Устройство для защиты мостового инвертора при исчезновении импульсов управления и нарушении проводимости тиристоров

Патент 1001299

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советских

Социалистических

Республик (и)1 00 1 299

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 2 1081 (21) 3350885/24-07 )$ 3 } М. Ктт.

Н 02 Н 7/122

Н 02 М 1/18 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет($З} УДК:621. 316. .925.4:621.

314. 572 (088. 8) Опубликовано 280?83, Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 28,0283,1, - -.г,:

Ю.M.Áåé, Ю.TI,Håóãoäíèêîâ,B.Ï.Íåóãoäíè ýû Þ, È ÄóðíîâöåÚ и В.Ф.Мокроносов с

ii е т

fJlj6 (72) Авторы изобретения

Уральский электромеханический институт железнодорожного транспорта (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ МОСТОВОГО ViHBEPTQPA ПРИ

ИСЧЕЗНОВЕНИИ ИМПУЛЬСОВ УПРАВЛЕНИЯ И НАРУШЕНИИ

ПРОВОДИМОСТИ ТИРИСТОРОВ

Изобретение относится к защите

Ъ нверторов и может быть использовано для защиты выпрямительно-инверторных агрегатов тяговых подстанций на участках постоянного тока электрифицированных железных дорог с совместной работой преобразователей, а также реверсивных тиристорных преобразователей с совместным управлением вентильными группами.

Известно устройство для защиты инвертора при исчезновении импульсов управления, в котором осуществляется контроль наличия импульсов на выходе выходных каскадов системы импульсно- 15 фазового управления 1 ).

Однако это устройство является не достаточно надежньм, так как не фиксирует импульсы управления с ненормальными (анормальными) параметрами (например, уменьшение амплитуды импульсов, изменение крутизны фронта импульсов, формы и длительности и т.д.), появление которых приводит к тому, что тиристоры силовых фаз преобразователей могут не открываться в нужный момент времени, что приводит.к аварийному процессу в инверторе. К тому же наличие шести одииаковых независимых каналов усложняет устройство.

Известно также устройство защиты инвертора, осуществляющего контроль состояния тиристоров инвертора по моменту появления в них силового тока1 2).

Надежность работы указанного устройства понижается из-за имеющейся в нем связи с импульсами системы импульсно-фазового управления, кроме того устройство обладает достаточной сложностью,так как имеет шесть независимых каналов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты инвертора, содержащее импульсные датчики, установленные в выходных цепях инвертора, триггер и схему совпадения(3).

Недостатком этого устройства яв.ляется необходимость блокировки срабатывания защиты в период включения (пуска ) инвертора для исключения ложной ее работы. Устройство также не обеспечивает защиту инвертора, необходимую в зоне прерывистых токов на грузки, до наступления момента надежного запирания тиристоров. Для ликвидации этой мертвой зоны" работы защиты в режиме прерывистых токов

1001299 необходимо автоматически менять уставку на срабатывание, что невозможно при данном исполнении устройства.

Цель изобретения вЂ” расширение функциональных возможностей устройства защиты мостового инвертора при исчезновении импульсов управления и ,нарушении проводимости тиристоров, повышение надежности его работы и ликвидации "мертвых зон" в режимах пуска (включения инвертора) и прерывистых токов инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты мостового инвертора при исчезновении импульсов управления и нарушении про-15 водимости тиристоров, содержащее импульсные датчики по числу тиристоров инвертора, причем каждый из датчиков включен последовательно в цепь соответствующего тиристора инверто- gp ра и триггер, введены блок запрета одновременного появления импульсов, два блока одновибратора, логическая схема ИЛИ-НЕ, логическая схема НЕ, две диодные логические схемы ИЛИ и исполнительный блок, причем к первому входу блока запрета подключен выход диодной логической схемы ИЛИ, объединяющей выходы датчиков катодной группы, а к второму входу подключен выход второй диодной логической схемы ИЛИ, объединяющей выходы датчиков анодной группы, каждый из двух выходов блока запрета через соответствующий блок одновибраторов подключен к соответствующему входу логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой через логическую схему НЕ и триггер соединен с исполнительным блоком.

Кроме того, блок запрета одновре- 4р менного появления импульсов состоит из двух логических схем НЕ и трех логическ х схем ИЛИ-НЕ, причем вход первой схемы НЕ является первым входом, а вход второй схемы НЕ вЂ” вторым входом блока запрета, выход первой схемы НЕ подключен к одному иэ входов первой логической схемы

ИЛИ-НЕ, выход которой является первым выходом блока запрета, а выход второй схемы НЕ подключен к одному из входов второй логической схемы

ИЛИ-НЕ, выход которой является вторым выходом блока запрета, одновременно выходы первой и второй схемы

НЕ подключены соответственно к первому и второму входам третьей логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой подключен к двум другим входам первой и второй логических схем ИЛИ-HE.

На фиг.1 приведена принципиальная 6Î схема предлагаемого устройства защиты мостового инвертора при исчезновении импульсов управления и нарушении проводимости тиристоров; на фиг.2 вЂ” временные диаграммы работы устройства защиты при исчезновении импульсов и нарушении проводимости тиристоров в режиме пуска и непрерывного тока, на фиг.3 вЂ” временные диаграммы работы устройства защиты при исчезновении импульсов и нарушении проводимости тиристоров в режиме прерывистого тока инвертора.

Устройство содержит инвертор 1 с тиристорами 2-7, выпрямитель 8 с тиристорами 9-14; преобразовательный трансформатор 15, импульсные датчики 16-21; диодные схемы ИЛИ 22 и 23, блок 24 запрета одновременного появ.пения импульсов, блоки 25 и 26 одновибраторов, логическую схему ИЛИНЕ 27, логическую схему НЕ 28, триггер 29, исполнительный блок 30, соответственно первую и вторую логические схемы HE 31 и 32 блока 24, соответственно первую, вторую и третью логические схемы ИЛИ-НЕ 33-35 блока 24.

Кроме того, устройство содержит выход 36 диодной схемы ИЛИ катодной группы, выход 37 диодной схемы ИЛИ анодной группы, выходы 38 и 39 соответственно первой и второй логических схем HE блока запрета, выход 40 третьей логической схемы ИЛИ-НЕ блока запрета, выходы 41 и 42 соответственно первой и второй логических схем ИЛИ-НЕ блока запрета (первый и второй выходы блока 24 запрета), выходы 43 и 44 соответственно второго и первого одновибраторов, выход

45 логической схемы ИЛИ-НЕ 27, выход

46 схемы НЕ 28, выход 47 триггера 29.

Ток общего катода инвертора !q y ток общего анода инвертора )он

Принцип работы устройства поясняется временными диаграммами, где на фиг.2 показана работа устройства в момент о пуска (включения) инвертора и при исчезновении импульса управления, поступающего на тиристор

2 инвертора, или нарушении проводимости тиристора 2 (закрытое состояние тиристора 2) в момент в режиме непрерывного тока инвертора.

На фиг. 3 показана работа устройства при исчезновении импульсов управления или нарушения проводимости того же тиристора (тиристор 2 инвертора) в момент.Е в режиме прерывистых токов инвертора (при длительности импульсов уравнительного тока меньшей

60 зл. град.), при котором происходит возникновение аварийного процесса (т.е. в режиме, когда не наступил момент надежного эапирания тиристоров инвертора Дс Д ).

При нормальной работе инвертора в режиме непрерывного тока на выходах 36 и 37 диодных схем ИЛИ 22 и 23 появляются импульсы в моменты появления тока в соответствующих фазах катодной и анодной групп инвертора.

1001299

Импульсы с выхода 36 схемы катодной ду исполнительному блоку 30 на отклю. группы поступают на первый вход чение агрегата. блока 24 запрета одновременного по- Преимуществом предлагаемого устявления импульсов (на вход схемы 31), ройства защиты является отсутствие мпульсы с выхода схемы анодной необходимости блокировки его сраба5 группы 37 поступают на второй вход тывания в период включения (пуска) блока запрета. Так как импульсы анод- инвертора для исключения ложной раной и катодной группы не совпадают боты. На фиг.2 показана работа уство времени, то они появляются на вы- ройства в период включения инвертоходах лок б а запрета На первом вы- ра, который начался в момент !

О ходе 42 появляются импульсы катодной Так как в момент включения токи в группы а на втором выходе 41 вЂ” им- . катодной группе тиристоров (тиристору пульсы анодной группы. Расстояние ры Фазы 2) и анодной группе (тирисмежду импульсами в каждой группе торы Фазы 7) появляются одновременно равно) соответственно 120 эл.град. и имеют одинаковую скорость нарас+ не,гдето„ес- несимметрия импульсов !5 тания -ф =, то íà входы

44 т н управления инвертора. На переднем блока 24 запрета одновременного появфронте импульсов запускаются блоки ления импульсов с выходов 36 и 37

25,26 одновибраторов, на выходе ко- . диодных логических схем ИЛИ одновреторых появляются импульсы (сигналы менно поступают одинаковые по амплилогической единицы) длительностью, 20 туде и длительности импульсы, которавной Ь1 = 60 эл. град. +донес, рые не появляются на соответствующих новибратора запускаемого им- выходах блока 24 и не могут запустить пульсами катодной группы (выход 44) соответствующие блоки 25 и 26 однодля вибраторов чем и осуществляется аводнови ратора, б атора запускаемого импуль- 25 томатическая блокировка запуска рабо. сами анодной группы (выход 43) ве- ты устройства защиты. Одновибраторы и аа. и зависит от ве- начинают запускаться с момента началичины максимально возможной несим- ла первой коммутации токов инвертометрии импульсов управления инверто- ра 1 навливается такой чтобы

B режиме прерывистых токов устединичные импульсы с одновибраторов, Ройство также не требует блокировки поступающие на входы сх е на входы схемы ИЛИ-НЕ 27 для исключения его ложного срабатыперекрывались, и в нормально в ормальном режиме вания, так как при переходе из режиработы инвертора а ертора на выходе 45 схемы ма непрерывных токов к режиму пре7 постоянно находилс находился сигнал логи35 рывистых токов, оно автоматическ. . ческого нуля и не и уля и не появлялся сигнал продолжает работать без смены устапомехи. На выходе

Н ыходе 46 схемы 28 при- вок (без изменения, ранее установсутствует при "этом с и "этом сигнал логичес- ленных значений „и 84 . С наступлекой единицы, которы который поступает на кием режима прерывистых токов, который наступает в инверторе, работаютанавленного в полож оложение соответ- 40 щем совместно с выпрямителем, при досствующее нормальн м мальному режиму работы тижении длительности импульсов тоинвертора (сигнал л р (гнал логического нуля ка циркуляции меньшей 60 эл.град. на выходе 47). на выходах 36 и 37 диодных логических схем появляются импульсы разПри исчезновении или сбое импуль- 45 личной длительности. сов управления на тиристорах 2 фа- Это вызвано тем, что при совместзы иэ-за нарушения проводимости ток. ной работе ток, протекающий через в тиристорах не появится в нужный фазы (тиристоры) инвертора, состоит моме нт в реме ни 4, следов ат ель но из двух импульсов тока (фиг.3), отна выходе 36 диодной схемы ИЛИ 22 личающихся амплитудой и скоростью будет отсутствовать очередной им50 нарастания. Первый импульс, являюпульс. Этот импульс, соответствующий щийся током циркуляции, совпадает с началу появления тока в фазе, не по- моментом открытия тиристоров при появится на выходе 42 блока 24 запре- ступлении на данную фазу в нужный та и не запустит соответствующий момент времени управляющих импульсов одновибратор. Тогда по истечении вре- " и имеет большую скорость нараста ия

55 н мени работы другого одновибратора тока и амплитуду. Второй импульс явна выходе 45 схемы ИЛИ-НЕ 27 по- ляется импульсом прерывистого тока явится сигнал логической единицы, а нагрузки инвертора и обладает меньна выходе 46 схемы 28 сигнал логичес- шей скоростью нарастания тока и ампкой единицы сменится на сигнал ло- 60 литудой. Под действием первого имгического нуля, который переведет триг- пульса тока циркуляции на выходах гер 29 в положение, соответствующее диодных схем ИЛИ 22-.23 появляется шификсации аварийной ситуации в инвер- рокий импульс, который является рабо-, торе. При этом поступающий с выхо- чим, а в момент появления второго да 47 триггера 29 сигнал дает коман- 65 импульса прерывистого тока нагрузки

1001299 инвертора на выходах диодных схем появляется узкий импульс, который является нерабочим импульсом. широкие и узкие импульсы с выходов 36 и

37 поступают в блок 24 запрета, который запрещает прохождение узких импульсов, и на выходах его формируются лишь импульсы длительностью, равной разности длительности широкого .и узкого импульса.

Интервал между этими импульсами IG сохраняется тот же, что и в режиме непрерывного тока 120 эл. град, ++ но они имеют незначительное запазес дывание в появлении на величину длительности узкого импульса. Далее до наступления аварии, устройство работает в соответствии с выше извЂ” ложенным описанием его работы в режи. ме непрерывного тока.

При наступлении аварийной ситуации в режиме прерывистого тока, например с исчезновением им,ульса управления фазы 2 в момент, на выходах 36 и 37 одновременно появляются узкие импульсы в .связи с одинаковой скоростью нарастания токов.

Эти импульсы не проходят через блок

24 запрета одновременного появления импульсов и не могут запустить соответствующий одновибратор. При ис" 3О течении времени работы другого одновибратора на выходе 45 схемы

ИЛИ-HE"27 появится сигнал логической единицы. Так как запуск одновибратора в режиме прерывистого тока производится с задержкой времени, рав- ной ширине (длительности) узкого импульса в сравнении с режимом непрерывного тока, а длительность импульсов одновибраторов остается прежней, то сигнал логической еди- 4О ницы в режиме прерывистого тока появляется с этой задержкой времени, которая имеет незначительную величину (меньше 1 эл. град.). Под действием сигнала со схемы 27 на выхо- 45 де 46 схемы 28 сигнал логической единицы сменится на сигнал логического нуля, который переводит триггер 29 в положение, соответствующее фиксации аварийной ситуации в инверторе, под действием которого исполнительный блок 30 отключает агрегат..

Таким образом, предлагаемое устройство защиты не имеет "мертвой зоны" в режиме прерывистых токов выпрямительно-инверторного агрегата.

Формула изобретения Г

1. Устройство для защиты мостового инвертора при исчезновении импульсов управления и нарушении проводимости тиристоров, содержащее импульсные датчики по числу тиристоров инвертора, причем каждый из датчиков включен последовательно в цепь соответствующего тиристора инвертора, и триггер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, повышения надежности его работы и ликвидации "мертвых зон" в режимах пуска (включения инвертора) и прерывистых токов инвертора, введены блок запрета одновременного появления импульсов, два блока одновибраторов, логическая схема ИЛИ-НЕ, логическая схема НЕ, две диодные логические схемы

ИЛИ и исполнительный блок, причем к первому входу блока запрета подключен выход диодной логической схемы ИЛИ, объединяющей выходы импульсных датчиков катодной группы, а к второму входу подключен выход второй диодной логической схемы ИЛИ, объединяющей выходы датчиков анодной группы, каждый из двух выходов блока запрета через соответствующий блок одновибраторов подключен к соответствующему входу логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой, через логическую схему НЕ и триггер соединен с исполнительным блоком.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок запрета одновременного появления импульсов состоит из двух логических схем НЕ и трех логических схем ИЛИ-НЕ, причем вход первой схемы НЕ является первым входом, а вход второй схемы НЕ вторым входом блока запрета, выход первой схемы НЕ подключен к одному из входов первой логической схемы

ИЛИ-НЕ, выход которой является первым выходом блока запрета, а выход второй схемы НЕ подключен к одному из входов второй логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой является вторым выходом блока запрета, одновременно выходы первой и второй схемы НЕ подключены соответственно к первому и второму входам третьей логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой подключен к другим входам первой и второй логических схем ИЛИ-НЕ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соколов С.Д., Бей Ю.M., Гуральник Я.Д., Чаусов О.Г. Полупроводниковые преобразовательные агрегаты тяговых подстанций. M., "Транспорт", 1979, с.157-159.

2. Глух E.M., Зеленов B.E. Защита полупроводниковых преобразователей.

M. "Энергия", 1970, с.119-120.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 340020, кл. Н 02 Н 7/10, 1970.

1001299

to юг

З7

ut и7

Рие.2

1001299

Гает.

58 фиг. 3

Редактор Ю.Середа

Заказ 1431/бб Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Составитель О.Мещерякова

Техред t1.Òåïåð Корректор И.Ватрушкина

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4