Устройство для защиты вентильного преобразователя — SU 1723623 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17 51) 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для защиты вентильного преобразователя путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния. Импульсы от задающего генера 56 тора 9 через распределитель 10 импульсов поступают на входы ключей 39,40, После подачи напряжения питания происходит заряд конденсаторов.60,61 и сигнал с выхода датчика 44 напряжения поступает на вход реле 43 времени. Одновременно (в .случае исправности всех тиристоров) с выхода датчиков 1118 напряжения поступают на триггеры 19,2228 сигналы низкого уровня, триггеры устанавливаются в "0" и сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 38 замыкает ключи 46,45, После окончания выдержки времени реле 43 замыкаются ключи 39,40, импульсы через формирователи 41,42 поступают на входы тиристоров 1.8 и преобразователь начинает работу, В случае неисправности тиристора соответствующий 3 датчик формирует на выходе "1", соответствующий триггер устанавливается в "1" и сигнал лог."0" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 38 запрещает включение ключей 45,46. 2 ил.ЪФ510 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в тиристорных преобразователях с автономными инверторами, применяемых в качестве источников питания электротехнологических устройств в машиностроении.Известно устройство для защиты вентильного преобразователя, содержащее датчики напряжения на вентилях в виде оптопар, подключенных к вентилям через выпрямители, сглаживающие цепи и вспомогательные тиристоры,.а также индикатор неисправности.Недостатком устройства являются узкие функциональные возможности, связанные с отсутствием диагностирования самоп роизвол ьн ых вкл ючений вентилей.Известно также устройство защиты вентиль- ного преобразователя, содержащее датчики по числу последовательно включенных вентилей, через оптопары подключенные к входу логического блока.Однако данное устройство также не обеспечивает идентификации отказавших вентилей,Наиболее близким к предлагаемому по наибольшему числу общих признаков является устройство для защиты вентильного преобразователя, включающее в себя щ поочередно работающих групп по и одновременно включаемых вентилей, задающий генератор, выход которого соединен с входом гп - тактного распределителя импульсов, выходы которого связаны с управляющими цепями соответствующих групп вентилей, содержащее (в х и) датчиков напряжения, входы которых предназначены для подключения параллельно соответствующим вентилям преобразователя, резистор, ключевой элемент защиты, предназначенный для последовательного включения в силовую входную цепь преобразователя и О-триггер, информационный вход которого соединен с выходом одного из датчиков напряжения, а выход соединен с элементом индикации и связан с управляющим входом ключевого элемента защиты.Недостатком известного устройства является невозможность определения конкретных неисправных вентилей, что сужает его фун кци онал ьн ы е возможности.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния.Для достижения поставленной цели в устройство для защиты вентильного преобразователя, включающего в себя п поочередно работающих групп по и одновременно включаемых вентилей, по крайней мере один конденсатор, гальвани- чески связанный с входными выводами преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен с входом в-тактного распределителя импульсов, выходы которого связаны с управляющими входами вентилей соответствующих групп вентилей, содержащее (а х п) датчиков напряжения, входы которых предназначены для подключения параллельно соответствующим вентилем преобразователя, резистор, ключевой элемент защиты, предназначенный для последовательного включения в силовую входную цепь преобразователя, О-триггер, информа. ционный вход которого соединен с выходом одного из датчиков напряжения, а выход соединен с элементом индикации и связан с управляющим входом ключевого элемента защиты, введены элемент ИЛИ-НЕ, (гп х п 1) О-триггеров, (пз х п - 1) элементов индикации, гп+ 1) ключевых элементов, п формирователей импульсов, реле времени и пороговый элемент, вход которого предназначен для подключения к конденсатору вентильного преобразователя, гальванически связанному с его входными выводами, а выход через реле времени и(а+ 1)-й ключевой элемент соединен с управляющими входами остальных ключевых элементов, предназначенных для включения между выходами распределителя импульсов и входами соответствующих формирователей импульсов, выходы которых подключены к управляющим входам вентилей соответствующих групп, при этом О-триггеры объединены в в регистров памяти по п О-триггеров в каждом, причем в каждом из регистров памяти информационные входы О-триггеров подключены к выходам соответствующих датчиков напряжения на и вентилях одной из групп, а стробирующий вход предназначен для соединения с выходом распределителя импульсов, связанным с управляющими входами той же группы вентилей. Выходы О-триггеров соединены с входами соответствующих элементов индикации и подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющими входами (в + 1)-го ключевого элемента и ключевого элемента защиты, шунтированного резистором.На фиг,1 показана функциональная схема устройства для частного случая т = 2, и =.4; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип работы устройства, причем индексы напряжений, отложенных по осям ординат, совпадают с позиционными обозначениями элементов10 15 на фиг.1, на выходах которых эти напряжения возникают.Устройство для защиты вентильного преобразователя (фиг,1), включающего в себя две поочередно работающие группы по четыре вентиля (первая группа 1 - 4, вторая группа 5 - 8), задающий генератор 9, выход которого соединен с входом двухтактного (в = 2) распределителя 10 импульсов, каждый из двух выходов которого связан с управляющими входами вентилей соответствующих групп (1 - 4 или 5-8), содержит 2 х 4 = 8 датчиков 11 - 18 напряжения на вентилях, О-триггер 19, информационный вход которого связан с выходом датчика 11, а выход - с ключевым элементом 20 защиты и элементом 21 индикации.В устройство введено (2 х 4 - 1 = 7) дополнительных О-триггеров 22 - 28, (2 х 4- 1 = 7) элементов индикации 29 - 35 состояния вентилей. О-триггеры объединены в в = 2 регистров 36 и 37 памяти по п =4 О-триггера в каждом, причем информационные входы в каждом из регистров подключены к выходам датчиков напряжения на п = 4 одновременно включаемых вентилях (11 - 14 для регистра 36 и 5 - 8 для регистра 37). Выходы регистров 36 и 37 связаны с ключевым элементом 20 защиты через элемент ИЛИ-НЕ 38.В схему также введены ключевые элементы 39 и 40, включенные между соответствующими выходами распределителя 10 и входами формирователей 41 и 42 импульсов, реле 43 времени, вход которого через пороговый элемент 44 подключен к конденсатору 60 вентильного преобразователя, а выход через дополнительный ключевой элемент 45 связан с управляющими входами двух ключевых элементов 39 и 40. Управляющий вход дополнительного ключевого элемента 45 соединен с выходом элемента ИЛИ - НЕ 38, а ключевой элемент 20 защиты выполнен в виде ключа 46, зашунтированного резистором 47, Вентильный преобразователь в приведенном примере конкретного исполнения построен по схеме резонансного инвертора с обратными вентилями 48 - 55 фильтрующими дросселями 56 и 57, коммутирующими дросселями 58 и 59, конденсаторами 60 и 61 и нагрузкой 62.Устройство работает следующим образом.Задающий генератор 9 непрерывно выдает импульсы, которые поочередно распределяются на два выхода распределителя 10 импульсов (триггер), После подачи на вход преобразователя питающего напряжения происходит заряд конденсаторов 60 и 61 через резистор 47, нагрузку 62 и дроссе 20 25 30 35 40 45 50 55 лй 56 и 57. В случае исправности всех вентилей преобразователя, на каждом иэ них возникает напряжение, равное одной четверти напряжения источника питания, при этом все датчики 11-18 напряжения выдают на свои выходы сигналы низкого уровня (см. диаграмму О 1 - 01 а, фиг,2, момент 11, свидетельствующие об исправности вентилей. С приходом на стробирующие входы регистров 36 и 37 положительных перепадов напряжений с выходов распределителя 10 все триггеры обоих регистров устанавливаются в нулевое состояние, соответствующее исправности вентилей (момент 12 для регистра 36). При поступлении на все входы элемента ИЛИ - НЕ 38 нулевых сигналов последний выдает сигнал на включение ключевых элементов 45 и 46, в результате чего резистор 47 шунтируется ключом 46, а в результате замыкания ключа 45 сигнал реле 43 времени в момент 1 з через замкнутый ключ 45 проходит на управляющие входы ключевых элементов 39 и 40, через которые начинают проходить импульсы с выходов распределителей 10 к входам формирователей 41 и 42 импульсов, включающим вентили 1 - 8 инвертора, Последние поочередно включаются формируя импульсы выходного тока 62, Поскольку в моменты поступления на стробирующие входы регистров 36 и 37 положительных перепадов сигнала с выходов распределителя 10 на входах данных всех триггеров присутствуют низкие уровни сигналов с датчиков 11-18, все триггеры остаются в нулевом состоянии, при этом элементы 21,29 - 35 индикации показывают исправное состояние вентилей.Если во время работы преобразователя выходит из строя (т.е. пробивается, теряет класс или самопроизвольно выключается) хотя бы один из вентилей 1 - 8, в момент прихода стробирующего импульса на соответствующем входе данных присутствует не низкий, а высокий уровень сигнала с выхода датчика напряжения на преждевременно (до прихода управляющего импульса) включающемся вентиле, Поэтому соответствующий триггер переходит в единичное состояние, элемент ИЛИ - НЕ выдает сигнал на отключение ключевого элемента 20 защиты, а соответствующий индикатор показывает, по вине какого вентиля сработала защита.В случае, если в преобразователе есть неисправные вентили до момента его пуска устройство предотвращает подачу управляющих импульсов на вентили и таким образом позволяет избежать развития аварийных процессов. На временных диаграммах фиг.2 показан,случай, когда проби 1723623ты вентили 3 и 5. В такой ситуации при подаче на вход напряжения питания на выходах датчиков 13 и 15 напряжения сохраняются высокие уровни сигнала и О -триггеры 23 и 25 с приходом стробирующих импульсов (моменты то и т 1) переходят в единичное состояние. Элемент ИЛИ - НЕ 38 запрещает включение ключей 45 и 46, предотвращая пуск инвертора, элементы 30 и 32 индикации показывают, какие вентили неисправны.В качестве логических и цифровых элементов устройства могут быть использованы микросхемы серии К 561; в качестве датчиков состояния вентилей - оптроны АОТ 128,Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства защиты преобразователя как при тестовом, так и при функциональном диагностировании, поскольку формирует сигнал о состоянии всех вентилей преобразователя как перед пуском, так и во время работы, а также после аварийных отключений. Устройство позволяет оперативно локализовать неисправность и устранить ее, что повышает коэффициент использования мощных источников питания для электро- технологических процессов за счет сокращения времени ремонтных работ,При использовании устройства в преобразователях для питания установок выращивания монокристаллов чистых материалов снижаются потери от выхода в брак дорогостоящих изделий, возникающие при аварийных отключениях,Формула изобретения Устройство для защиты вентильного преобразователя, включающего в себя в поочередно работающих групп по и одновременно включаемых вентилей, по крайней мере один конденсатор, гальванически связанный с входными выводами преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен с входом в-тактного распределителя импульсов, выходы которого связаны с управляющими входами вентилей соответствующих групп, содержащее(щ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 х и) датчиков напряжения, входы которых предназначены для подключения параллельно соответствующим вентилям преобразователя, резистор, ключевой элемент защиты, предназначенный для последовательного включения в силовую входную цепь преобразователя, и О-триггер, информационный вход которого соединен с выходом одного из датчиков напряжения, а выход соединен с элементом индикации и связан с управляющим входом ключевого элементазащиты,отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния, введены элемент ИЛИ - НЕ, (щ х и - 1) О-триггеров, (щ х и - 1) элементов индикации, (а + 1) ключевых элементов, гп формирователей импульсов, реле времени и пороговый элемент, вход которого предназначен для подключения к конденсатору вентильного преобразователя, гальванически связанному с его входными выводами, а выход через реле времени и ( в + 1)-й ключевой элемент соединен с управляющими входами остальных ключевых элементов, предназначенных для включения между выходами распределителя импульсов и входами соответствующих формирователей импульсов, выходы которых подключены к управляющим входам вентилей соответствующих групп, при этом О-триггеры объединены в а регистров памяти по п О-триггеров в каждом, причем в каждом из регистров памяти информационные входы О-триггеров подключены к выходам соответствующих датчиков напряжения на и вентилях одной из групп, а стробирующий вход предназначен для соединения с выходом распределителя импульсов, связанным с управляющими входами той же группы вентилей, выходы О-триггеров соединены с входами соответствующих элементов индикации и подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ - НЕ, выход которого соединен с управляющими входами (т + 1)-го ключевого элемента и ключевого элемента защиты, шунтированного резистором,1723623 Риг, Г еряв Редактор С.Лисин Тираж Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5