Если отказ вентиля произошел уже после пуска блока управления, устройство выдает сигнал неисправности на соответствующий индикатор, предупреждая оператора. Вопрос об отключении преобразователя в этом случае должен решаться оператором в зависимости от конкретных обстоятельств: количест ва неисправных вентилей и возможного ущерба, причиняемого вследствие внезапного отключения нагрузки, При необходимости выход элемента 40 может быть подключен к исполнительному органу защиты, в этом случае произойдет автоматическое отключение преобразователя при отказе хотя бы одного вентиля.Ключ 35 в цепи питания оптоцар 20- 22 и индикатора 30 устраняет ложное 10 15 й20 25 30 35 40 45.50 55 свечение элементов индикатора 30 приотсутствии питания силовой схемы, когда на входах оптопар отсутствует сигнал. Механическая связь ключа 35 с выключателем 1 питания силовой схемы обеспечивает одновременность подачи питания на индикатор 30 и контролируемые вентили 7-9Формула изобретения1. Устройство для контроля и защиты вентильного преобразователя снабженного блоком управления, Сглаживающим дросселем и цепью из последовательно соединенных вентилей, включенными между первым выводом для подключения нагрузки и соответственно первым выводом питания и вторым выводом питания, соединенным с вторым выводом для подключения нагрузки через включенные последовательно коммутирующие дроссель и конденсатор, содержащее датчики состояния вентилей, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные резистор и вход опто- пары, индикатор неисправности, вы-, ключатель питания силовой части преобразователя и источник питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, введены детекторы среднего значения напряжения по числу вентилей преобразователя, два ключа, датчик напряжения, элемент задержки, релейный элемент, элемент памяти и элемент ИЛИНЕ, индикатор неисправности выполнен многоэлементным с числом элементов индикации по числу вентилей, причем датчик напряжения предназначен для подключения к коммутирующему конденсатору и через элемент задержки, релейный элемент и первый ключ соединен с входом элемента памяти, выход которого предназначен для подключения к входу разрешения пуска блока управления, управляющий вход первого ключа подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, входы которого через соответствующие элементы индикации индикатора неисправности подключены к выходам оптопар соответствующих датчиков состояния вентилей, выходы которых через второй ключ подкпючены к источнику питания, а входы датчиков состояния вентилей через соответствующие детекторы среднего значения напряжения предназначены для подключения к соответствующим вентилям,1636921 2, Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что второйключ механически связан с приводом г,Составитель В.Широкоедактор А.Г 1 отыль Техред Л.Олийнык ректор С.Шекмар 20 Тираж 383 Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС -35, Раушская наб., д. ч/5 Госуд енно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул, Гагарина,10 Пр венного комитет 113035, Москва,выключателя питания силовой частипреобразователя.