RU2506625C1 - Device for automated control of semiconductor elements of bridge rectifier - Google Patents
Device for automated control of semiconductor elements of bridge rectifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2506625C1 RU2506625C1 RU2013100593/08A RU2013100593A RU2506625C1 RU 2506625 C1 RU2506625 C1 RU 2506625C1 RU 2013100593/08 A RU2013100593/08 A RU 2013100593/08A RU 2013100593 A RU2013100593 A RU 2013100593A RU 2506625 C1 RU2506625 C1 RU 2506625C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- bridge rectifier
- outputs
- output
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в источниках питания для автоматизированного перехода на резервный полупроводниковый элемент мостового выпрямителя при возникновении в схеме выпрямления технических ситуаций, связанных с «обрывом» или «пробоем» полупроводниковых элементов.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in power supplies for an automated transition to a backup semiconductor element of a bridge rectifier in the event of technical situations in the rectification circuit associated with a “break” or “breakdown” of semiconductor elements.
Известно устройство для контроля полупроводниковых приборов, входящих в состав выпрямителя, подключаемое к контролируемому полупроводниковому прибору с помощью щупов, которое производит контроль режимов работы и определение исправности прибора путем оценки реакции полупроводникового прибора на стимулирующее воздействие в виде прямоугольных импульсов, следующих от специального генератора [Маркин В.В. и др. Техническая диагностика вентильных преобразователей / В.В.Маркин, В.Н.Миронов, С.Г.Обухов. - М.: Энергоатомиздат, 1985].A device for monitoring semiconductor devices that are part of the rectifier, connected to a controlled semiconductor device using probes, which monitors the operating modes and determines the health of the device by evaluating the response of the semiconductor device to the stimulating effect in the form of rectangular pulses following from a special generator [Markin V .AT. et al. Technical Diagnostics of Valve Converters / V.V. Markin, V.N. Mironov, S.G. Obukhov. - M .: Energoatomizdat, 1985].
Недостатком известного аналога является относительно низкая оперативность контроля, что обусловлено необходимостью обеспечения контактного соединения контролирующего устройства с объектом контроля - полупроводниковым прибором.A disadvantage of the known analogue is the relatively low efficiency of control, which is due to the need to provide a contact connection of the controlling device to the control object - a semiconductor device.
Известно устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей [А.Г.Сукиязов и др. Устройство бесконтактного мониторинга полупроводниковых элементов однофазных и трехфазных мостовых выпрямителей по патенту на ПМ RU №66820, 2007 г.]. Устройство содержит датчик напряженности магнитного поля (ДНМП), размещенный вблизи трансформатора выпрямителя, усилитель сигнала датчика и полосовой фильтр (ПФ), настроенный на частоту 2ω (ω - частота питающего выпрямитель напряжения), выход которого подключен к логической части устройства, которая, в зависимости от величины амплитуды выходного сигнала фильтра, формирует сигнал о техническом состоянии полупроводниковых элементов на соответствующие индикаторы.A device for non-contact monitoring of semiconductor elements of single-phase and three-phase bridge rectifiers [A.G. Sukiyazov et al. A device for non-contact monitoring of semiconductor elements of single-phase and three-phase bridge rectifiers according to patent RU PM No. 66820, 2007]. The device contains a magnetic field strength sensor (DNMP) located near the rectifier transformer, a sensor signal amplifier and a bandpass filter (PF) tuned to a frequency of 2ω (ω is the frequency of the supply voltage rectifier), the output of which is connected to the logical part of the device, which, depending from the magnitude of the amplitude of the output signal of the filter, generates a signal about the technical condition of the semiconductor elements on the corresponding indicators.
Недостатком устройства является относительно высокая вероятность получения недостоверных данных о техническом состоянии объекта контроля, это объясняется необходимостью предварительной ориентации оси чувствительности датчика напряженности магнитного поля относительно объекта контроля.The disadvantage of this device is the relatively high probability of obtaining inaccurate data on the technical condition of the control object, this is due to the need for preliminary orientation of the sensitivity axis of the magnetic field sensor relative to the control object.
Известно устройство бесконтактного определения технического состояния тиристоров источника питания [А.Г.Сукиязов и др. Устройство бесконтактного определения технического состояния тиристоров источника питания по патенту RU №2185632, 2002 г.]. Устройство содержит измеритель-преобразователь (датчик) внешнего магнитного поля, усилитель, два фазовых детектора, устройство формирования управляющей фазы, два усилителя-формирователя уровня, устройство логической обработки информации и устройство отображения информации.A device for non-contact determination of the technical condition of thyristors of a power source [A.G. Sukiyazov and others. A device for non-contact determination of the technical state of thyristors of a power source according to patent RU No. 2185632, 2002]. The device comprises an external magnetic field measuring transducer (sensor), an amplifier, two phase detectors, a control phase generating device, two level forming amplifiers, an information logical processing device and an information display device.
Недостатками устройства являются низкая надежность работы устройства из-за большого количества элементов и функциональных связей между ними, сложности алгоритма получения информации, а также зависимости формы выходного сигнала датчика (следовательно, и результата работы устройства в целом) от ориентации его оси чувствительности и отсутствие возможности влияния на выходное напряжение источника питания при выходе из строя контролируемых тиристоров.The disadvantages of the device are the low reliability of the device due to the large number of elements and functional relationships between them, the complexity of the algorithm for obtaining information, as well as the dependence of the shape of the output signal of the sensor (hence, the result of the device as a whole) on the orientation of its sensitivity axis and the lack of influence the output voltage of the power source in case of failure of the controlled thyristors.
Наиболее близким аналогом (прототипом) по своей технической сущности к заявленному устройству является известное устройство автоматизированного управления мостовым тиристорным выпрямителем, которое используется для бесконтактного автоматизированного управления величиной средневыпрямленного напряжения мостового тиристорного выпрямителя при возникновении в схеме выпрямления неисправностей, связанных с «обрывом» или «пробоем» тиристоров [Сукиязов А.Г., Просянников Б.Н., Просянников Г.Б. Устройство автоматизированного управления мостовым тиристорным выпрямителем по патенту RU №2392654, МПК G05F 5/00, Н02М 7/12, G01R 31/02, опубликованному 20.06.2010, бюллетень №17].The closest analogue (prototype) in terms of technical essence to the claimed device is the known device for automated control of a bridge thyristor rectifier, which is used for contactless automated control of the average rectified voltage of a bridge thyristor rectifier in the event of a fault in the rectification circuit associated with a “break” or “breakdown” thyristors [Sukiyazov A.G., Prosyannikov B.N., Prosyannikov GB The device for automated control of a thyristor bridge rectifier according to patent RU No. 2392654, IPC G05F 5/00,
Известное устройство автоматизированного управления мостовым тиристорным выпрямителем состоит из источника питания (ИП), выход которого подключен соответственно к входу датчика напряженности магнитного поля (ДНМП), первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу усилителя сигнала датчика (УС) и тиристорному выпрямителю (ТВ), выход УС подключен к полосовому фильтру (ПФ), настроенному на частоту 2ω (ω - частота питающего выпрямитель напряжения), первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входу логического блока (ЛБ), содержащего первый компаратор (К1) и второй компаратор (К2), выход К1 подключен к входам логических схем 2И-НЕ и 2И, а выход компаратора К2 подключен ко второму входу логических схемы 2И-НЕ и ко второму входу системы управления тиристорным выпрямителем (СУТВ), выход логической схемы 2И-НЕ подключен ко второму входу логической схемы 2И. Выход логической схемы 2И подключен к первому входу СУТВ, выход которой подключен к управляющим электродам тиристоров мостового ТВ.The known device for automated control of a thyristor bridge rectifier consists of a power source (IP), the output of which is connected respectively to the input of the magnetic field strength sensor (DNMP), the first and second outputs of which are connected respectively to the input of the sensor signal amplifier (US) and the thyristor rectifier (TV) , the output of the DC is connected to a band-pass filter (PF) tuned to a frequency of 2ω (ω is the frequency of the supply voltage rectifier), the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second the input of the logic block (LB) containing the first comparator (K1) and the second comparator (K2), the output K1 is connected to the inputs of the logic circuits 2I-NOT and 2I, and the output of the comparator K2 is connected to the second input of the logic circuits 2I-NOT and to the second input thyristor rectifier control system (SUTV), the output of the logic circuit 2I-NOT connected to the second input of the logic circuit 2I. The output of logic circuit 2I is connected to the first input of the SUTW, the output of which is connected to the control electrodes of the thyristors of bridge TV.
Недостатком устройства, выбранного за прототип, является узкая область его применения, так как его использование возможно только для тиристорных мостовых выпрямителей, а также в случаях возникновения неисправностей типа «пробой» тиристора мостовой схемы выпрямления, при использовании прототипа невозможно восстановить работоспособность мостовой схемы выпрямления, что приводит к обесточиванию потребителей электрической энергии. Кроме этого, недостатком устройства является то, что при неисправности типа «обрыв» тиристора мостовой схемы выпрямления она трансформируется в однополупериодную схему выпрямления, величина средневыпрямленного (выходного) напряжения уменьшается вдвое, а ток, протекающий в схеме, имеет существенную величину только для одного полупериода. В результате мощность, выделяемая на нагрузку, уменьшается вдвое, что может привести к потере работоспособности потребителей электрической энергии.The disadvantage of the device selected for the prototype is the narrow scope of its application, since its use is possible only for thyristor bridge rectifiers, as well as in cases of malfunctions such as “breakdown” of the thyristor of the bridge rectification circuit, when using the prototype it is impossible to restore the efficiency of the bridge rectification circuit, which leads to blackout of consumers of electric energy. In addition, the disadvantage of this device is that in the event of a breakdown of the thyristor type of the bridge rectification circuit, it is transformed into a half-wave rectification circuit, the average rectified (output) voltage is halved, and the current flowing in the circuit is significant for only one half-cycle. As a result, the power allocated to the load is halved, which can lead to a loss of operability of consumers of electric energy.
Целью заявленного технического решения является разработка устройства автоматизированного управления полупроводниковыми элементами мостового выпрямителя, обеспечивающего возможность расширения области его применения, а именно как с диодным, так и тиристорным мостовыми выпрямителями, а также исключающего влияние неисправностей типа «обрыв» и «пробой» полупроводниковых элементов двухдиагонального моста на работоспособность мостового выпрямителя, без изменения мощности, выделяемой на нагрузку.The purpose of the claimed technical solution is to develop a device for the automated control of semiconductor elements of a bridge rectifier, providing the possibility of expanding the scope of its application, namely with both diode and thyristor bridge rectifiers, as well as eliminating the influence of malfunctions such as "open" and "breakdown" of semiconductor elements of a two-diagonal bridge the efficiency of the bridge rectifier, without changing the power allocated to the load.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве автоматизированного управления полупроводниковыми элементами мостового выпрямителя, содержащем источник питания, выходы которого подключены соответственно к первому входу мостового выпрямителя и входу датчика напряженности магнитного поля, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко второму входу мостового выпрямителя и входу усилителя, выход усилителя подключен к входу полосового фильтра, логический блок и блок управления мостовым выпрямителем, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам логического блока, а первый и второй управляющие выходы блока управления мостовым выпрямителем подключены соответственно к первому и второму управляющим входам мостового выпрямителя, дополнительно введены пороговый блок и блок сравнения, вход и выход порогового блока подключены соответственно к выходу полосового фильтра и к первому входу логического блока, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения, вход которого подключен к выходу усилителя, первый и второй выходы блока управления мостового выпрямителя подключены соответственно к первому и второму индикаторам технического состояния мостового выпрямителя.This goal is achieved by the fact that in the known device for the automated control of semiconductor elements of a bridge rectifier containing a power source, the outputs of which are connected respectively to the first input of the bridge rectifier and the input of the magnetic field sensor, the first and second outputs of which are connected respectively to the second input of the bridge rectifier and the input amplifier, the output of the amplifier is connected to the input of the bandpass filter, the logic unit and the control unit of the bridge rectifier, first the first and second inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the logic block, and the first and second control outputs of the control unit of the bridge rectifier are connected respectively to the first and second control inputs of the bridge rectifier, a threshold block and a comparison block are additionally introduced, the input and output of the threshold block are connected respectively, to the output of the bandpass filter and to the first input of the logic unit, the second input of which is connected to the output of the comparison unit, the input of which is connected to the output of the amplifier , the first and second outputs of the bridge rectifier control unit are connected respectively to the first and second indicators of the technical condition of the bridge rectifier.
Блок сравнения состоит из первого и второго фильтров низкой частоты, выходы которых подключены к первому и второму входам двухвходового операционного усилителя, выход которого является выходом блока, а входы первого и второго фильтра низкой частоты через разнополярно включенные диоды объединены и являются входом блока.The comparison unit consists of the first and second low-pass filters, the outputs of which are connected to the first and second inputs of a two-input operational amplifier, the output of which is the output of the unit, and the inputs of the first and second low-pass filters through the multipolarly switched diodes are combined and are the input of the block.
Логический блок состоит из первого и второго двухвходовых элементов «И» и элемента «НЕ», первый вход первого двухвходового элемента «И» подключен к первому входу второго двухвходового элемента «И», второй вход которого подключен к инверсному выходу элемента «НЕ», вход которого подключен ко второму входу первого двухвходового элемента «И», первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока, причем выходы первого и второго двухвходовых элементов «И» являются соответственно первым и вторым выходами блока.The logic block consists of the first and second two-input elements “AND” and the element “NOT”, the first input of the first two-input element “AND” is connected to the first input of the second two-input element “AND”, the second input of which is connected to the inverse output of the element “NOT”, the input which is connected to the second input of the first two-input element "And", the first and second inputs of which are respectively the first and second inputs of the block, and the outputs of the first and second two-input elements "And" are respectively the first and second outputs of the unit a.
Мостовой выпрямитель состоит из двухдиагонального моста и трансформатора, выходы вторичной обмотки которого подключены к первой диагонали моста, ко второй диагонали которого подключена нагрузка, в каждое плечо двухдиагонального моста включено по два полупроводниковых элемента, катодные выводы которых соединены и подключены к соответствующей вершине диагонали, а их анодные выводы подключены к соответствующим контактам двухпозиционного реле, выводы первичной обмотки трансформатора являются входами мостового выпрямителя, а управляющие входы двухпозиционных реле, относящихся к противолежащим плечам двухдиагонального моста, попарно объединены и являются соответствующими управляющими входами мостового выпрямителя.The bridge rectifier consists of a two-diagonal bridge and a transformer, the secondary windings of which are connected to the first diagonal of the bridge, the load is connected to the second diagonal, two semiconductor elements are connected to each shoulder of the two-diagonal bridge, the cathode terminals of which are connected and connected to the corresponding vertex of the diagonal, and their the anode leads are connected to the corresponding contacts of the on-off relay, the leads of the primary winding of the transformer are inputs of a bridge rectifier, and I control s inputs DIP switch belonging to opposite shoulders dual-diagonal of the bridge, are combined in pairs and are the respective control inputs of the bridge rectifier.
Блок управления мостовым выпрямителем состоит из первого и второго электромагнитного реле, каждое из которых снабжено замыкающими контактами, управляющие входы электромагнитных реле являются управляющими выходами блока и подключены к катодам соответствующих диодов, аноды которых являются входами блока, причем входы электромагнитных реле являются выходами блока.The bridge rectifier control unit consists of the first and second electromagnetic relays, each of which is equipped with make contacts, the control inputs of the electromagnetic relays are the control outputs of the unit and are connected to the cathodes of the corresponding diodes, the anodes of which are the inputs of the unit, and the inputs of the electromagnetic relays are the outputs of the unit.
Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет введения порогового блока и блока сравнения, одновременно сравнивающего по модулю средние значения положительного и отрицательного полупериодов выходного напряжения с датчика напряженности магнитного поля, формирования управляющего сигнала на переключение неисправной пары полупроводниковых элементов двухдиагонального моста на резерв. Этим достигается возможность расширения области применения заявленного устройства, а также исключение влияния неисправностей типа «обрыв» и «пробой» полупроводниковых элементов двухдиагонального моста на работоспособность мостового выпрямителя, без изменения мощности, выделяемой на нагрузку.Thanks to a new set of essential features due to the introduction of a threshold block and a comparison block, which simultaneously compares in absolute terms the average values of the positive and negative half-periods of the output voltage from the magnetic field strength sensor, the formation of a control signal for switching a faulty pair of semiconductor elements of a two-diagonal bridge to the reserve. This makes it possible to expand the scope of the claimed device, as well as eliminating the influence of faults such as “open” and “breakdown” of the semiconductor elements of a two-diagonal bridge on the operability of a bridge rectifier, without changing the power allocated to the load.
Заявленное устройство автоматизированного управления полупроводниковыми элементами мостового выпрямителя поясняется чертежами, на которых показано:The claimed device for the automated control of semiconductor elements of a bridge rectifier is illustrated by drawings, which show:
Фиг.1 - Общая структурная схема устройства автоматического управления полупроводниковыми элементами мостового выпрямителя;Figure 1 - General block diagram of a device for automatic control of semiconductor elements of a bridge rectifier;
Фиг.2 - Общая структурная схема мостового выпрямителя;Figure 2 - General block diagram of a bridge rectifier;
Фиг.3 - Структурная схема блока сравнения;Figure 3 is a block diagram of a comparison unit;
Фиг.4 - Структурная схема логического блока;Figure 4 is a block diagram of a logical block;
Фиг.5 - Структурная схема блока управления мостовым выпрямителем;5 is a block diagram of a control unit bridge rectifier;
Фиг.6 - Структурная схема диодного двухдиагонального моста;6 is a block diagram of a diode bi-diagonal bridge;
Фиг.7 - Структурная схема тиристорного двухдиагонального моста.7 is a structural diagram of a thyristor bi-diagonal bridge.
Заявленное устройство автоматизированного управления полупроводниковыми элементами мостового выпрямителя, представленное на (фиг.1), состоит из источника питания 1 (ИП), выходы которого подключены соответственно к первому входу 3.1 мостового выпрямителя 3 (MB) и входу датчика напряженности магнитного поля 2 (ДНМП), первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу 3.2 MB 3 и входу усилителя 4 (УС), выход УС 4 одновременно подключен к входам полосового фильтра 5 (ПФ) и блоку сравнения 7 (БС), вход и выход порогового блока 6 (ПБ) подключены соответственно к выходу ПФ 5 и к первому входу 8.1 логического блока 8 (ЛБ), второй вход 8.2 ЛБ 8 подключен к выходу БС 7, входы 9.1 и 9.2 блока управления мостовым выпрямителем 9 (БУМВ), подключены соответственно к первому и второму выходам ЛБ 8, а первый и второй управляющие выходы БУМВ 9 подключены соответственно к первому 3.3 и второму 3.4 управляющим входам MB 3, первый 9.3 и второй 9.4 выходы БУМВ 9 подключены соответственно к 10 и 11 индикаторам технического состояния MB 3.The claimed device for the automated control of semiconductor elements of a bridge rectifier, shown in (Fig. 1), consists of a power supply 1 (IP), the outputs of which are connected respectively to the first input 3.1 of the bridge rectifier 3 (MB) and the input of the magnetic field strength sensor 2 (DNMP) , the first and second outputs of which are connected respectively to the input 3.2
ДНМП 2 предназначен для формирования сигнала, пропорционального величине тока, протекающего в токопроводящих проводах между ИП 1 и MB 3. ДНМП 2 размещен в микроиндуктивном соленоиде-концентраторе из нескольких витков токопроводящего провода к первичной обмотке трансформатора MB 3, намотанного на диэлектрическую цилиндрическую трубку.DNMP 2 is designed to generate a signal proportional to the magnitude of the current flowing in the conductive wires between
Вариант построения ДНМП 2 известен и описан, например, в патенте на изобретение RU №2392654 С2 на фиг.1.A variant of constructing DNMP 2 is known and described, for example, in the patent for invention RU No. 2392654 C2 in figure 1.
MB 3, структурная схема которого показана на фиг.2, предназначен для преобразования переменного тока в постоянный. МВ 3 состоит из двухдиагонального моста 3.2 (ДДМ) и трансформатора 3.1, выходы вторичной обмотки которого подключены к первой диагонали ДДМ 3.2, ко второй диагонали которого подключена нагрузка, в каждое плечо ДДМ 3.2 включено по два полупроводниковых элемента, катодные выводы которых соединены и подключены к соответствующей вершине диагонали, а их анодные выводы подключены к соответствующим контактам двухпозиционного реле, выводы первичной обмотки трансформатора являются входами MB 3, а управляющие входы двухпозиционных реле, относящихся к противолежащим плечам ДДМ 3.2, попарно объединены и являются соответствующими управляющими входами MB 3.
Схемы MB известны и описаны, например, в книге А.С.Касаткин и М.А.Перекалин. Электротехника (Энергоатомиздат, 1959 г., с. 152, рис.10-19). MB 3 может быть выполнен как на диодном, так и на тиристорном двухдиагональном мосте, Фиг.6 и Фиг.7 соответственно. В ДДМ 3.2, показанном на Фиг.6, в качестве диодов могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели 2Д677А-5 или импортный аналог 1N4004. В качестве двухпозиционных реле К1-К4 могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели реле 5П19.10ТМ1-10-80 В2 или импортный аналог D2410. В ДДМ 3.2, показанном на Фиг.7, в качестве тиристоров могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели КУ 111А или 2У202Е. В качестве двухпозиционных реле К1-К4 могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели реле 5П19.10ТС1-10-80-В1 или КР 293КП4А.MB schemes are known and described, for example, in the book by A.S. Kasatkin and M.A. Perekalin. Electrical Engineering (Energoatomizdat, 1959, p. 152, Fig. 10-19).
УС 4 предназначен для усиления сигнала с ДНМП 2 до значения, необходимого для работы схемы. УС 4 может быть реализован на операционном усилителе. В качестве операционного усилителя могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели 154УД401БС или 140УД20А.US 4 is designed to amplify the signal from
ПФ 5 предназначен для выделения из спектра амплитуд выходного сигнала ДНМП 2 четной спектральной составляющей 2ω. ПФ 5 может быть выполнен на любой стандартной схеме пассивного ПФ с использованием серийно выпускаемых электронных компонентов (резисторы, конденсаторы). Конкретная схема реализации ПФ 5 будет определятся тем, что он должен быть настроен на частоту 2ω (ω - частота питающего MB 3 напряжения).PF 5 is designed to extract from the spectrum of the amplitudes of the
ПБ 6 предназначен для формирования к выходному сигналу с ДНМП 2 опорного уровня амплитуды сигнала второй гармонической составляющей напряжения, питающего MB 3. Опорный уровень ПБ 6 настроен на амплитуду сигнала с выхода ПФ 5 соответствующей технической ситуации «обрыв» полупроводникового элемента ДДМ 3.2. При технической ситуации «пробой» полупроводникового элемента ДДМ 3.2 амплитуда сигнала с выхода ПФ 5 превышает значение амплитуды сигнала соответствующей технической ситуации «обрыв» полупроводникового элемента ДДМ 3.2 (Патент RU на ПМ №66820 от 2007 г.), таким образом, ПБ 6 будет срабатывать при возникновении любой из перечисленных технических ситуаций. ПБ 6 может быть реализован на быстродействующем компараторе с последовательно соединенным триггером Шмита. В качестве быстродействующего компаратора могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели 1481СА1, в качестве триггера Шмита могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели серии 564ТЛ 2В.PB 6 is designed to form a reference level of the signal amplitude of the second harmonic component of the
БС 7, структурная схема которого показана на фиг.3, предназначен для формирования сигнала, соответствующего номеру пары плеч (пары полупроводниковых элементов) ДДМ 3.2, в которых реализовалась неисправность типа «обрыв» или «пробой» полупроводникового элемента ДДМ 2, путем приема сигнала с ДНМП 2, разделения данного сигнала через разнополярно включенные диоды 7.1 и 7.2 на две составляющие, их обработки на фильтрах низкой частоты 7.3 и 7.4 соответственно и сравнения по модулю среднего значения обработанных составляющих сигнала с ДНМП 2 между собой на двухвходовом операционном усилителе 7.5 (ДОУ).
БС 7 состоит из первого и второго фильтров низкой частоты, 7.3. и 7.4 соответственно, выходы которых подключены к первому и второму входам двухвходового операционного усилителя 7.5, выход которого является выходом блока, а входы 7.3 и 7.4 через разнополярно включенные диоды 7.1 и 7.2 соответственно объединены и являются входом блока. В качестве диодов могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели КД 243В, в качестве фильтров низкой частоты могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели 1478 ФН1У или импортный аналог МАХ 293 ЕРА, в качестве двухвходового операционного усилителя могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели 140УД 20А или импортный аналог LM 124J.
ЛБ 8, структурная схема которого показана на фиг.4, предназначен для формирования сигнала о появлении неисправностей типа «обрыв» или «пробой» в соответствующей паре полупроводниковых элементов ДДМ 3.2. ЛБ 8 состоит из первого и второго двухвходовых элементов «И» 8.1 и 8.2 соответственно и элемента «НЕ» 8.3, первый вход двухвходового элемента «И» 8.1 подключен к первому входу второго двухвходового элемента «И» 8.2, второй вход которого подключен к инверсному выходу элемента «НЕ» 8.3, вход которого подключен ко второму входу первого двухвходового элемента «И» 8.1, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока, причем выходы первого и второго двухвходовых элементов «И» 8.1 и 8.2 являются соответственно первым и вторым выходами блока. В качестве двухвходовых элементов 8.1 и 8.2 могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели 1533 ЛИ 1 или импортные аналоги SN 74 АМС, в качестве элемента 8.3 могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели 1533 ЛН 1 или импортные аналоги SN 7406N.LB 8, the structural diagram of which is shown in figure 4, is designed to generate a signal about the occurrence of faults of the type "break" or "breakdown" in the corresponding pair of semiconductor elements DDM 3.2. LB 8 consists of the first and second two-input elements "AND" 8.1 and 8.2, respectively, and the element "NOT" 8.3, the first input of the two-input element "AND" 8.1 is connected to the first input of the second two-input element "AND" 8.2, the second input of which is connected to the inverse output element "NOT" 8.3, the input of which is connected to the second input of the first two-input element "AND" 8.1, the first and second inputs of which are respectively the first and second inputs of the block, and the outputs of the first and second two-input elements "AND" 8.1 and 8.2 are respectively the first and tue the other outputs of the block. As two-input elements 8.1 and 8.2, commercially available domestic models 1533
БУМВ 9, структурная схема которого показана на фиг.5, предназначен для формирования управляющего сигнала на переключения соответствующей пары полупроводниковых элементов ДДМ 3.2 на резерв. БУМВ 9 состоит из первого и второго электромагнитного реле 9.1 и 9.2, каждое из которых снабжено замыкающими контактами К1 и К2 соответственно, управляющие входы электромагнитных реле являются управляющими выходами БУМВ 9 и подключены к катодам соответствующих диодов 9.3 и 9.4, аноды которых являются входами БУМВ 9, причем входы электромагнитных реле являются выходом БУМВ 9. В качестве диодов могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели 2Д203 А1, в качестве электромагнитных реле могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели 5П19.10ТС1-10-80-В1.
Выходы 9.3 и 9.4 БУМВ 9 подключены соответственно к 10 и 11 индикаторам технического состояния MB 3.The outputs 9.3 and 9.4 of the
В качестве индикаторов 10 и 11 технического состояния MB 3 могут быть использованы серийно выпускаемые отечественные модели светодиодов серии АЛ 307 AM, подключаемые через токоограничивающий резистор в 1 кОм.As indicators 10 and 11 of the technical condition of
Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.
Если MB 3 работает в номинальном эксплуатационном режиме и все его элементы исправны, то в спектре амплитуд выходного сигнала ДНМП 2, размещенного в соленоиде-концентраторе на токоподводящих проводах, будут присутствовать сигналы только нечетных спектральных составляющих 3ω, 5ω, 7ω,…, кратных основной частоте питающего выпрямитель напряжения ω. Форма выходного сигнала ДНМП 2 при этом будет симметричной относительно оси абсцисс.If
В случае изменения технического состояния полупроводниковых элементов ДДМ 3.2 (появление неисправностей типа «обрыв» или «пробой») в спектре амплитуд выходного сигнала ДНМП 2 тока дополнительно появляются сигналы четных спектральных составляющих 2ω, 4ω, 6ω, кратных основной частоте ω. Форма сигнала при этом теряет симметрию, то есть площадь положительного (либо отрицательного - в зависимости от номера пары плеч ДДМ 3.2, в которых произошла неисправность) полупериода становится существенно отличной от площади отрицательного полупериода (либо положительного полупериода).In case of a change in the technical condition of the DDM 3.2 semiconductor elements (breakdowns of the type “break” or “breakdown”), the signals of even spectral components 2ω, 4ω, 6ω that are multiples of the fundamental frequency ω additionally appear in the amplitude spectrum of the output signal of
Таким образом, факт появления четных спектральных составляющих в спектре амплитуд выходного сигнала ДНМП 2 тока, протекающего в схеме MB 3 (в том числе и в токоподводящих проводах), будет однозначным свидетельством появления неисправностей типа «обрыв» или «пробой» полупроводниковых элементов в ДДМ 3.2, приводящих к ухудшению качества выходного напряжения MB 3, и последующего возникновения аварийного режима работы, могущего привести к выходу из строя как самого выпрямителя, так и подключенных к нему устройств. Помимо этого, для определения номера плеча мостовой схемы выпрямления (номера полупроводникового элемента), в котором произошел «обрыв» или «пробой», требуется сравнение по модулю средних значений положительного и отрицательного полупериодов выходного напряжения датчика напряженности магнитного поля.Thus, the fact of the appearance of even spectral components in the amplitude spectrum of the output signal of
Аналогичные физические процессы будут происходить в трехфазном мостовом выпрямителе.Similar physical processes will occur in a three-phase bridge rectifier.
В процессе работы MB 3 ток, протекающий в токоподводящих проводах, создает магнитное поле, напряженность которого в микроиндуктивном соленоиде-концентраторе однозначно связана с силой тока в ДДМ 3.2. Таким образом, ДНМП 2 формирует сигнал, пропорциональный величине тока, протекающего в ДДМ 3.2.During the operation of
В том случае, если полупроводниковые ДДМ 3.2 исправны, сигнал с выхода ДНМП 2 после усиления поступает на ПФ 5, где его дальнейшее преобразование прекращается в связи с отсутствием в нем составляющей сигнала с частотой 2ω, а также на БС 7, где через разнополярно включенные диоды 7.1 и 7.2 сигнал поступает на фильтры низкой частоты 7.3 и 7.4 соответственно, выходных сигналов которых в этом случае недостаточно для срабатывания ДОУ 7.5. ЛБ 8 при этом не срабатывает, сигналы на БУМВ 9 не поступают.In the event that the semiconductor DDM 3.2 is operational, the signal from the
При возникновении в ДДМ 3.2 неисправности полупроводникового элемента типа «обрыв» или «пробой», появившаяся в выходном сигнале четная спектральная составляющая с частотой 2ω проходит через ПФ 5 и поступает на вход порогового блока 6. Сигнал с выхода ПБ 6 поступает на первый вход логических элементов 8.1 и 8.2 ЛБ 8. Одновременно вследствие появления асимметрии формы выходного сигнала ДНМП 2 относительно оси абсцисс выходной сигнал одного из фильтров низкой частоты 7.3 или 7.4 (в зависимости от номера пары плеч ДДМ 3.2, в которых произошла неисправность) приобретает отличное значение от другого, что фиксируется ДОУ 7.5. Сигнал с выхода ДОУ 7.5 (соответствующий номеру пары плеч, в которых произошла неисправность) поступает на второй вход логического элемента 8.1 ЛБ 8 и через инвертор на второй вход логического элемента 8.2 ЛБ 8. Сигнал со сработавшего логического элемента 8.1 или 8.2 ЛБ 8 на переключение соответствующей пары плеч (пары полупроводниковых элементов) ДДМ 3.2 поступает на БУМВ 9, который непосредственно и формирует управляющий сигнал на переключение пары плеч (пары полупроводниковых элементов) на резерв. Например, при возникновении неисправности типа «обрыв» или «пробой» полупроводникового элемента 3.2.1 ДДМ 3.2 логический элемент 8.1 ЛБ 8 формирует сигнал на первом выходе ЛБ 8, который поступает на первый вход 9.1 БУМВ 9, данный сигнал через диод 9.1 поступает на электромагнитное реле К1 БУМВ 9, которое замыкает контакт К1. БУМВ 9 выдает управляющий сигнал на вход 3.3 MB 3, в результате происходит переключение контактов К1 и К4 двухпозиционных реле К1 и К4 с анодных выводов полупроводниковых элементов 3.2.1 и 3.2.5 ДДМ 3.2 на анодные выводы резервных полупроводниковых элементов 3.2.2 и 3.2.6 ДДМ 3.2 соответственно. Одновременно формируется сигнал с выхода 9.3 БУМВ 9 на индикатор 10 технического состояния MB 3.If a fault occurs in the DDM 3.2 semiconductor element of the “open” or “breakdown” type, the even spectral component that appears in the output signal with a frequency of 2ω passes through the PF 5 and goes to the input of the threshold unit 6. The signal from the output of the PB 6 goes to the first input of the logic elements 8.1 and 8.2 LB 8. At the same time, due to the asymmetry in the shape of the output signal of
В случае возникновения неисправности типа «обрыв» или «пробой» полупроводникового элемента в другой паре плеч ДДМ 3.2, например полупроводникового элемента 3.2.3, логический элемент 8.2 ЛБ 8 формирует сигнал на втором выходе ЛБ 8, который поступает на второй вход 9.2 БУМВ 9, данный сигнал через диод 9.2 поступает на электромагнитное реле К2 БУМВ 9, которое замыкает контакт К2. БУМВ 9 выдает управляющий сигнал на вход 3.4 MB 3, в результате происходит переключение контактов К2 и К3 двухпозиционных реле К2 и К3 с анодных выводов полупроводниковых элементов 3.2.3 и 3.2.7 ДДМ 3.2 на анодные выводы резервных полупроводниковых элементов 3.2.4 и 3.2.8 ДДМ 3.2 соответственно.In the event of a breakage or breakdown of a semiconductor element in another pair of DDM 3.2 arms, for example, a semiconductor element 3.2.3, the logic element 8.2 LB 8 generates a signal at the second output of the LB 8, which is fed to the second input 9.2 of the
Одновременно формируется сигнал с выхода 9.4 БУМВ 9 на индикатор 11 технического состояния MB 3.At the same time, a signal is generated from the output 9.4 of the
Таким образом, заявленное устройство обладает существенным положительным эффектом, заключающимся в применении данного устройства как с диодным, так и тиристорным мостовыми выпрямителями, исключающего влияние неисправностей типа «обрыв» и «пробой» полупроводниковых элементов двухдиагонального моста на работоспособность мостового выпрямителя, без изменения мощности, выделяемой на нагрузку, т.е. сохранение работоспособности потребителей электроэнергии.Thus, the claimed device has a significant positive effect, consisting in the use of this device with both diode and thyristor bridge rectifiers, eliminating the influence of faults such as "open" and "breakdown" of semiconductor elements of a two-diagonal bridge on the efficiency of the bridge rectifier, without changing the power allocated load, i.e. maintaining the operability of electricity consumers.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013100593/08A RU2506625C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Device for automated control of semiconductor elements of bridge rectifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013100593/08A RU2506625C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Device for automated control of semiconductor elements of bridge rectifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2506625C1 true RU2506625C1 (en) | 2014-02-10 |
Family
ID=50032363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013100593/08A RU2506625C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Device for automated control of semiconductor elements of bridge rectifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2506625C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589273C2 (en) * | 2014-09-15 | 2016-07-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Device for measuring complex resistance of bridge circuit |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56157271A (en) * | 1980-05-06 | 1981-12-04 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | Controlling method for thyristor rectifier |
RU2185632C2 (en) * | 2000-03-06 | 2002-07-20 | Ростовский военный институт ракетных войск | Gear for contactless determination of technical condition of thyristors of power supply source |
RU2259627C2 (en) * | 2003-08-07 | 2005-08-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Ижмаш" | Thyristor current regulator |
RU2392654C2 (en) * | 2008-09-02 | 2010-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский военный институт ракетных войск имени Главного маршала артиллерии М.И. Неделина". Министерство обороны Российской Федерации | Device for automatic control over bridge thyristor rectifier |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013100593/08A patent/RU2506625C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56157271A (en) * | 1980-05-06 | 1981-12-04 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | Controlling method for thyristor rectifier |
RU2185632C2 (en) * | 2000-03-06 | 2002-07-20 | Ростовский военный институт ракетных войск | Gear for contactless determination of technical condition of thyristors of power supply source |
RU2259627C2 (en) * | 2003-08-07 | 2005-08-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Ижмаш" | Thyristor current regulator |
RU2392654C2 (en) * | 2008-09-02 | 2010-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский военный институт ракетных войск имени Главного маршала артиллерии М.И. Неделина". Министерство обороны Российской Федерации | Device for automatic control over bridge thyristor rectifier |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589273C2 (en) * | 2014-09-15 | 2016-07-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Device for measuring complex resistance of bridge circuit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10734944B2 (en) | Inverter having grid disconnection point and insulation resistance measurement and method for measuring an insulation resistance | |
KR102342391B1 (en) | power supply | |
US9236768B2 (en) | Systems, methods, and devices for control of parallel uninterruptible power supplies | |
US9692314B2 (en) | Detection circuit and three-phase AC-to-AC power converting apparatus incorporating the same | |
EP2769462A1 (en) | Method and system for detecting a failed rectifier in an ac/dc convertor | |
CN109188278B (en) | Three-phase unbalance detection circuit and system | |
US10148193B2 (en) | Power supply unit and static eliminator | |
EP3128335B1 (en) | A method for detecting ground faults in a lvdc electric line and an electronic device thereof | |
KR20170098062A (en) | Fault detector for anti-parallel thyristor | |
JP6003429B2 (en) | measuring device | |
RU2506625C1 (en) | Device for automated control of semiconductor elements of bridge rectifier | |
RU2392654C2 (en) | Device for automatic control over bridge thyristor rectifier | |
US3040224A (en) | Switching circuit for controlling shaker table motor | |
Li et al. | Fault diagnosis and fault-tolerant control of photovoltaic micro-inverter | |
CN210123943U (en) | Alternating current channeling fault isolation module of direct current system of transformer substation | |
RU66820U1 (en) | DEVICE FOR CONTACTLESS MONITORING SEMICONDUCTOR ELEMENTS OF SINGLE-PHASE AND THREE-PHASE BRIDGE RECTIFIERS | |
CN105529945B (en) | single-phase photovoltaic inverter | |
Agarwal et al. | Full-Fault-Tolerant Single-Phase 13-Level Cascaded Multilevel Inverter with Modified H-Bridge Modules | |
RU83990U1 (en) | DEVICE FOR TURNING ON THE CONTROL RELAY OF ELECTRIC CENTRALIZATION OF ARROWS AND TRAFFIC LIGHTS | |
JP6567772B2 (en) | Common line communication in cascaded inverters | |
Case et al. | Alternating current source to voltage source converter | |
RU113393U1 (en) | ELECTRICAL EQUIPMENT CONTROL DEVICE | |
VidaC et al. | Analysis of electrical quantities for electricity supply systems. Case study | |
Gopinath et al. | A Novel Approach on Open Circuit Fault Detection Using Rectifier | |
RU61449U1 (en) | POWER LOSS ALARM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150110 |