Устройство для защиты автономного инвертора напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 1% (И 1 А 1 4 Н 02 Н 7/12 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ граничения тока жностей пут ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(46) 23,03.89. Бюп, У 11 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электро привода.(72) Г.Н.Ковапивкер, В.Б.Зорин, Г.В.Кузина и 10.К,Пестряков (53) 621.316925.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 877696, кл. Н 02 Н 7/1 О, 1980.Глух Е.М, Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей. М.: Энергоиздат; 982, с. 93, рис. 4.28.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является расширение Ьункцианальных возавтономно го инвер тор а напряжения врабочих и аварийных режимах при изменении знака напряжения на его входе. При потере вентильних свойстватиристора, например 21, н режиме"Тяга" конденсатор 5 начинает разряжаться. При достижении током разряда конденсатора 5 тока уставкивключаотся тиристоры 9 и 11 и тиристорный ключ 6 выключается, Ток нагрузки переводится в цепь ограничительного резистора 7, При этом максимальное значение тока короткогозамыкания ограничивается выборомпараметров резистора 7. Затем с выдержкой времени срабатывает автоматический выключатель 18, При этомузел принудительной коммутации обес. - .печивает надежное выключение вентилей автономного инвертора напряже2 ил.30 Изобретение относится к электротехнике и может бытьиспользованодля защитыавтономных инверторовнапряжения, например для тяговыхэлектроприводов,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства для защиты автономного инвертора напряжения путем ограничения тока 10автономного инвертора напряжения врабочих и аварийных режимах при изменении знака напряжения на еговходе.На фиг,1 изображена схема автономного инвертора напряжения с устройством для защиты; на фиг.2 - структурная схема формирователя импульсов управления,Устройство (фиг,1) содержит источник питания (входной преобразователь) ), диодно-резисторную цепь 2и 3, токоограничивающий реактор 4,фильтровый конденсатор 5, тиристорный ключ 6, ограничительный.резис- . 25тор 7, разрядный резистор 8, разрядный тиристор 9, коммутирующий конден,сатор 10, коммутирующий. тиристор 11,обратный диод 12, зарядные резистори диод 13 и 14, трансформатор 15,коммутирующий реактор 16, шунт 17,автоматический выключатель 18, автономный .инвертор 19 напряжения, состоящий из главных тиристоров 20-25,обратных тиристоров 26-31, распределительных тиристоров 32-37 и узла38 принудительной коммутации, формирователя 39 управления,Формирователь 39 импульсов. управления тиристорами (Фиг.2) содержит 40усилитель 40 с гальванической развязкой, компаратор 41, Формирователь 42 импульсов, элемент И 43,элемент НЕ 44, формирователи 45 и46 импульсов, элемент ИЛИ 47, Формирователь 48 импульсов, Автономныйинвертор имеет нагрузку 49,Выход тиристорного преобразователя 1 соединен с выводами Фильтровогоконденсатора 5 и токоограничивающегореактора 4, параллельно реактору 4подключена диодно-резисторная цепь2 и 3, вывод тиристорного преобразователя 1 соединен с анодом тиристорного ключа б, Параллельно послед нему подключены токоограничивающийрезистор 7 и цепочка, состоящая изразрядных резистора 8 и тиристора 9.Цепочка, состоящая из последователь,но включенных коммутирующего конденсатора 10, коммутирующего тиристора11, коммутирующего реактора 16, подсоединена параллельно тиристорцомуключу 6, источник питаниясостоящийиз трансформатора 15, резистора 13и зарядного диода 14, подсоединенпараллельно коммутирующему конденсатору 10, Обратный диод 12 подсоединен параллельно коммутирующему тиристору 11. Катод тиристорного ключа 6подсоединен к шунту 17. Вывод шунта17 и вывод преобразователя 1 соединен с входом автономного инвертора19 напряжения через автоматическийвыключатель 18,К входным выводам инвертрра 19подсоединены выводы постоянного токадвух трехфазных мостов главных тиристоров 20-25, обратных тиристоров26-31.Выводы переменного тока указанныхмостов подсоединены к трехфазной нагрузке. К выводам переменного токамостов подсоединены выводы перемейного тока трехфазного моста распределительных тиристоров 32-37, Выводы постоянного тока моста соединены с выводами узла 38 принудительной коммутации, соединенного с входными нинами инвертора напряжения,Входы Формирователя 39 импульсовсоединены с выводами нунта 17. Навход формирователя 39 импульсов подается. также сигнал уставки срабатывания защиты (Т) и логическиесигналы выбора режима работы (Тяга,"Торможение" ), в зависимости от знака напряжения Фильтрового конденсатора. Выход усилителя 40 соединен свходом компаратора 41, выход компаратора 41 соединен с входом формирователя 42 импульсов, выход последнего соединен с входами формирователей 45 и 46 импульсов и с входомэлемента НЕ 44, выход элемента НЕ44 соединен с входом элемента И 43,выход элемента И 43.соединен с входом элемента ИЛИ 47, выход которогосоединен с входом Формирователя48 импульсов, Выходы формирователей45, 46 и 48 импульсов соединены соответственно с выводами управления тиристоров 11, 9 и 6 устройства длязащиты инвертора, На вторые входыэлементов 43 и 47 подаются логические сигналы управления, соответствующие режимам "Тяга 1 и Торможение", 1467659Устройство работает следующим образом,В режиме Тяга от формирователя39 импульсов подается сигнал управле 5ния на включение тиристора 6 и ток.нагрузки зямыкяется по цепи: преобразователь 1, тиристор 6, шунт 17,выключатель 18, инвертор 19, Предположим, включены главные тиристоры 1020, 23 и 24 и ток нагрузки замыкается по цепи: автоматический выключатель 18, нагрузка, преобразователь1, фильтровой конденсатор заряжензнаком напряжения с плюсом на верхней обкладке. Предположим также,что при срыве сцепления ток нагрузкистал увеличиваться из-за насыщениянагрузки и ток фильтрового конденсатора возрастает по цепи элементов 205, 4, 6, 17, 18 и 20, нагрузка, элементы 49, 27 и 5. Сигнал с шунта17 поступает на вход формирователя39 импульсов управления, где сравнивается с сигналом уставки. При достиженин сигналом шунта 17 уровня сиг"нала уставки выдается импульс управления на тиристоры 11 и 9. Конденсатор 10 имеет в выходном состоянииполярность напряжения, укаэанную на ЗОфиг,1, При включении тиристоров 11 и9 он начинает перезаряжаться по цепиэлементов 10, 11, 16, 6 и 10 и выключает тиристорный ключ 6, Ток нагрузки по цепи тиристорного ключа 6 пере- Зводится в цепь конденсатора 10 и замыкается,по контуру, состоящему изэлементов 5, 4, 6, 10, 11, 16, 17,18 и 2 Ч нагрузки, элементов 49 и 5,перезаряжая его на противоположную 40полярность, Поскольку конденсатор пе-,резаряжается в колебательном режиме,то избыточнь 1 й ток его перезарядазамыкается по контуру, включающемуэлементы 10, 11, 16, 9, В и 10, таккак сопротивление резистора 7 выбирается на порядок больше, чем сопротивление резистора 8. При этэм для вовстановления вен" тильных свойств тиристора 6 прикладывается падение напряжения резистора 8. При достижении на конденсаторе 10 напряжения, равного напряжению источника питания автономного инвертора, начинается процесс выключения55 тиристора 11 и спад тока в его цепи. При этом тиристор 11 восстанавливает свои вентильные свойства по контуру, включающему элементы 1 О, 4, 5и 23, нагрузку, элементы 49, 20, 17,16, 11 и 1 О, а тиристор 9 по контуруиз элементов 10 Я, 9, 16, 12 и 1 О,При выключении тиристора 11 токнагрузки переводится в цепь резистора7 и начинает спадать, При достижениитоком нагрузки. тока уставки сновавключается тиристор 6 и продолжаетсянормальное функционирование инверторанапряжения,Рассмотрим работу. устройства ваварийных ситуациях при тепловом пробое р-п переходов главных тиристоров. Предположим, что в режиме "Тяга потерял вентильные свойства тиристор 21 и ток конденсатора 5 зам.кнулся по цепи элементов 5, 4, 6,.17, 18, 20, 21 и 5. При достижениитоком разряда конденсатора 5 токауставки включаются тиристоры 9 и 11и тиристорный ключ 6 выключается,При этом ток нагрузки переводитсяв цепь ограничительного резистора,состоящую из элементов 5, 4, 7, 17,20, 21 и 5, вследствие чего максимальное значение тока короткого замыкания ограничивается выбором параметров резистора. Затем с выдержкойвремени, равной времени размыканияконтактов, срабатывает автоматический.выключатель 18 и при этом энергия, записанная в.индуктивности рассеяния реактора 4, расходуется врезисторе 2 диодно-резисторной цепи.Индуктивность токоограничивающегореактора 4 выбирается из условия ограничения скорости нарастания токакороткого замыкания таким образом,чтобы за время прохождения сигналовв канале управления и включения коммутирующего и разрядного тиристоровего величина не превысила велнчийу .максимального коммутируемого узломпринудительной коммутации тока,вследствие чего во всех рабочих режимах узла принудительной коммутацииобеспечивает надежное выключениевентилей автономного инвертора напряжения.Сопротивление.резистора выбирается таким образом, что при максимальном напряжении на входе автономногоинвертора, введение его в цепь токанагрузки позволяет ограничиватьаварийный ток на уровне на 20-302меньше, чем максимальный коммутирующий ток.Устройство для защиты автономногоинвертора напряжения, содержащее тиристорный ключ, катод которого предназначен для соединения с положительным входным выводом автономного инвертора напряжения, цепь из последовательнб включенных коммутирующихконденсатора, тиристора и реактора,подключенную параллельно тиристорно-му ключу, токоограничивающий реактор,один из выводов которого соединенс анодом тиристорного ключа,.а другойвывод предназначен для подключенияк выводу конденсатора фильтра, другим выводом соединенному с отрицательным входным выводом автономного инвертора напряжения, цепь из соединенныхпоследовательно резистора и диода,включенную параллельно токоограничивающеыу реактору, зарядный трансформатор, один и другой выводы вторичной обмотки которого соответственно через зарядные резистор и диод подключены к коммутирующему конденсато-. ру, разрядный .тиристор и обратный диод, о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей путем ограничения тока автономного инвертрра напряжения в рабочих и аварийных режимах при изменении знака напряжения на его входе, введены ограничительный и разрядный резисторы, подключенные одним из выводов .к аноду тиристорного ключа, предназначенному для соеб146765В режиме рекуперации фильтровый конденсатор 5 имеет знак напряжения, укаэанный на фиг,1 в скобках, н ток нагрузки протекает от входного пре.- 5 образователя 1, через тиристорный ключ 6, шунт , автоматический выклюнатель 18, главные тиристоры, нагрузку к входному преобразователю 1. При этом выкдючают принудительно 10 узлом коммутации 38 обратные тиристоры инвертора. Таким образом, если один иэ обратных тиристоров инвертора повторяет вентильные свойства, фильтровый конденсатор 5 замыкается 15 по цепи элементов 5, 27, 26, 18, 17, 6, 2 и 3, вследствие чего главные тиристоры 20 - 25 выключаются, тиристорный ключ 6 выключается и ток пере- заряда конденсаторов ограничивается 20 величиной резистора 7. При этом в цепи тока нагрузки с выдержкой времени срабатывает автоматический выключатель 18 и инвертор напряжения отключается от входного преобразователя,25Рассмотрим работу формирователя 39 импульсов в режиме "Тяга".На вход элемента И 43 подается логический сигнал, соответствующий "1", С выхода элемента ИЛИ 47 при 30 отсутствии сигнала с формирователя импульсов 42 подается логический сиг.нал, равный "1", вследствие чего с выхода элемента И 43 на вход элемента ИЛИ 47 подается сигнал, равный "1",З 5 С выхода элемента ИЛИ 47 на вход формирователя 48 импульсов подается сигнал, равный "1", и формирователь импульсов выдает сигнал на включение тиристорного .,ключа б. На вход усили теля 40 подается сигнал с нунта 17, соответствующий мгновенному значению токана входе инвертора, Этот сигнал сравнивается с сигналом уставки на входе компаратора 41, При условии превьппения током нагрузки тока устав" ки выдается сигнад на вход формирователя 42 импульсов, с выхода которого на вход, элемента НЕ 44 поступает сигнал, равный единице, вследствие чего на вход элемента И 43 подается логический сигнал, равный "О", а с выхода формирователя 46 импульсов снимается логический сигнал, равный "1", вследствие чего снимается импульс управления тиристорного ключа 6. Одновременно с выхода формирователя 42 импульсов поступают сигналы управления на формирователи 45 и 46 импульсов, с выхода которых импульсыуправления подаются на включение тиристоров 9 и 11,Когда сигнал с выхода усилителя 40становится меньше сигнала уставки,на выходе элемента НЕ 44 появляетсялогический сигнал, равный "1"., итиристорный ключ 6 снова включается. В режиме рекуперации на вход элемента ИЛИ 47 подается логический сиг- нал 1 , вследствие чего подается импульс на включение тиристорного ключа 6, В случае короткого замыкания.в цепи обратных тиристоров сигнал, снимаемый с выхода усилителя 40, имеет противоположный знак, вследствие чего логический сигнал с выхода формирователя 42 импульсов равен "О" и тиристоры 11 и 9 не включаются,формула изобретенияЗаказ 1225/50 ВНИИПИ Государ Под е аж 62 а по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Ж, Раушская наб., д. 4/5 венного комит 113235, Москв тельский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,01 оизводственно динения с положительным выходнымвыводом источника питания защищаемого инвертора, при этом катод тиристорного ключа соединен с анодом разрядного тиристора, катод которого через разрядный резистор подключенк аноду тиристорного клича, вунтированного ограничительным резистором, 5а обратный диод включен встречнопараллельно коммутирующему тиристору.