SU1723623A1 - Устройство дл защиты вентильного преобразовател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства дл  защиты вентильного преобразовател  путем обеспечени  предпусковой диагностики вентилей преобразовател  и индикации их состо ни . Импульсы от задающего генера№ °Ј3Ј тора 9 через распределитель 10 импульсов поступают на входы ключей 39,40. После подачи напр жени  питани  происходит зар д конденсаторов .60,61 и сигнал с выхода датчика 44 напр жени  поступает на вход реле 43 времени. Одновременно (в случае исправности всех тиристоров) с выхода датчиков 11...18 напр жени  поступают на триггеры 19,22.„28 сигналы низкого уровн , триггеры устанавливаютс  в О и сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 38 замыкает ключи 46,45. После окончани  выдержки времени реле 43 замыкаютс  ключи 39,40, импульсы через формирователи. 41,42 поступают на входы тиристоров 1...8 и преобразователь начинает работу. В случае неисправности тиристора соответствующий датчик формирует на выходе Г, соответствующий триггер устанавливаетс  в 1 и сигнал лог.О с выхода элемента ИЛИ-НЕ 38 запрещает включение ключей 45,46. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может найти применение в тиристор- ных преобразовател х с автономными инверторами, примен емых в качестве источников питани  электротехнологических устройств в машиностроении.

Известно устройство дл  защиты вентильного преобразовател , содержащее датчики напр жени  на вентил х в виде оп- топар, подключенных к вентил м через выпр мители , сглаживающие цепи и вспомогательные тиристоры, а также индикатор неисправности.

Недостатком устройства  вл ютс  узкие функциональные возможности, св занные с отсутствием диагностировани  самопроизвольных включений вентилей.

Известно также устройство защиты вентильного преобразовател , 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  вл етс  устройство дл  защиты вентильного преобразовател , включающее в себ  m поочередно работающих групп по п одновременно включаемых вентилей, задающий генератор, выход которого соединен с входом m -тактного распределител  импульсов , выходы которого св заны с управл ющими цеп ми соответствующих групп вентилей, содержащее (m x п) датчиков напр жени , входы которых предназна- чены дл  подключени  параллельно соответствующим вентил м преобразовател , резистор, ключевой элемент защиты, предназначенный дл  последовательного включени  в. силовую входную цепь преобразовател  и D-триггер, информационный вход которого соединен с выходом одного из датчиков напр жени , а выход соединен с элементом индикации и св зан с управл ющим входом ключевого элемента защиты.

Недостатком известного устройства  вл етс  невозможность определени  конкретных неисправных вентилей, что сужает его функциональные возможности.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем обеспечени  предпусковой диагностики вентилей преобразовател  и индикации их состо ни .

Дл  достижени  поставленной цели в устройство дл  защиты вентильного преобразовател , включающего в себ  m поочередно работающих групп по п

одновременно включаемых вентилей, по крайней мере один конденсатор, гальванически св занный с входными выводами преобразовател , задающий генератор, выход

которого соединен с входом m-тактного распределител  импульсов, выходы которого св заны с управл ющими входами вентилей соответствующих групп вентилей, содержащее (m x п) датчиков напр жени , входы

0 которых предназначены дл  подключени  параллельно соответствующим вентилем преобразовател , резистор, ключевой элемент защиты, предназначенный дл  последовательного включени  в силовую входную

5 цепь преобразовател , D-триггер, информа . ционный вход которого соединен с выходом

одного из датчиков напр жени , а выход

соединен с элементом индикации и св зан

с управл ющим входом ключевого элемента

0 защиты, введены элемент ИЛИ-НЕ, (m x n - 1) D-триггеров, (m x n -1) элементов индикации , |т + 1) ключевых элементов, m формирователей импульсов, реле времени и пороговый элемент, вход которого предназ5 начен дл  подключени  к конденсатору вентильного преобразовател , гальванически св занному с его входными выводами, а выход через реле времени и (т + 1)-й ключевой элемент соединен с управл ющими входа0 ми остальных ключевых элементов, предназначенных дл  включени  между выходами распределител  импульсов и входами соответствующих формирователей им5 пульсов, выходы которых подключены к управл ющим входам вентилей соответствующих групп, при этом D-триггеры объединены в m регистров пам ти по п D-триггеров в каждом, причем в каждом из регистров

0 пам ти информационные входы D-триггеров подключены к выходам соответствующих датчиков напр жени  на п вентил х одной из групп, а стробирующий вход предназначен дл  соединени  с выходом рас5 пределител  импульсов, св занным с управл ющими входами той же группы вентилей , Выходы D-триггеров соединены с входами соответствующих элементов индикации и подключены к соответствующим

0 входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управл ющими входами (т + 1)-го ключевого элемента и ключевого элемента защиты, шунтированного резистором .

5 Нафиг.1 показана функциональна  схема устройства дл  частного случа  m 2, п 4; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов , по сн ющие принцип работы устройства , причем индексы напр жений, отложенных по ос м ординат, совпадают с позиционными обозначени ми элементов

на фиг.1, на выходах которых эти напр жени  возникают.

Устройство дл  защиты вентильного преобразовател  (фиг.1), включающего в себ  две поочередно работающие группы по четыре вентил  (перва  группа 1-4, втора  группа 5-8), задающий генератор 9, выход которого соединен с входом двухтактного (т 2) распределител  10 импульсов, каждый из двух выходов которого св зан с уп- равл ющими входами вентилей соответствующих групп (1-4 или 5-8), содержит 2 х4 8 датчиков 11-18 напр жени  на вентил х, D-триггер 19, информационный вход которого св зан с выходом датчика 11, а выход - с ключевым элементом 20 защиты и элементом 21 индикации.

В устройство введено (2x4-1 7) дополнительных D-триггеров 22-28, (2x4- ) элементов индикации 29-35 состо ни  вентилей. D-триггеры объединены в m 2 регистров 36 и 37 пам ти по п 4 D-триггера в каждом, причем информационные входы в каждом из регистров подключены к выходам датчиков напр жени  на п 4 одновременно включаемых вентил х (11-14 дл  регистра 36 и 5-8 дл  регистра 37). Выходы регистров 36 и 37 св заны с ключевым элементом 20 защиты через элемент ИЛИ-НЕ 38.

В схему также введены ключевые элементы 39 и 40, включенные между соответствующими выходами распределител  10 и входами формирователей 41 и 42 импульсов , реле 43 времени, вход которого через пороговый элемент 44 подключен к конденсатору 60 вентильного преобразовател , а выход через дополнительный ключевой элемент 45 св зан с управл ющими входами двух ключевых элементов 39 и 40. Управл ющий вход дополнительного ключевого элемента 45 соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 38, а ключевой элемент 20 защиты выполнен в виде ключа 46, зашунтирован- ного резистором 47. Вентильный преобразователь в приведенном примере конкретного исполнени  построен по схеме резонансного инвертора с обратными вентил ми 48-55 фильтрующими дроссел ми 56 и 57, коммутирующими дроссел ми 58 и 59, конденсаторами 60 и 61 и нагрузкой 62.

Устройство работает следующим обра-, зом.

Задающий генератор 9 непрерывно выдает импульсы, которые поочередно распредел ютс  на два выхода распределител  10 импульсов (триггер). После подачи на вход преобразовател  питающего напр жени  происходит зар д конденсаторов 60 и 61 через резистор 47, нагрузку 62 и дроссели 56 и 57. В случае исправности всех вентилей преобразовател , на каждом из них возникает напр жение, равное одной четверти напр жени  источника питани , при

этом все датчики 11-18 напр жени  выдают на свои выходы сигналы низкого уровн  (см. диаграмму Ui-Uie, фиг.2, момент ti, свидетельствующие об исправности вентилей. С приходом на стробирующие входы регист0 ров 36 и 37 положительных перепадов напр жений с выходов распределител  10 все триггеры обоих регистров устанавливаютс  в нулевое состо ние, соответствующее исправности вентилей (момент т.2 дл  регистра

5 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 шунтируетс  ключом 46, а в результате

0 замыкани  ключа 45 сигнал реле43 времени в момент ta через замкнутый ключ 45 проходит на управл ющие входы ключевых элементов 39 и 40, через которые начинают проходить импульсы с выходов распредели5 телей 10 к входам формирователей 41 и 42 импульсов, включающим вентили 1-8 инвертора . Последние поочередно включаютс  формиру  импульсы выходного тока б2. Поскольку в моменты поступлени  на стро0 бирующие входы регистров 36 и 37 положительных перепадов сигнала с выходов распределител  10 на входах данных всех триггеров присутствуют низкие уровни сигналов с датчиков 11-18, все триггеры оста5 ютс  в нулевом состо нии, при этом элементы 21,29-35 индикации показывают исправное состо ние вентилей.

Если во врем  работы преобразовател  выходит из стро  (т.е. пробиваетс , тер ет

0 класс или самопроизвольно выключаетс ) хот  бы один из вентилей 1-8, в момент прихода стробирующего импульса на соответствующем входе данных присутствует не низкий, а высокий уровень сигнала с выхода

5 датчика напр жени  на преждевременно (до прихода управл ющего импульса) включающемс  вентиле. Поэтому соответствующий триггер переходит в единичное состо ние, элемент ИЛИ-НЕ выдает сигнал

0 на отключение ключевого элемента 20 защиты , а соответствующий индикатор показывает , по вине какого вентил  сработала защита.

В случае, если в преобразователе есть

5 неисправные вентили до момента его пуска устройство предотвращает подачу управл ющих импульсов на вентили и таким образом позвол ет избежать развити  аварийных процессов. На временных диаграммах фиг.2 показан, случай, когда пробиты вентили 3 и 5. В такой ситуации при подаче на вход напр жени  питани  на выходах датчиков 13 и 15 напр жени  сохран ютс  высокие уровни сигнала и D -триггеры 23 и 25 с приходом стробирующих импульсов (моменты to и ti) переход т в единичное состо ние. Элемент ИЛИ-НЕ 38 за- прещает включение ключей 45 и 46, предотвраща  пуск инвертора, элементы 30 и 32 индикации показывают, какие вентили неисправны.

В качестве логических и цифровых элементов устройства могут быть использованы микросхемы серии К561; в качестве датчиков состо ни  вентилей - оптроны АОТ128.

Использование изобретени  позвол ет расширить функциональные возможности устройства защиты преобразовател  как при тестовом, так и при функциональном диагностировании, поскольку формирует сигнал о состо нии всех вентилей преобразовател  как перед пуском, так и во врем  работы, а также после аварийных отключений . Устройство позвол ет оперативно локализовать неисправность и устранить ее, что повышает коэффициент использовани  мощных источников питани  дл  электротехнологических процессов за счет сокращени  времени ремонтных работ.

При использовании устройства в преобразовател х дл  питани  установок выращивани  монокристаллов чистых материалов снижаютс  потери от выхода в брак дорогосто щих изделий, возникающие при аварийных отключени х.

Формула изобретени 

Устройство дл  защиты вентильного преобразовател , включающего в себ  m поочередно работающих групп по п одновременно включаемых вентилей, по крайней мере один конденсатор, гальванически св занный с входными выводами преобразовател , задающий генератор, выход которого соединен с входом т-тактного распределител  импульсов, выходы которого св заны с управл ющими входами вентилей соответствующих групп, содержащее (т

х п) датчиков напр жени , входы которых предназначены дл  подключени  параллельно соответствующим вентил м преобразовател , резистор, ключевой элемент

защиты, предназначенный дл  последовательного включени  в силовую входную цепь преобразовател , и D-триггер, информационный вход которого соединен с выходом одного из датчиков напр жени , а

выход соединен с элементом индикации и св зан с управл ющим входом ключевого элемента защиты, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  предпусковой диагностики вентилей преобразовател  и индикации их состо ни , введены элемент ИЛИ-НЕ, (т х п -1) D-триггеров, (т х п -1) элементов индикации, (т + 1) ключевых элементов, m формирователей импульсов , реле времени и пороговый элемент, вход которого предназначен дл  подключени  к конденсатору вентильного преобразовател , гальванически св занному с его входными выводами, а выход через реле

времени и ( m + 1)-й ключевой элемент соединен с управл ющими входами остальных ключевых элементов, предназначенных дл  включени  между выходами распределител  импульсов и входами соответствующих

формирователей импульсов, выходы которых подключены к управл ющим входам вентилей соответствующих групп, при этом D-триггеры объединены в m регистров пам ти по п D-триггеров в каждом, причем в

каждом из регистров пам ти информационные входы D-триггеров подключены к выходам соответствующих датчиков напр жени  на п вентил х одной из групп, а стробирую- щий вход предназначен дл  соединени  с

выходом распределител  импульсов, св занным с управл ющими входами той же группы вентилей, выходы D-триггеров соединены с входами соответствующих элементов индикации и подключены к

соответствующим входам элемента ИЛИ- НЕ, выход которого соединен с управл ющими входами .(т + 1)-го ключевого элемента и ключевого элемента защиты, шунтированного резистором.

to Ъ

Фиг. 2

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для защиты вентильного преобразователя, включающего в себя m поочередно работающих групп по η одновременно включаемых вентилей, по крайней мере один конденсатор, гальванически связанный с входными выводами преобразователя, задающий генератор, выход которого соединен с входом т-тактного распределителя импульсов, выходы которого связаны с управляющими входами вентилей соответствующих групп, содержащее (т х п) 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 D-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, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения предпусковой диагностики вентилей преобразователя и индикации их состояния, введены элемент ИЛИ-HE, (m х η -1) D-триггеров, (m х η -1) элементов индикации, (m + 1) ключевых элементов, m 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 ( m + 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 D-триггеры объединены в m регистров памяти по η D-триггеров в каждом, причем в каждом из регистров памяти информационные входы D-триггеров подключены к выходам соответствующих датчиков напряжения на η вентилях одной из групп, а стробирующий вход предназначен для соединения с выходом распределителя импульсов, связанным с управляющими входами той же группы вентилей, выходы D-триггеров соединены с входами соответствующих элементов индикации и подключены к соответствующим входам элемента ИЛИНЕ, выход которого соединен с управляющими входами (т + 1)-го ключевого элемента и ключевого элемента защиты, шунтированного резистором.