SU1184042A1

SU1184042A1 - Устройство для защиты инвертора

Info

Publication number: SU1184042A1
Application number: SU843732767A
Authority: SU
Inventors: Aleksandr V Ivanov; Mikhail M Mulmenko
Original assignee: Ufimsk Aviatsion Inst
Priority date: 1984-04-26
Filing date: 1984-04-26
Publication date: 1985-10-07

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах быстродействующей защиты тиристорых преобразователей на.основе автономных инверторов с 5 закрытым входом.

- Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; 10 на фиг. 2 - временные диаграммы электрических сигналов в характерных точках схемы.

Устройство защиты инвертора (фиг.1) состоит из фильтрующего дросселя 1, встречно-параллельных вентилей 2 и 3 и коммутирующего ЬС-контура, образованного дросселем 4 и конденсатором 5 с нагрузкой 6. Кроме того, содержит исполнительный элемент 7 защиты, сигнальную обмотку 8 на фильтрующем дросселе 1, через детектор положительной полярности на диоде 9 соединенную с входом селектора 10 импульсов по длительности, выход которого связан с входом исполнительного элемента 7 защиты, селектор 10 импуль,сов по длительности выполнен на компараторе 11, η-р-п-транзисторе 12, диодах 13 -15, конденсаторах 16 и 17, резисторах 18 - 23, причем р-р-п-транзистор 12 включен по схеме с общим эмиттером с резистором 18 в цепи коллектора, его база через резисторы 19 и 20 соединена соответственно с сигнальной обмоткой 8 фильтрующего дросселя и положительным выводом источника питания селектора, между коллектором и отрицательным выводом включена интегрирующая КС-цепь, образованная резистором 21 и конденсатором 16, причем резистор 21 шунтирован диодом 13, присоединенным к коллектору η-р-п-транзистора 12, конденсатор 16 шунтирован последовательной цепочкой из диода 14 и конденсатора 17, общая точка которых через последовательную цепочку из резистора 22 и диода 15 связана с коллектором, а через резистор 50 23 - с отрицательным выводом источника питания селектора, при этом конденсатор 16 подключен к входу компаратора 11. Последний выполнен на однопереходном транзисторе 24, эмиттер которого служит входом, а базы через резисторы 25 и 26 связаны с выводами источника питания селектора, причем

20

25

30

35

40

45

55

одна из баз является выходом компаратора.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме работы напряжение Ид на сигнальной обмотке фильтрующего дросселя 1 в течение

,каждого периода инвертирования меняет свой знак, причем длительность сигнала положительной полярности (плюсовой потенциал на начале обмотки) соответствует интервалу проводимости вентилей 2 и 3. В случае, когда эта длительность превышает нормальную величину, например при срыве коммутации тиристора, селектор 10 импульсов по длительности пропускает на свой выход импульс, воздействующий на исполнительный орган 7 защиты, который отключает инвертор от источника питания и предотвращает возникновение сверхтока в цепи фильтрующего дросселя 1.

В переходном режиме пуска инвер. тора характер изменения сигнала υθ · напряжения фильтрующего дросреля имеет особенности. В первые периоды работы инвертора после запуска, т.е. после подачи управляющих импульсов на тиристор инвертора при предвари'тельном заряде конденсатора 5 до направления источника питания, напряжение на вентилях 2 и 3, определяемое в основном напряжением на конденсаторе 5 на интервале непроводящего состояния вентилей, по амплитуде не превышает напряжения источника питания. Это связано с тем, что в первые периоды работы инвертора ток в дросселе 1 еще не успел нарасти до величины, которая обеспечила бы компенсацию потерь энергии конденсатора 5 при его периодических перезарядах через контур: дроссель 4 - вентили 2(3) - нагрузка 6. В результате этого в первые периоды после запуска амплитуды напряжения на конденсаторе 5, а следовательно, и на вентилях 2 и 3 снижается ниже напряжения источника питания. Затем нарастание тока фильтрующего дросселя обеспечивает не только компенсацию потерь энергии конденсатора 5, но и приводит к повышению напряжения на нем до величины, превышающей напряжение источника питания (момент Ь₍, фиг. 2), а затем до

3

1184042

4

установившегося значения, в 3-4 раза превышающего напряжения источника.

Однако до момента £, амплитуда напряжения на вентилях меньше напряжения источника и сигнал ίί^ положителен.

Если пороговая длительность селектора 10 импульсов составляет величину, близкую к периоду следования управляющих импульсов, т.е. к периоду инвертирования (а это необходимо для обеспечения высокого быстродействия защиты), то селектор 10 при пуске пропустит сигнал на свой выход, а защита сработает, хотя пуск протекает вполне нормально. В известном устройстве это не происходит только за счет выбора пороговой длительности селектора импульсов по длительности большей,, чем интервал £₀- £, (фиг. 2), что на порядок снижает быстродействие защиты и, следовательно, ее надежность.

В предлагаемом устройстве, начиная с момента пуска £₀, к эмиттерно-базовому переходу транзистора 12' в запирающей для него полярности приложено падение напряжения на диоде 9, вследствие чего на интервале транзистор 12 заперт и напряжение на нем и^равно напряжению.источника питания селектора 10, действием которого происходит заряд конденсаторов 16 и 17 через резисторы 18, 21 и 22. Поскольку сопротивление Намного больше К ₎₈, аС_|?»С₍₆, можно считать, что постоян ная времени заряда при пуске равна

''и‘К 22

(1)

'11

¹ 22

Величина

ния:

с, определяется из уравне^ии.п.^е

1,2 и

(2)

где и _{и п<}- напряжение источника питания селектора, 0« - пороговое напряжение компаратора 11, при достижении которого формируется выходной импульс. Решая уравнение (2) получим

(3)

о ии_к

Таким образом, экспериментально или расчетным путем определив длительность интервала ·{„-1, и задавшись величинами 1?_2| и К₂₂ , можно определить величину емкости конденсатора С_п по выражениям (1) и (3).

Далее на интервале ί_ζ-ί₃(φΗΓ, 2) транзистор 12 открывается благодаря 5 смене знака входного сигнала селектора 10, а напряжение на конденсаторе 1би,₆спадает до нуля из-за разряда последнего через диод 13 и транзистор 12.

Ю Напряжение на конденсаторе 17 на интервале (,- практически сохраняется, поскольку сопротивление резистора 23 велико и служит лишь для разряда конденсатора 17 после выклю15 чения инвертора перед следующим пуском .

На интервале £₂- по кривой У|₆ имеется два участка. На первом участке (£_?-ί₃), когда напряжение на конден2о саторе 16 еще не достигло уровня

напряжения на заряженном ранее конденсаторе 17, диод 14 заперт отрицательным смещением (0₍₆-Н_|7) и заряд конденсатора 16 происходит с постоянной 25 времени :

^2 -^2| - θΐέ ·

После перехода в момент напряжения на диоде 14 через ноль, последний . открывается, интегрирующая цепь вновь включает в себя, оба конденсатора, и рост напряжения Ιί _(ί происходит вновь с постоянной 'с,,т.е. значительно медленнее.

Через некоторое время (момент £$ ) конденсатор 17 заряжается до уровня, выше которого напряжение й₍₆ не успевает нарастать за интервал проводимости вентилей (^ί^) и, начиная с этого момента, напряжение и₍₆на входе компаратора имеет вид пилообразных импульсов с постоянной времени заряда .

Заряд конденсатора 17 продолжается через цепь, образованную резистором 22 и диодом 15 вплоть до ндпряжения, близкого к напряжению ϋ _п. Поэтому конденсатор 17 после достижения установившегося режима работы инвертора отделен от конденсатора 16 обратносмещенным диодом 14 и на ⁵⁰ скорость роста напряжения 0₎₆ влияния не оказывает.

Таким образом, после окончания режима пуска быстродействие схемы

⁵⁵Ί защиты достигает максимума, причем (11|_6>фиг. 2) , начиная с момента ΐ _гскорость роста напряжения П ,₆ увеличивается вместе с нарастанием входного

5

1184042

тока инвертора, т.е. быстродействие непрерывно повышается. Повышение быстродействия выражается в уменьшении времени нарастания У |₆ до порогового напряжения компаратора Л1_к .

Быстродействие определяется постоянной времени на интервале £„-·£,(при малом входном тока) и доходит до максимума в момент когда даже небольшое превышение интервалом ·£_$-Ί;₆ нормы вызывает срабатывание защиты, благодаря чему аварийный ток в дросселе практически не успевает сколько-нибудь существенно увеличиться. Быстродействие защиты регулируется путем изменения сопротивления резистора.

Резистор 19 служит для ограничения тока через базовую цепь транзистора

12,. резистор 20 обеспечивает включение транзистора 12 при подаче на схему напряжения 0_и перед пуском инвертора во избежание ложного срабатывания компаратора 11. Последний выполнен на однопереходном транзис25 высится с 5 мс до щественно повысит

торе 24, одновременно служит в качестве формирователя аварийного импульса и разрядного ключа для конденса5 тора 16,

При достижении порогового значения напряжением 0₍₆ сопротивление • ρ-η-перехода эмиттер - база 2 лави10 нообразно снижается и конденсатор 16 разряжается на резистор 26,создавая на нем аварийный импульс для исполнительного органа 7 защиты. Резистор 25 обеспечивает термостабилиза15 цию порогового напряжения однопереходного транзистора и для приборов типа КТ 117 имеет сопротивление 750 Ом - 1,5 кОм.

Внедрение предлагаемого устройст20 на защиты позволит повысить быстродействие системы защиты инвертора в 5-10 раз. В частности, при частоте инвертирования 2,4 кГц быстродействие . защиты в установившемся режиь}е по500 мкс, что сунадежность защиты.

+ О-

Фиг. Ζ

1184042

ίο ί/

Фиг.2

Claims

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИНВЕРТОРА, включающего в себя последовательно соединенные фильтрующий дроссель и два встречно-параллельно включенных вентиля, параллельно которым подсоединен коммутирующий ЬС-контур, в цепь которого включена нагрузка, содержащее сигнальную обмотку на фильтрующем дросселе, соединенную через детектор положительной полярности с входом селектора импульсов по длительности, выход которого соединен с входом исполнительного элемента защиты, и источник питания селектора, о тли ч аю щ е е с я тем,что,с целью повышения надежности и быстродействия, селектор импульсов по длительности выполнен на компараторе , п.-р-п-транзисторе, трех диодах, двух конденсаторах и шести резисторах, причем

η-ρ-П-транзистор включен по схеме с общим эмиттером с первым резистором в цепи коллектора, его база через второй и третий резисторы соединена соответственно с сигнальной обмоткой фильтрующего дросселя и положительйым выводом источника питания селектора, между коллектором и отрицательным выводом включена интегрирующая КС -цепь, образованная четвертым резистором и первым конденсатором, причем четвертый резистор шунтирован первым диодом, присоединенным катодом к коллектору р-р-П-транзистора, первый конденса-’ тор шунтирован последовательной цепочкой из второго диода и второго конденсатора, общая точка которых через последовательную цепочку из пятого резистора и третьего диода соединена с коллектором транзистора, а через шестой резистор - с отрицательным выводом источника питания селектора, при этом первый конденсатор подключен к входу компаратора.

2. Устройство по п.1, отличающее ся тем, что компаратор выполнен на однопереходном транзисторе, эмиттер которого служит входом, а базы через резисторы соединены с выводами источника питания, причем одна из баз является выходом компаратора.

с

19

I

1184042

2