Устройство для защиты агрегата бесперебойного питания

(9) ( О СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 505 Н 02 Н 7 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТСССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4388598/24-07 (22) 09.03.88 (46) 07,10.90. Бюл. Ф 37 (71) Научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (72) А.П, Борисов (53) 621.316,925.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ЛВ 888263, кл, Н 02 Н 7/10, 1980,Авторское свидетельство СССР В 1264261. кл, Н 02 Н 7/10, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АГРЕГАТА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности, Для этого устройство состоит из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит узел 1, 2 задержки и блокировки с блокировочным и отключающим выходами, первый элемент И - НЕ 3, 4, выходом подключенный к первому входу второго элемента И - НЕ 5, 6, второй вход которого подключен к блокировочному выходу узла 1, 2 задержки,и блокировки, третий элементРЬ 1 И - НЕ 7, 8, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ 5, 6, а второй вход - к отключающему выходу узла 1, 2 задержки и блокировки, четвертый элемент И - НЕ 9, 10, первый вход которого подключенк выходу третьего элемента И-НЕ 7, 8, элемент 11, 12 развязки, вход которого подключен к выходу второго элемента И - НЕ 5, 6, формирователь 13, 14 блокирующих импульсов, вход которого подключен к выходу элемента развязки 11, 12, а выходы формирователей 13, 14 блокирующих импульсов первого.и второго каналов подключены к вторым входам четвертых элементов И - НЕ 10, 9 соответственно второго и первого каналов. Выходы четвертых элементов И - НЕ 9, 10 являются выходами устройства, а входы первых элементов И - Н Е 3 и 4 узлов задержки 1 и 2 и блокировки являются входами устройства, Устройство имеет повышенную надежность за счет исключения общих элементов для каждых из двух каналов и введения элементов развязки, что позволяет проводить профилактические работы на отдельных каналах. 4 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах защиты резервированных автономных ис. точников на основе инверторов тока.Цель изобретения - повышение надежности.На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства для защиты агрегата бесперебойного питания; на фиг. 2 - структурная схема ограничителя длительности перегрузки; на фиг. 3 - диаграммы работы устройства при коротком замыкании в нагрузке; на фиг. 4 - то же, при аварии в инверторе второго канала агрегата бесйе- ребойного питания.Устройство (фиг. 1) состоит,из двухидентичных каналов, каждый из которых содержит ограничитель 1 (2) длительности перегрузки с первым запоминающим сигнал перегрузки и вторым формирующим сигнал об окончании работы на перегрузку выходами, первый элемент И-НЕ 3 (4), выходом подключенный к первому входу второго элемента И - НЕ 5 (6), второй вход которого подключен к первому выходу ограничителя 1 (2) длительности перегрузки, третий элемент И - НЕ 7 (8), первый вход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ 5 (6), а второй вход -к второму выходу ограничителя 1 (2) длительности перегрузки, четвертый элемент И - НЕ 9 (10), первый вход которого подключен к выходу третьего элемента ИНЕ 7 (8), элемент 11 (12) развязки, вход которого подключен к выходу второго .элемента И - НЕ 5 (6), формирователь 13 (14) блокирующих импульсов, вход которого подключен к выходу элемента 11 (12) развязки, а выход формирователей 13 и 14 первого и второго каналов подключены к вторым входам четвертых элементов И-НЕ 10 и 9 соответственно второгои первого каналов. Выходы четвертых элементов ИНЕ 9. и 10 являются выходами устройства, а входы первых элементов И - КЕ 3 и 4 и входы ограничителей 1 и 2 длительности перегрузки являются входами устройства.Ограничитель 1 (2) длительности перегрузки (фиг. 2) каждого канала содержит триггер 15, первый выход которого подключен к первому элементу 16 задержки, а второй выход является первым выходом ограничителя 1 (2) длительности перегрузки, элемент И - Н Е 17, первый вход которого . подключен к выходу элемента 16 задержки, а второй вход подключен к выходу элемента НЕ 18, второй элемент 19 задержки с инвертирующим выходом, вход которого подключен к выходу блока 16 задержки, а инвертирующий выход - к входу сброса триггера 15, вход элемента НЕ 18 подклю чен к информационному входу триггера 15, причем информационный вход триггера 15 является входом, а выход элемента И - НЕ 17 - вторым выходом ограничителя 1,(2) длительности перегрузки.Устройство работает следующим образом.На первые входы элементов И-НЕ 3 и 4 поступают сигналы вх.1, вх.г с пороговых элементов, контролирующих входные токи соответственно первого и второго параллельно работающих каналов агрегата бесперебойного питания, каждый из каналов которого состоит из выпрямителя, инверто 510 15 20 ра и быстродействующего контактора. На вторые входы элементов И-НЕ 3 и 4 поступают обобщенные сигналы отказов инверторов Овыхл, Овых.г соответственно первого и второго каналов агрегата бесперебойного питания. Для выработки этих сигналов используются пороговые элементы, контролирующие напряжение на коммутирующих конденсаторах инверторов и датчики состояния тиристоров, контролирующие праНа входы ограничителей 1 и 2 поступаютсигналы 1 с пороговых элементов, контролирующих ток в нагрузке. 30 В нормальном режиме на первых(фиг. За), на вторых (фиг, Зб) входах элементов И - НЕ 3 и 4, на входах (фиг, Зв) и на первых (фиг. Зд) и вторых (фиг, Зк) выходах ограничителей 1 и 2, на выходах элементов 35 И - НЕ 5 и 6 (фиг. Зи) формируются сигналы "1", Сигнал "1" формируется и на выходах элементов И-НЕ 9 и 10 (фиг. Зн), При коротком замыкании в нагрузке в момент времени т 1 на информационный вход триггера 15 обоих ограничителей 1 и 2 поступают нулевые (при однофазном коротком замыкании импульсные) сигналы (фиг. Зв). Триггер 15 в обоих ограничителях 1 и 2 изменяет свое состояние, на первом его выходе формируется "1" (фиг, Зе), на втором "0" (фиг. Зд). Сигнал "0" с второго выхода триггера 15 поступает на вторые входы элементов И - НЕ 6 и 5 и блокирует прохождение на выход устройства аварийных сигналов "0" Овыхл,40 45 50 Овых.2 (фиг. Зб), поступивших в момент времени т 2 на вторые входы элементов И - НЕ 3 и 4 и инвертированных элементами И - НЕ 3 и 4 (фиг, Зг). Сформированный на первом выходе триггера 15 сигнал "1" (фиг, Зе) за 55 держивается в течение времени 11 - тз элементом 16 задержки и в момент времени 1 з на первом входе элемента И - НЕ 17 формируется единичный сигнал (фиг. Зж).Если к моменту времени 1 з аварийные(нулевые) сигналы (фиг. Зв) не исчезли, то 25 вильность работы тиристоров инвертора10 15 20 25 30 35 40 45 55 инвертированные элементом НЕ 18 единичные сигналы (фиг. Зз), поступая на второй вход элемента И - НЕ 17, обеспечивают формирование на выходе элемента И - НЕ 17 нулевого импульса (фиг, Зк), Нулевой им-. пульс инвертируется элементом И - НЕ (фиг, Зм) и поступает на первые входы элементов И - НЕ 9 и 10. Сигналы "1" с выходов элементов 6 и 5 поступают также на элементы 11 и 12 развязки, где потенциально развязываются и через формирователи 13 и 14 поступают на вторые входы элементов И-НЕ 10 и 9, Так как в течение всего времени короткого замыкания на выходе элементов 5 и 6 присутствует сигнал "1" (фиг, Зи), то формирователи 13 и 14 не изменяют свое состояние и на вторых входах элементов И - НЕ 9 и 10 присутствует сигнал "1" (фиг. Зл). В результате в момент времени тз на выходах устройства формируется импульсный сигнал "0", который обеспечивает отключение к моменту времени 14 быстродействующих контакторов. Инверторы переходят в режим холостого хода, их выходные напряжения восстанавливаются и в момент времени на вторых входах элементов И - НЕ 3 и 4 формируются сигналы "1" (фиг. Зб). Если длительность короткого замыкания в нагрузке меньше длительности задержки элемента 16 (т 1-сз), то на втором входе элемента И - НЕ 17 единичные сигналы не формируются, а следовательно, и на выходе элемента И - НЕ 17 не формируется нулевой импульс, В результате отключение быстродействующих контакторов не произойдет, нагрузка не обесточится, а триггер 15 через время тз, определяемое элементом 19 задержки, перейдет в исходное состояние (фиг, Зд, е) импульсным сигналом "0" с выхода элемента 19 задержки (фиг. Зо). Длительность задержки тз-тб должна быть не меньше времени выхода инверторов на номинальный режим после окончания короткого замыкания в нагрузке. Длительность импульсного сигнала "0" на выходе элемента 19 сбопределяется суммарным временем сброса задержек элементами 16 и 19 по сигналу "0" с первого выхода триггера 15.Разность т 1-12 во времени поступле- НИЯ аВВРИйНЫХ СИГНВЛОВ 1 н И Овых 1, Овых.2 (фиг. Зв, г) обусловлена благодаря тому, что пороговые элементы, обеспечивающие ВЫДВЧу СИГНВЛОВ Овых.1, Овых. 2, ПОДКЛЮЧЕНЫ к коммутирующим конденсаторам инвертора, а не к нагрузке.При внутренней аварии, например, в инверторе второго канала агрегата бесперебойного питания в момент времени 11 сигнай "О" поступает на второй вход первого, элемента И-НЕ 4 (фиг. 4 а), Этот сигнал инвертируется элементом И - НЕ 4 (фиг. 4 б) и поступает на первый вход элемента И-НЕ 6. Так как на втором входе элемента И-НЕ б в зто время присутствует сигнал "1", то на выходе элемента И-НЕ 6 формируется сигнал "0" (фиг. 4 г), который вызывает формирование сигнала "1" на выходе элемента И-НЕ 8 (фиг, 4 д). Этот сигнал поступает на первый вход элемента И - НЕ 10 Одновременно сигнал "0" с выхода эле-мента И - НЕ 6 поступает на элемент 12 развязки, потенциально развязывается им и поступает на вход формирователя 14, который формирует в течение времени с 1 - тз сигнал "0" (фиг, 4 е). Этот сигнал поступает на второй вход элемента И-НЕ 9.При внутренних авариях в одном из инВерторов ввиду того, что контролирующие пороговые элементы имеют конечное значение быстродействия, аварийные процессы одного инвертора приводят к отклонению выходного напряжения в исправном инверторе за допустимый предел и к выдаче в момент времени 12 соответствующим пороговым элементом сигнала "0". Этот сигнал поступает на второй вход элемента И-НЕ 3 (фиг. 4 в), дважды инвертируется элементами И-НЕ 3 и 5, потенциально развязывается элементом 11 и поступает на формирователь 13. Последний формирует в течение времени т 2. и сигнал 0 (фиг. 4 ж), который йоступает на второй вход элемента И - НЕ 10. Одновременно сигнал "0" с выхода элемента И-НЕ 5 инвертируется элементом И-НЕ 7 (фиг. 4 и) и поступает на первый вход элемента И -НЕ 9, В результате в течение времени 11-12 наобоих входах элемента И - НЕ 10 присутствует сигнал "1" и на выходе этого элемента формируется импульсный сигнал "0" ( фиг, 4 з), который приводит к отключению быстродействующего коктактора второго канала агрегата безперебойного питания и тем самым к отключению отказавшего инвертора от нагрузки. Ввиду того, что на второй вход элемента И - НЕ 9 сигнал "0 приходит раньше (фиг. 4 е, т 1), чем сигнал "1" на первый вход этого же элемента, на выходе элемента И - НЕ 9 сигнал "О" неформируется и исправный инвертор быстродействующим контактором не отключается от нагрузки,Формирователь блокирующих импульсов может быть выполнен на основе одноВибратора с повторным запуском, что позволяет формировать одиночный блокирующий импульсный сигнал при приходе на входы устройства импульсных сигналов, что исключает в этом случае возможность формирования сигнала "0" в первом канале. Длительность блокировочного сигнала оп 1598030ределяется временем отключения быстродействующего контактора и временем выхода инвертора исправного канала агрегата бесперебойного питания на номинальный режим. 5Таким образом, предлагаемое устройство имеет повышенную надежность за счет исключения общих элементов для каждых иэ двух каналов и введения элементов раз вязки, что позволяет проводить профилактические работы на отдельных. каналах,Формула и за бр ете н ияУстройство для защиты агрегата беспе ребойного питания, состоящего из двух параллельно работающих каналов, каждый из которых включает в себя инвертор, содержащее первый ограничитель длительности перегрузки с запоминающим сигнал пере груэки и формирующим сигнал об окончании работы на перегрузку выходами и два идентичных канала, состоящие каждый из первого элемента И - НЕ, выходом подключенного к первому входу второго элемента 25 И - НЕ, второй вход второго элемента И - НЕ первого канала подключен к запоминающему сигнал перегрузки выходу первого ограничителя длительности перегрузки, выход второго элемента И-НЕ обоих каналов под ключен к первому входу третьего элемента И - НЕ соответствующего канала, второй вход третьего элемента И-НЕ первого канала подключен к формирующему сигнал об окончании работы на перегрузку выходу 35 первого ограничителя длительности перегрузки, выход третьего элемента И - НЕ каждого канала подключен к первому входу четвертого элемента И-НЕ соответствующего канала, причем первый и второй входы первого элемента И-НЕ каждого канала соединены с клеммами для подключения блока контроля входных токов и блока формирования обобщенных сигналов отказов инвертора своего канала, а вход ограничителя длительности перегрузки каждого канала соединен с клеммой для подключения блока контроля тока нагрузки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено вторым ограничителем длительности перегрузки с запоминающим сигнал перегрузки и формирующим сигнал об окончании работы на перегрузку выходами, двумя формирователями блокирующих импульсов и двумя элементами развязки, причем второй вход второго элемента И - НЕ второго канала подключен к запоминающему сигнал перегрузки выходу второго ограничителя длительности перегрузки, второй вход третьего элемента И - НЕ второго канала подключен к формИрующему сигнал об окончании работы на перегрузку выходу второго ограничителя длительности перегрузки, а вторые входы четвертых элементов И - НЕ первого и второго каналов подключены через формирователи блокирующих импульсов и элементы развязки к выходам вторых элементов И - НЕ соответственно второго и первого каналов,1598030 иг. Составитель О,Мещерякова ехред М,Моргентал Корректор А,Обручар Н.Тупиц еда одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро агарина, 10 Заказ 3064 Тираж 472 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5