Устройство для управления и защиты тиристорного преобразователя

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(1) Отделение Всесоюзного научноисследовательского института электромеханики(53) 621, 314. 27: 621 . 316, 925. 4 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР В 1051643, кл. Н 02 Н 7/125, 1982.Авторское свидетельство СССР У 873377, кл. Н 02 М 7/155, 1979.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения являетсяповышение надежности устройства. Уст 8015 4 6 А 1(5 Р 5 Н 02 М 7/155, Н 02 Н 7/12 2ройство позволяет при отклонении параметров выходного напряжения преобразователя 12 от заданного значения обеспечить автоматический перевод с одного канала 1(2) управления на другой 2(1). При этом обеспечена возможность раздельного выбора уставки и времени срабатывания защиты от переменной и постоянной составляющих выходного напряжения преобразователя 12. При выходе из строя блока 4 контроля или блоков б, 7 разрешения предусмотрена возможность ручного переключения каналов управления преобразователем 12. В случае нарушения нормальной работы обоих каналов 1 и 2 управления производится защитное отключение преобразователя 12. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может найти применение всистемах управления и защиты статическими преобразователями.Целью изобретения является повыение надежности устройства.На Фиг, 1 представлена функциональная схема устройства управления и защиты тиристорного преобразователя; на Фиг. 2 - диаграммы наПряжений -аых,ъл.9 "8 ых,эл.лаьв.счететт тьх.эл,п11 аых, эл, 18 л 11 вье. эл, 28аде.реад на выходах соответственнолемейтов 9, 11, 5, 17, 18 и 28 иезисторе 27 устройства.Устройство содержит каналы 1 и 2равления, каждый из которых сосоит из регулятора 3 напряжения,дока 4 контроля, счетчика 5, перого 6 и второго 7 блоков разрешенияанормальной работы преобразователя,азвязывающего диода 8. Блок 4 конт. -роля содержит последовательно соедийенные датчик 9 напряжения, элемент 2510 выделения переменной составляющейнапряжения и пороговый элемент 11.Входи датчиков 9 надряжения обоихканалов уцравления объединеиы междусобой,и связаны, с вьжодом тиристорного преобразователя 12, подключенного своим входом к выходу блока.13)импульсно Фазового управления е Вкаждом канале управления первый вход,регулятора 3 напряжения подключен квыходу датчика 9 напряжения, а вторые входы Регуляторов 3 объедкненымежду собой и связаны с сигналом задания Бз . Каждый из блоков 6 и 7,разрешения содержит инвертор 14три элемента И-НЕ 15"17 и элемент18 задержки с инверсией выходногосигнала. При этом в каждом блоке би 7 разрешения выходй первого 15 ивторого 16 элементов И-НЕ соединенысоответственно с первым и вторым входами третьего элемента И-НЕ 17, выход которого связан с входом элемен"та 18 задержки, подключенного своимвыходом через инвертор 14 к втоРымвходам первого 15 и второго 16 элементов И-НЕ, Выходы эпементов 18 за"держки первого 6 и второго 7 блоковразрешения канада 1 управления соединены соответственно с первым ивторым входами первого элементаИЛИ-НЕ 19, а выходы элементов 18задержки блоков 6 и 7 разрешения канала 2 управления подключены соответственно к первым и вторым входамвторого элемента ИЛИ-НЕ 20, Выходпервого элемента ИЛИ-НЕ 19 связанчерез второй инвертор 21 с первымивходами четвертого 22 и пятого 23 элементов И-НЕ, а выход второго элемента ИЛИ-НЕ 20 соединен через третийинвертор 24 с первым входом третьегоэлемента ИЛИ-НЕ 25 и вторым входомпятого элемента И-НЕ 23. Вторые входычетвертого элемента И-НЕ 22 и третьего элемента ИЛИ-НЕ 25 объединены междусобой и подключены к общей точке соединения переключателя 26 и резистора 27. Второй вывод переключателя26 связан с источником питания, Первый и второй входы шестого элементаИ"НЕ 28 соединены соответственно свыходом четвертого элемента И-НЕ 22и через четвертый инвертор 29 с выходом третьего элемента ИЛИ-НЕ 25,Выход пятого элемента И-НЕ 23 подключен к входу блока 13 импульсноФазового управления, а выход шестого элемента И-НЕ 28 соединен с первыми входами вторых элементов И-НЕ16 первого б и второго 7 блоков разрешения канала 1 управления и управляющим входом коммутатора 30. Первые входы вторых элементов И-НЕ 16первого б и второго 7 блоков разрешения канала 2 управления связаны свыходом шестого элемента И-НЕ 28 через пятый инвертор 31 . Иервый входпервого элемента И-НЕ 15 первого блока б разрешения в каждом канале управления соединен с выходом счетчика5, причем выход счетчика 5 соединенс входом синхронизации С, а установочный В-вход подключен к выходу порогового элемента 11 блока 4 контроля, Входы СЕ счетчика 5 обоих каналов управления подключены к источнику тактовой частоты Е- Первые входы первых элементов И-НЕ 15 вторыхблоков разрешения 7 объединены междусобой и связаны с выходом комнаратора 32 напряжения, подключенного своимвходом через развязывающие диоды 8 квыходам датчиков 9 напряжения блоков4 контроля обоих каналов управления,Выводы регуляторов 3 напряжения первого и второгоканалов управленияподключены соответственно к первомуи второму аналоговым входам коммутатора 30,Устройство работает следующим образом.34696 6 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 5 15После включения преобразователяв работу регулирование выходного напряжения преобразователя 12 в соот"ветствии с сигналом задания 11 выполняет тот канал управления, в котором .выход регулятора 3 напряжения соединен через коммутатор 30 с входомблока 13 импульсно-фазового управления, Уровень логического сигнала науправляющем входе коммутатора 30, спомощью которого осуществляется переключение каналов управления преобразователем зависит от положения переключателя 26 и уровней логических сиг.налов на выходе каждого блока 6 и 7.разрешения. При соответствии параметров выходного напряжения преобразователя 12 заданному значению навыходе блоков 6 и 7 разрешения исоответственно на выходах инверторов21 и 24 имеется сигнал логичеекого"О". Тогда, при включенном положениипереключателя 26 сигнал логической"1", поступающий от общей точки соединения переключателя 26 и резистора 27 к входам элементов И-НЕ 22,ИЛИ-НЕ 25, создает на выходе третьего элемента ИЛИ-НЕ 25 сигнал логического "0". На выходе шестого элемента И"НЕ 28 формируется также сигнал логического "О", который обеспечивает подключение через коммутатор 30к входу блока 13 импульсно-Фазовогоуправления выхода регулятора 3 канала .1 управления,3 случае нарушения нормальной работы преобразователя, когда, например, переменная составляющая выходного напряжения преобразователя 12превышает допустимую величину, вблоке 4 контроля по сигналу от датчика 9 напряжения и элемента 10 выделения переменной, составляющей.напряжения пороговьцЪ элемент 11 начинает переключаться (момент временина Фиг.2 а), в результате чегона установочный К-вход счетчика 5 поступают импульсы напряжения. Счетчик5 обнуляется и на его выходе формируется сигнал логического "0".Тогдав первом блоке 6 разрешения на выходе элемента И-НЕ 15 имеется сигналлогической "1", а на выходе третьегоэлемента И-НЕ 17 - сигнал логического"О" который с выдержкой времениИ-С ) устанавливает на выходеэлемейта 18 задержки сигнал логической "1". Указанный сигнал через первый элемент ИЛИ-НЕ 19, второй инвертор 21 и четвертый элемент И-НЕ 22формирует на выходе шестого элементаИ-НЕ 28 сигнал логической "1, который переключает коммутатор 30 и подключает к входу блока 13 импульснофазового управления выход регулятора3 канала 2 управления. В первом блоке 6 разрешения канала 1 управленияблагодаря обратной связи через инвертор 14 сигнал логической "1" на выходе элемента 18 задержки сохраняетсянеизмененным независимо от уровнясигнала на выходе счетчика 5. Сигналлогического "0" с -выхода первого элемента ИЛИ-НЕ 19 может быть использован в системе диагностики преобразователя для сигнализации об отказепервого канала управления. Аналогичным образом происходит отключение первого канала и ввод в работу второго канала управления в случае, когда постоянная составляющая выходного напряжения преобразователя 12 превышает предельно допустимое значение. При этом по сигналу датчика 9 . напряжения любого из каннлов управления переключается компаратор 32 напряжения, в результате чего второй бпок 7 разрешения вводит в работу второй канал управления.При соответствии параметров выходного напряжения преобразователя 12 заданному значению и отключенном положении переключателя 26 на выходе шестого элемента И-НЕ 28 формируется сигнал логической "1". Указанный сигнал обеспечивает подключение к входу блока 13 импульсно-Фазового управления выход регулятора 3 канала 2 управления. Тогда, в случае отклонения переменной или постоянной составляющей выходного напряжения преобразователя от заданного значения, с помощью блока 4 контроля второго канапа управления, счетчика 5, компаратора 32 напряжения, блоков 6 и 7 разрешения автоматически происходит отключение второго канала и ввод в работу первого канала управления.Если после срабатывания защиты одного канала управления происходит срабатывание защиты и в другом канале управления, на обоих входах пятого элемента И-НЕ 23 формируетсясигнал логической "1. Тогда сигнал логического 0" с выхода указанногоэлемента отключает преобразователь12 путем ввода запрета на формиро. вание импульсов управления блоком 13 импульсно-Фазового управления и сигнализирует в систему диагностики о полном отказе преобразователя.Для повышения помехоустойчивости схемы защиты сигналом логической 1" по первому входу вторых элементов ИЕ 16 накладывается запрет на изО менение логического сигнала на выходе тех блоков разрешения, которые входят в состав неработающего канала управления,. В предлагаемом устройстве обеспечфается срабатывание защиты при нал ии периодических колебаний напряжения, период следования которых является меньшим временем задержкн э емента 18, однако амплитуда и частота следования которых является н допустимыми,цля конденсаторов выходного Фильтра преобразователя и потре бИтелей электроэнергии на выходе преобразователя. В этом случае фиг.2 а) на выходе счетчика 5 с момента времени 1 устанавливается постоянный сигн 4 л логического "О" обусловленный тЕм, что период следования импульсов напряжения на Й-входе является по времени меньшим, чем время счета с 1 етчика 5, Через время-С, равное времени задержки элемента 18, н выходе блока 6 разрешения устанавливается сигнал логической "1",вызываю- . щйй сраба гывание защиты. При эпизодических и достаточно длительных отклонюниях выходного напряжения от заданного значения, связанных, напримЕр с набросами и сбросами нагрузр40 ки на преобразователь или колебаниями питающей сети, на В.-входе счетчика 5 устанавливается сигнал логической "1" в течение времени ( Фиг.2 б 1 . После момента45 времени. счетчик 5 производит счет и в момент временина его выходе появляется сигнал логическойблокирующийся по С-входу счетчика 5. Так как длительность времени е-является меньшей времени задержки элемента 18, защита в этом случае не срабатывает. Таким образом, в устройстве обеспечивается срабатывание защиты,при наличии недопустнмйх периодицеских колебаний выходного напряжения преобразователя и одновременно исключается ложное срабатывание защиты при эпизодических отклонениях выходного напряжения преобразователя от заданной величины.При отказе в устройстве любого из блоков контроля ч, разрешения 6 и 7, счетчика 5 переключение каналов управления можно осуществить вручную с помощью переключателя 26.Благодаря раздельному контролю переменной и постоянной составляющих в предлагаемом изобретении обеспечен полный контроль качества выходного напряжения преобразователя что существенно повышает надежность работы потребителей, питающихся от преобразователя, В случае нарушения нормальной работы одного из каналов управления предусмотрен автоматический ввод в работу исправного канала управления, в результате чего обеспечивается бесперебойность питания ответственных потребителей. Кроме того, в случае выхода из строя блоков контроля или разрешения имеется возможность ручного ввода в работу исправного канала управления преобразователем. Также введено защитное отключение при неисправности в обоих каналах управления преобразователем.Формула изобретенияУстройство для управления и защи" ты тиристорного преобразователя, содержащее блок импульсно-фазового управления и два канала управления, каждый из которых состоит из регулятора напряжения, блока контроля и блока разрешения нормальной работы преобразователя, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьппения надежности устройства, в него дополнительно введены компаратор напряжения коммутатор, три элемента И-НЕ, три элемента ИЛИ-НЕ, четыре инвертора, цепочка, состоящая из последовательно соединенных переключателя и резистора, и в каждый канал управления дополнительно включены счетчик и блок разрешения нормальной работы преобразователя, причем каждый из четырех блоков разрешения нормальной работы преобразователя содержит три элемента И-НЕ, инвертор и элемент задержки с инверсией выходного сигнала, выходы. первого и второго . элементов И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента И-НЕ, выход кото 1534696 10рого соединен с входом элемента за держки, подкюцрченного своим выходом через инвертор к вторым входам первого и второго элементовИ-НЕ, выходы, элементов задержки первого и второго блоков разрешениянормальной работы преобразователяпервого канала управления соединены соответственно с первым и вторымвходами первого элемента ИЛИ-НЕ, авыходы элементов задержки первого.и второго блоков разрешения нормальной работы преобразователя второгоканала управления соответственно -с первым и вторым входами второгоэлемента ИЛИ-НЕ, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен через второйинвертор с первыми входами четвертого и пятого элементов И-НЕ, а выходвторого элемента ИЛИ-НЕ соединен через третий инвертор с первым входомтретьего элемента ИЛИ-НЕ и вторымвходом пятого элемента И-НЕ, вторыевходы четвертого элемента И-НЕ итретьего элемента ИЛИ-НЕ объединенымежду собой и подключены к общей точке переключателя и резистора, первый .и второй входы шестого элемента И-НЕсоединены соответственно с выходомчетвертого элемента И-НЕ и черезчетвертый инвертор с выходом третьего элемента ИЛИ-НЕ, выход пятого.элемента И"НЕ подключен к входу блокаимпульсно-фазового управления, а выход шестого элемента И-НЕ соединен с первыми входами вторых элементовИ-НЕ блоков разрешения нормальнойработы преобразователя первого канала управления и управляющим входомкоммутатора и через пятый инвертор спервыми входами вторых элементов И-НЕблоков разрешения нормальной работыпреобразователя второго канала управления, а к первому и второму аналоговым входам коммутатора подключены выходы регуляторов напряжения соответственно первого и второго каналовуправления, блоки контроля каждогоиз которых состоят из последовательно соединенных датчика напряжения,элемента выделения переменной составляющей и порогового элемента, причемвходы датчиков напряжения объединены между собой и предназначены дляподключения к выходу преобразователя,а выходы датчиков напряжения соединеныс входом компаратора напряжения, выход которого связан с первыми входамипервых элементов И-НЕ вторых блоковразрешения нормальной работы преобра зователя обоих каналов управления, приэтом в каждом из них выход датчика напряжения соединен с входом регуляторанапряжения, а выход порогового эле-мента блока контроля подключен к установочному входу счетчика, вход синхронизации и выход которого объединены между собой, и подключены,к первому входу первого элемента И НЕ первого блока разрерцьния.1534696 Составитель О,. Мещеряковатилло Техред М.Ходанич Корректор С,Шекм едактор Л. Заказ 54 писно НИИПИ Госуда зводственно-издательский комбинат "Патент", г од, ул, Гагарина, 10 Тираж 489 венного комитета по 113035, Москва, Иобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., д. 4/5