Устройство для функционального диагностирования и защиты тиристорного преобразователя

)5 Н 02 Н 7/12 Ыю ЕТЕ ВТО хнитвах азонк" лемы то- наого ной ус- гно- ого ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпо изОБРетениям и ОткРытиПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО УУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1292101, кл. Н 02 Н 7/12, 1987,Авторское свидетельство СССРМ 1224896, кл, Н 02 Н 7/12, 1986,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И ЗАЩИТЫТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к области электротехники, Целью изобретения являетсярасширение функциональных возможностей путем определения неисправных каналов систем управления, защитыпреобразователя от токов перегрузки и короткого замыкания в нагрузке, а также исключения ложного срабатывания защиты при Изобретение относится к электроте ке и может быть применено в устройс контроля и защиты вентильных преобр вателей,Цель изобретения - расширение ф циональных возможностей путем опред ния неисправных каналов сист управления, защиты преобразователя о ков перегрузки и короткого замыкания грузке, а также исключения ложн срабатывания защиты при одновремен коммутации двух вентилей.На чертеже представлена схема тройства для функционального диа стирова н и я и защиты тиристор 1 преобразователя. одновременной коммутации двух вентилей. Цель достигается благодаря тому, что сигналы с выходов датчиков тока (по числу тиристоров) и элементов развязки (по числу тиристоров), поступая на входы соответствующего канала через элементы развязки логически обрабатываются и на выходах элементов ЗАПРЕТ и выходах первого, второго и третьего элементов И формируется комбинация сигналов, подаваемая на вход блока индикации, дающая информацию о пробое, ложном сигнале управления, отсутствии сигнала управления или обрыве в силовой части контролируемого тиристора. Наличие четырех выходов с каждого канала позволяет путем вывода их на блок индикации определить характер и место неисправности после отключения преобразователя. При перегрузке или коротком замыкании в нагрузке сигнал контроля пройдет как сигнал о пробое тиристора, 1 ил. Устройство содержит датчики 1-8 тока по числу тиристоров 9-16 преобразователя, установленные последовательно с соответствующими тиристорами 9-16, элементы 17- 20 развязки по числу тиристоров, подключенные входами и управляющим переходам соответствующих тиристоров 9-16, и идентичные каналы по числу тиристоров, содержащие каждый первый триггер 21, установочным входом подключенный к выходу датчика 6 тока, установленного в цепи соответствующего одного тиристора 15, и прямым входом элемента ЗАПРЕТ 22, инверсный вход которого подключен к выходу второго триггера 23 и другому входу первого элемента И 24, один вход которогоподключен к выходу первого триггера 21, сбрасывающим входом подключенного к сбрасывающему входу второго триггера 23 и выходу элемента 25 задержки, установочный вход второго триггера 23 подключен к выходу первого элемента 17 развязки и одному входу второго элемента И 26, вход элемента 25 задержки подключен к выходу второго элемента 18 развязки и установочному входу третьего триггера 27, выходом подключенного к одному входу третьего элемента И 28, другой вход которого подключен к выходу четвертого триггера 29, установочный вход которого подключен к выходу третьего разделительного элемента 19, а сбрасывающий вход четвертого триггера 29 подключен к выходу первого разделительного элемента 17 и другому входу второго элемента И 26,Сбрасывающий вход третьего триггера 27 подключен к выходу четвертого разделительного элемента 20 и другому входу второго элемента И 26, выход первого элемента 17 развязки одного канала подключен к установочным входам третьего и четвертого триггеров других каналов, контролирующих тиристоры 16, коммутация которых предшествует, и тиристор 14, коммутация которого следует после коммутации одного тиристора 15, а также к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тиристор, коммутация которого на два такта опережает коммутацию одного тиристора 15,Выход второго элемента 18 развязки одного канала подключен к установочным входам второго и четвертого триггеров других каналов, контролирующих тиристоры, ком л 1 ута ция которых соответственно на один и два такта следует позже коммутации одного тиристора, и к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тиристор, коммутация которого предшествует коммутации одного тиристора, выход третьего элемента 19 развязки одного канала подключен к установочным входам второго и третьего триггеров каналов, контролирующих тиристоры, коммутация которых соответственно на один и два такта опережает коммутацию одного тиристора 15, а также к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тиристор коммутация которого на три такта опережает коммутацию одного тиристора 15, а вцкод четвертого элемента развязки подключен к установочным входам второго, тр, 1 ьего и четвертого триггеров каналов, конт олппующих тиристоры, комл 1 утация кото; гк соотлтсненно на один, два и три такта следует позже коммутации одного тиристора 15.Устройство работает следующим образом,5 В номинальном режиме работы преобразователя при подаче управляющего импульса на один тиристор 15 последнийоткрывается и через него протекает ток. Свыхода первого элемента 17 развязки на10 установочный вход второго триггера 23 поступает сигнал, устанавливающий его в единичное состояние, При этом сигнал с выходавторого триггера 23 поступает на инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 22, на прямой15 вход которого также поступает сигнал отдатчика 6 тока, обуславливая на его выходеотсутствие сигнала, что свидетельствует отом, что отказ типа "пробой" одного тиристора 15 отсутствует.20 Одновременно на один вход первогоэлемента И 24 поступает сигнал с выходавторого триггера 23, а на другой вход первого элемента И 24 - сигнал с инверсноговыхода первого триггера 21 не поступает.25 что обусловлено поступлением на его установочный вход сигнала с выхода датчика 6тока. Это приводит к формированию на выходе первого элемента И 24 нулевого сигнала, также свидетельствующего об30 отсутствии неисправности типа "обрыв" одного тиристора 15,При неисправности канала управленияодним тиристором 15 системы управленияодновременно импульс управления на него35 и на тиристор 13, следующий по порядкукоммутации через одну фазу, подаваться неможет, следовательно, на входах второгоэлемента И 26 будет чередоваться комбинация входных сигналов: "Ноль" и "Единица"40 - при подаче управляющего импульса наодин тиристор 15, "Ноль" и "Ноль" - приотсутствии импульсов, "Ноль" и "Единица"- при подаче управляющего импульса натиристор 13, Таким образом, на выходе вто 45 рого элемента И 26 будет присутствоватьсигнал "Ноль", свидетельствующий о том,что неисправность, характеризующаяся наличием ложного импульса управления на одном тиристоре 15, отсутствует.50 При исправном канале управления одним тиристором 15 системы управления навыходе третьего элемента И 28 также будет"Ноль", свидетельствующий об отсутствиипропуска импульса управления, ввиду того,55 что на первый его вход будет поступатьсигнал "Ноль" с выхода третьего триггера27, сброшенного ранее (в предыдущем периоде) логической единицей с четвертогоэлемента 20 развязки при подаче управляю.щего импульса на тиристор 13, хотя на вто20 30 35 40 45 50 55 рой его вход и поступит сигнал "Единица" от чегвертоо триггера 29, обусловленная тем, что этот триггер установится в единичное состояние в момент прихода импульса управления на тиристор 16 сигналом с третьего элемента 19 развязки, При приходе импульса управления на один тиристор 15 сигналом с первого элемента 17 развязки четвертый триггер 29 сбросится в нулевое состояние и комбинация "Ноль" - "Ноль" на входах третьего элемента И 28 будет находиться до прихода управляющего импульса на тиристор 14, при котором сигнал от второго элемента 18 развязки установит его в единичное состояние. Таким образом, при исправном канале управления на входе третьего элемента И 28 также будут чередоваться комбинации "Ноль" - "Ноль", "Ноль" - "Единица" и "Единица" - "Ноль", что не приведет к изменению его выходного сигнала - "Логического нуля".Если пробой контролируемого одного тиристора 15, независимо, прямым или об- ратным напряжением происходит до поступления управляющего импульса, то ввиду протекания через него тока срабатывает датчик 6 тока, и на прямом входе элемента ЗАПРЕТ 22 установится сигнал - "Единица". Одновременно на его инверсном входе будет оставаться нулевой сигнал от второго триггера 23, сброшенного ранее (в предыдущем периоде) сигналом от второго элемента 18 развязки через элемент 25 задержки при приходе управляющего импульса на тиристор 14. Такая комбинация входных сигналов обусловит на выхОде элемента ЗАПРЕТ 22 единичный сигнал, свиде- тельствующий о появлении пробоя контролируемого одного тиристора 15. При этом сработает защита и отключит преобразователь. Следует оговорить, что при таком пробое одного тиристора 15 сигналом от датчика 6 тока первый триггер 21 установится в единичное состояни и с его инверсного выхОда на первый вход первого элемента И 24 постуйит сигнал - "Единица", но это не изменит его выходного сигнала ввиду того, что на его втором входе будет оставаться сигнал "Ноль", поступающий с выхода второго триггера 23.В случае пробоя одного тиристора 15 после поступления управляющего импульса в промежутке его нормальнои проводимости этот отказ будет обнаружен.непосредственно после окончания этого промежутка, так как на инверсном входе элемента ЗАПРЕТ 22 появится сигнал "Ноль" от второго триггера 23, сброшенного в нулевое состояние сигналом от второго элемента 18 развязки ори приходе импульса управления на тиристор 14, а на прямом его входе останется сигнал "Единица" от дагчика 6 тока ввидутого, что через пробитый один тиристор 15будет протекать ток,Если произойдет обрыв контролируемого одного тиристора 15, то при поступлении на него управляющего импульса ток через него не потечет и на установочный вход первого триггера 21 логическая единица от датчика 6 тока не поступит, вследствие чего с инверсного выхода первого триггера 21 на первый вход первого элемента И 24 поступит сигнал "Единица", обусловленный тем, что на сбрасывающий вход первого триггера 21 был ранее впредыдущем периоде) подан импульс сброса с выхода второго элемета 18 развязки через элемент 25 задержки в момент после включения тиристора 14 следующей по порядку. коммутации фазы, а на другой вход первого элемента И 24 поступит сигнал "Едийица" от второго триггера 23, который установится в единичное состояние после прихода управляющего импуль-.25 са на один тиристор 15, в результате на выходе первого элемента И 24 появляется сигнал, свидетельствующий о неисправности типа "обрыв".При отказе канала системы управления, управляющего одним тиристором 15, заключающемся в присутствии ложного импульса управления на управляющем электроде, такой отказ будет обнаружен в момент передачи управляющего импульса на тиристор 13, следующий по порядку коммутации через одну фазу, так как при этом на обоих входах второго элемента И 26 установятся единичные сигналы: от первого 17 и четвертого 20 элементов развязки, что обусловит появление на его выходе единичного сигнала, свидетельствующего о возникновении указанного отказа. Такой отказ не приводит к аварии преобразователя, поэтому время его обнаружения некритично,В случае отказа канала, заключающегося в отсутствии импульсов управления, он будет обнаружен следующим образом: останется в единичном состоянии, четвертый триггер 29, установленный ранее импульсом от третьего элемента 19 развязки в момент включения тиристора 16, и на второй вход третьего элемента И 29 будет поступать сигнал "Единица", Поступление импульса управления на тирисор 14 второго элемента 18 развязки установит третий триггер 27 в едини нгое состояние, и на первом входе третьего эолеме, та И 28 появится единичный сигнал, в результате и на его выходе установится сигнал "Единица", свидетельствующио сбое или указанном отка35 40 45 50 55 з кдндлд системы управления, упрдвляю- О одним тиристором 15.Элемет 25 задержки предназначен для исклОчсния возможности появления лож-гио сигнала "Пробой" в момент коммута ции Одного тиристора 15 и тиристора 14. При кпммутации возникает промежуток времени одновременной проводимости двух вентилей, Отсутствие элемента 25 задржки привело бы в данной ситуации к тому, что на прямой вход элемента ЗАПРЕТ 22 продолжал бы поступать сигнал, Единица от дачика 6 тока, а на инверсный нулевой сигнал от установленного в нулевое состояние второго триггера 23 импульсом от втооого элемента 18 развязки в момент прихода управляющего импульса на тиристор 14. В результате на время, равное времени коммутации вентилей, на выходе элемента ЗАПРЕТ 22 появился бы единичный сигнал, свидетельствующий о ложном пробое одного тиристорд 15. Такую ситуацию исключает элемент 25 задержки. Его применение позволяет также осуществлять и защиту от токов перегрузки и короткого замыкания в нагрузке, так как с ростом тока нагрузки увеличивается угол коммутации вентилей (продолжительность их одновременной проводимости) вследствие наличия индуктивного сопротивления обмоток питающего трансформатора. Так, если время задержки расчитать по формуле- Хгт) 24 Хфгде у = агссоя(сова -- -ф) - а,Елтпричем у- угол коммутации тиристоров;а - угол управления тиристорами;1 д - значение тока нагрузки;Елт - амплитудное значение линейногонапряжения питающего трансформатора;Хф - индуктивное сопротивление обмоток трансформатора;о) круговая частота питающего напряжения,то при превышении 1 больше допустимогозначения (при перегрузке и коротком замыкании в нагрузке) сработает здщита, ибовремя коммутации превысит время выдержки элемента 25 задержки, При этом на инверсном входе элемента ЗАПРЕТ 22логический нуль появится раньше, чем напрямом входе, так как второй триггер 23установится в нулевое состояние раньше,чем нд прямом входе появится нулевой сигнал от закончившего работу датчика 6 тока,В результате срабатывает защита,Устройство прои водит контроль и сигнализацию о сцс 1 оя 1 и одного тиристорд иодного канала с 11 мы управления, а также 5 10 15 20 25 30 ис лючдет появление ложного сигнала "Пробои" одного тиристора 15 в момент его коммутации. Кроме того, устройство производит защиту от токов перегрузки и короткого замыкания в нагрузке в промежутке работы одного тиристорд 15, При использовании устройства в трехфазной схеме преобразователя тиристор 13 совмещается г. тиристором 16, так как тиристор 16, являясь предшествующим по порядку коммутации для тиристора 15, одновременно становится для него в трехфазном мосте тиристором, следующим по порядку коммутации через один такт. При этом четвертый элемент 20 развязки совмещается соответственно с третьим элементом развязки,Наличие четырех выходов с каждого канала устройства позволяет путем выведения их на блок индикации определить характер и место неисправности после отключения преобразователя за счет этих же сигналов, При перегрузке и коротком замыкании в нагрузке сигнал произойдет по каналу "Пробой", Для определения вида неисправности - пробой вентиля или перегрузка (короткое замыкание в нагрузке) - необходимо произвести повторное включение преобразователя, Если сигнал "Пробой" прошел по другому каналу(устройству диагностирования и защиты другого вентиля преобразователя), то это означает, что защита сработала от перегрузки или короткого замыкания в нагрузке,Формула изобретения Устройство для функционального диагностирования и защиты тиристорного преобразователя, содержащее датчики тока по числу тиристоров преобразователя, пред. назначенные для установки последователь. но с соответствующими тиристорами, элементы развязки по числу тиристоров, предназначенные для подключения входами к управляющим переходам соответствующих тиристоров, и идентичные канады по числу контролируемых тиристоров, каждый из которых содержит первый триггер, установочным выходом подключенный к одному входу первого выходного элемента И, элемент ЗАПРЕТ, прямым входом подключенный к выходу датчика тока, включенного последовательно с одним соответствующим тиристором, и элемент задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с цельо расширения функциональных возможностей путем Опре деления неисправных каналов систем уп равления, за иить и реобрдзовд; ел я о т токов пеоерузки и короткого заела 1 я д нагрузк, а такгк лклю е я л.:чч рд батынания защиы при Одсч 1 1 О. хплмутации двух вентилей, оно снабжено вторым, третьим и четвертым триггерами и вторым и третьим выходными элементами И, причем установочный вход второго триггера соединен с выходом первого элемента раз вязки, сбрасывающим входом четвертого триггера и одним входом второго элемента И, сбрасывающий вход второго триггера подключен к выходу элемента задержки и сбрасывающему входу первого триггера, ус тановочный вход третьего триггера соединен выходом второго элемента развязки и входом элемента задержки, сбрасывающий вход третьего триггера подключен к другому входу второго элемента И и к выходу четвер того элемента развязки, установочный вход четвертого триггера подключен к выходу третьего элемента развязки, выход четвертого триггера подключен к одному входу третьего элемента И, другой вход которого 20 подключен к выходу третьего триггера, другой вход первого элемента И связан с выходом второго триггера и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход первого элемента развязки одного канала подключен к уста новочным входам третьего и четвертого триггеров других каналов, контролирующих тиристоры, коммутация которых предшествует коммутации одного тиристора и следует после коммутации одного тиристора, а 30 также к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тири- стор. коммутация которого на два такта опережает коммутацию одного тиристора, выход второго элемента развязки одного канала подключен кустановочным входам второго и четвертого триггеров других каналов, контролирующих тиристоры, коммутация которых соответственно на один и два такта следует позже коммутации одного тиристора и к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тиристор, коммутация которого предшествует коммутации одного тиристора, выход третьего элемента развязки одного канала подключен к установочным входам второго и третьего триггеров каналов, контролирующих тиристоры, соответственно, коммутация которых на один и два такта опережает коммутацию одного тиристора, а также к сбрасывающему входу третьего триггера канала, контролирующего тиристор, коммутация которого на три такта опережает коммутацию одного тиристора, выход четвертого элемента развязки подключен к установочным входам второго, третьего и четвертого триггеров каналов, контролирующих тиристоры, коммутация которых соответственно на один, два и три такта следует позже коммутации одного тиристора.1 6,1 Г 0 72 Составитель 0, Бояриновтор В.Данко Техред М,Моргентал орректор С,Ше Зака Подписноеа по изобретениям и открытиям при ГКЖ, Раушская наб., 4/5 издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 П р 1 я 1 лоде Ве 3820 Тираж ИИИ 1 И ( осудлрствесного комит 113035, Моска