Устройство для защиты преобразователя

СОЮЗ СОЮТСНИХихПУБЛИК 4 Н 02 Н 7/1 л Гъ уг:Ц4 ПИСАН РЕТЕНИЯ ИЗО ИДЕТЕЛ К АВТОРСКОМ го к входом оследоС"юзl ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Л.И.Цьггович(56) Авторское свидетельство СССР У 907677, кл. Н 02 Н 7/12, 1980,Авторское свидетельство СССР У 1156213, кл. Н 02 Н 7/.12, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем управления технологическими процессами. Цель,Л 012447 изобретения - повьппение надежности.Устройство содержит блок диагностирования (БД), автоматический выключатель (АВ) 1, трехфазный силовойтрансформатор 2 с первичными обмотками 3, 4, 5, соединенными в звезду,и вторичными обмотками 6, 7, .8, атакже вентили 9, 10, 11. Вторичныеобмотки 6-8 вместе с вентилями образуют нулевую схему выпрямпения, квыходу которой подключена нагрузка 12.Первичные обмотки 3-5 через контактыАВ 1 соединены с выводами для подключения питающей сети. БД выполнен ввиде трансформатора 13 с обмотками 14-18,генератора 19, подключ обмотке 17, и демодулятора 2 подключенного к обмотке 18 и1244747вательно соединенного с фильтром 21, . в случае выхода какого-либо вентиля ключевым элементом 22, элементом за- из строя путем формирования на выходержки 23 н блоком 24 управлечия дах ключевого элемента 22 и элемента АВ 1, Обмотки 14, 15, 16 через раз" задержки 23 отключающего логического делительные конденсаторы 25, 26, 27 сигнала "1" при увеличении значения включены параллельно вентилям 9, 10, нагрузки трансформатора 13 и уменьше, Указанное выполнение БД и соеди- нии амплитуды сигнала, поступающего нение элементов устройства позволяет с обмотки 18 на вход демодулятора. отключить трансформатор 2 от сети 4 илИзобретение относится к электротехнике и может использоваться припостроении систем управления технологическими процессами,Цель изобретения - повышение надежности.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 и З,а -характеристики его элементов; нафиг,З,б-ж и 4 - временные диаграммысигналов.Устройство (фиг.1) содержит автоматический выключатель 1, трехфазныйсиловой трансформатор 2, первичныеобмотки.З, 4, 5 которого соединены взвезду и через контакты автоматического выключателя 1 подключены к входным выводам для подключения к трехфазному источнику питания, ВторичныеОбмотки 6, 7, 8 вместе с вентилями 9,10, 11 образуют нулевую схему выпрямления, на выходе которой включенанагрузка 12.Блок диагностирования выполнен ввиде дополнительного трансформатора 13с пятью обмотками 14-18, причем обмотка 17 подключена к выходу генератора 19 прямоугольных импульсов, аобмотка 18 - к входу демодулятора 20,последовательно соединенного с фильтром 21, ключевым элементом 22, элементом 23 задержки и блоком 24 управления автоматическим выключателем.дбмотки 14, 15, 16 через разделительные конденсаторы 25, 26, 27 подключены параллельно вентилям 9, 10, 11.Генератор 19 формирует биполярные импульсы типа "меандр" со средним нулевым значением и периодом Т(фиг.2,а).Демодулятор 20 имеет характеристику, показанную на фиг.2,б. Фильтр 21 реализуется на основеК-С, С-или Ь-С-компонентов (фиг.2, в,г, д) и,служит для подавления высокочастотных гармоник на выходе демо дулятора 20.Элемент 22 имеет зону нечувствительности в пределах С -С и характеристику, показанную на фиг.З,а.Элемент 23 задержки формирует на 10 выходе сигнал логической "1" с задержкой 1." = С - С 1 по Отношению квходному сигналу (фиг.2, е, ж).Блок 24 осуществляет выключениевыключателя 1 при наличии на выходе 1 ь элемента 23 сигнала логической "1".На фиг.З, 4 введены следующиеобозначения:Бл(") 0 Ь(ф-) Нс(с) - трехфазнаясистема первичного напряжения сети; У 1Тд (С),Уа- сигналы на выходе обмотки18, фильтра 21и элемента 23.На фиг3, в, г, д; фиг.4, б, в, г, з, и, к уровнем логической "1"обозначены интервалы времени, соответствующие проводящему состоянию 30 вентилей 9 (В 9 ), 10 (Во), 11 (В+1).Принцип работы устройства следующий. Вентили 9, 10, 11, включенные на 3. вторичной стороне трансформатора 2,образуют трехфазную нулевую схему выпрямления. В интервалах, ограниченных токами естественной коммутации С -Т, С-С, С-С (фиг.З,б), 41 осуществляется последовательный переход вентилей 9, 10, 11 в открытое состояние (фиг.З, в, г, д), и на1244 747 4состояния неисправного вентиля 9 иперехода в проводящее положение исправного вентиля 10. Увеличение нагрузки трансформатора 13 влечет засобой уменьшение амплитуды сигнала,поступающего с обмотки 18 (фиг.4, д) .В результате его демодуляции и фильтрации уровень напряжения (фиг.4, е)У 1 оказывается меньше величины С, 10 и на выходе элемента 22 формируетсясигнал логической "1". С задержкойна выходе элемента 23 также появляется сигнал логической " 1" (фиг.4,ж),который приводит к отключению транс форматора 2 от сети.Рассмотрим случай, когда вентиль 9в момент времени е О (фиг.4, э) вышел из строя и представляет собойнепроводящий элемент.20 Тогда в интервале С -С(фиг.4, а,з, и, к) происходит уменьшение результирующей нагрузки трансформатора 13, и амплитуда импульсов на входе блока 20 возрастает (фиг.4, л). В 25 итоге Уц) С(фиг.4, м) и на выходе элементов 22, 23 .(Фиг. 4, н) последовательно формируется сигнал ло-гической "1", вызывающий отключениевыключателя 1.Следует отметить, что сигнал несущей частоты с выхода генератора 19 неоказывает влияния на Форму выпрямленного напряжения на нагрузку 12 вследствие достаточно большого Значения 35индуктивного сопротивления обмоток 6Э7, 8 по отношению к частоте сигналагенератора 19. нагрузке 12 формируется выпрямленное напряжение.Алгоритм диагностирования базируется на следующих элементарных положениях.Из принципа действия устройства следует, что в исправной схеме силового блока в открытом (проводящем) состоянии всегда находится только один из вентилей 9, 10, 11. Если в проводящем состоянии оказываются, например, два вентиля или на каком- либо интервале времени вообще отсутствует проводимость вентилей,9, 10, 11, то устройство является неработоспособным и его необходимо отключить от напряжения сети.Канал диагностирования работает следующим образом.Генератор 19 формирует высокочастотный сигнал типа "меандр" со средним нулевым значением (порядка 50- 200 кГц).Емкость конденсаторов 25, 26, 2 выбирается таким образом, чтобы их сопротивление на частоте генератора 19 было минимальным. Тогда при последовательном переходе вентилей 9-11 в открытое состояние к обмоткам 14, 15, 16 последовательно подключается нагрузка, состоящая из раз - делительного конденсатора 25, 26, 27 и сопротивления открытого перехода вентилей 9, 10, 11.Таким образом, в исправной схеме выпрямителя нагрузка трансформатора 13 практически постоянна во времени, и на выходе обмотки 18 Формируется сигнал У (й) с постоянной по модулю амплитудой (фиг.З, с). После выпрямления (демодулятор 20) и фильтрации (фильтр 21) на входе элемента 22 действует напряжение У 1 (С), удовлетворяющее условию (фиг.З, ж) что обеспечивает нулевой уровень сигнала на выходе элементов 22, 23.Предположим, что начиная с момента времени о (фиг.4, б), вентиль 9 50 (фиг.1) вышел из строя и оказался элементом с двусторонней Проводимос тью (заштрихованная область нафиг. 4, б).Тогда в интервале -й и далее 55 (фиг.ч, а) трансформатор 13 оказывается под удвоенньм значением нагрузки (Ф:1 г.4, б, в) вследствие открытого Формула из обр етения Устройство для защиты преобразователя, содержащее трехфазный силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду и через контакты автоматического выключателя подключена к входным выводам, а вто,ричная обмотка вместе с тремя вентилями образует нулевую схему выпрямления, блок управления автоматическим выключателем и блок диагностирования, о т л .и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения нацежности, блок диагностирования выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, последовательно включенных демодулятора, фильтра, ключевого элемента,с зоной нечувствительности и элемента задержки на появление вынератора прямоугольных импульсов подключен к четвертой обмотке дополнительного трансформатора, пятая обмотка которого соединена с входом де"модулятора, а выход элемента задержки подключен к входу блока управления автоматическим выключателя. д ВилИ уВыл 3 г 1244747 ходного сигнала, а также трех разделительных конденсаторов и дополнительного трансформатора с пятью обмотками, при этом каждая из трех обмоток дополнительного трансформатора через соответствующий разделительный конденсатор подключена параллельно соответствующему вентилю, выход геТираж б 12Государственногоелам изобретенийсква, Ж, Рауш комитета СССРи открытий кая наб., д. 4/