Устройство для дифференциальной защиты реверсивного полупроводникового преобразователя

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройствам защиты полупроводниковых преобразователей.
Технический результат достигается тем, что в устройство для дифференциальной защиты реверсивного полупроводникового преобразователя, введены второй датчик переменного тока на входе реверсивного преобразователя, к выходу которого подключен второй выпрямитель, к выходу которого подключен линейный элемент. Блок диагностики силового трансформатора и компаратор, соединенные с исполнительным органом. Блок диагностики направления и нулевого тока на выходе реверсивного преобразователя.
Устройство содержит на входе реверсивного преобразователя силовой трансформатор, а к выходу преобразователя посредством шин постоянного тока подключена нагрузка. На входе силового трансформатора установлен первый датчик переменного тока, к выходу которого подключен первый выпрямитель, к выходу которого подключен нелинейный элемент. На входе реверсивного преобразователя подключен второй датчик переменного тока, к выходу которого подключен второй выпрямитель, к выходу которого подключен линейный элемент. На выходе реверсивного преобразователя у шины постоянного тока установлен датчик постоянного тока, выход которого через блок диагностики направления и нулевого тока на выходе реверсивного преобразователя подключен к первому входу блока управления переключением управляющих обмоток, ко второму входу которого подключен первый выход блока задания режима, второй выход которого через блок управления реверсивным преобразователем подключен к управляющему входу реверсивного преобразователя.

Текст

Смотреть все

(51) 02 7/08 (2010.01) 02 7/12 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ соединенные с исполнительным органом. Блок диагностики направления и нулевого тока на выходе реверсивного преобразователя. Устройство содержит на входе реверсивного преобразователя силовой трансформатор, а к выходу преобразователя посредством шин постоянного тока подключена нагрузка. На входе силового трансформатора установлен первый датчик переменного тока, к выходу которого подключен первый выпрямитель, к выходу которого подключен нелинейный элемент. На входе реверсивного преобразователя подключен второй датчик переменного тока, к выходу которого подключен второй выпрямитель, к выходу которого подключен линейный элемент. На выходе реверсивного преобразователя у шины постоянного тока установлен датчик постоянного тока, выход которого через блок диагностики направления и нулевого тока на выходе реверсивного преобразователя подключен к первому входу блока управления переключением управляющих обмоток,ко второму входу которого подключен первый выход блока задания режима, второй выход которого через блок управления реверсивным преобразователем подключен к управляющему входу реверсивного преобразователя.(72) Утегулов Болатбек Бахитжанович Копырин Владимир Сергеевич Марковский Вадим Павлович Жакипов Нажмитден Берекелиулы Исенов Султанбек Сансызбаевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РЕВЕРСИВНОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройствам защиты полупроводниковых преобразователей. Технический результат достигается тем, что в устройство для дифференциальной защиты реверсивного полупроводникового преобразователя,введены второй датчик переменного тока на входе реверсивного преобразователя, к выходу которого подключен второй выпрямитель, к выходу которого подключен линейный элемент. Блок диагностики силового трансформатора и компаратор, 25348 Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройствам защиты полупроводниковых преобразователей. Известно устройство для дифференциальной защиты преобразователя,содержащее предназначенное для включения во входные шины преобразователя датчики переменного тока,подключенные к входу выпрямителя, нелинейный элемент, подключенный к его выходным выводам,первый из которых подключен к цепи, состоящей из последовательно соединенных управляющих обмоток первого геркона, предназначенного для размещения вблизи от шины постоянного тока преобразователя, второго геркона и резистора,причем замыкающие контакты обоих герконов включены последовательно и присоединены к входу исполнительного органа защиты, а размыкающие контакты второго геркона подключены к входу блока сигнализации (А.с. СССР 915734, кл. 02 7/12, 1982). Недостатками устройства являются невозможность защиты реверсивного преобразователя и малая надежность при изменении направления тока в нагрузке. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для дифференциальной защиты преобразователя,снабженного на входе трансформатором,содержащее предназначенные для включения во входные шины трансформатора датчики переменного тока, подключенные к входу выпрямителя, нелинейный элемент, подключенный к его выходным выводам, первый из которых подключен к цепи, состоящей из последовательно соединенных управляющих обмоток первого геркона, предназначенного для размещения вблизи от шины постоянного тока преобразователя, второго геркона и резистора, причем замыкающие контакты обоих герконов включены последовательно и присоединены к входу исполнительного органа защиты, а размыкающие контакты второго геркона подключены к входу блока сигнализации, датчик нулевого тока преобразователя, предназначенный для включения в шину постоянного тока преобразователя, блок переключения управляющих обмоток и блок управления переключением, первый геркон снабжен второй управляющей обмоткой,начало которой соединено с концом его первой управляющей обмотки и одним из выводов управляющей обмотки второго геркона, при этом блок переключения управляющих обмоток включен между вторым выходным выводом выпрямителя и разобщенными выводами управляющих обмоток первого геркона, управляющий вход блока переключения управляющих обмоток соединен с выводом блока управления переключением, первый вход которого соединен с выходом датчика переменного тока преобразователя, а второй вход предназначен для подключения к выходу блока задания режима преобразователя (А.с. 1265910,кл. 02 7/12,1983). Недостатки известного устройства невозможность защиты силового трансформатора. Технический результат изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей реверсивного преобразователя,снабженного вторым датчиком переменного тока на входе,блоком диагностики силового трансформатора и блоком диагностики направления и нулевого тока. Технический результат достигается тем, что в устройство для дифференциальной защиты реверсивного преобразователя, снабженного на входе трансформатором,содержащее предназначенные для включения во входные шины трансформатора датчики переменного тока,подключенные к входу выпрямителя, нелинейный элемент, подключенный к его выходным выводам,первый из которых подключен к цепи, состоящей из последовательно соединенных управляющих обмоток первого геркона, предназначенного для размещения вблизи от шины постоянного тока преобразователя, второго геркона и резистора,причем замыкающие контакты обоих герконов включены последовательно и присоединены к входу исполнительного органа защиты, а размыкающие контакты второго геркона подключены к входу блока сигнализации, датчик нулевого тока преобразователя, предназначенный для включения в шину постоянного тока преобразователя, блок переключения управляющих обмоток и блок управления переключением, первый геркон снабжен второй управляющей обмоткой, начало которой соединено с концом его первой управляющей обмотки и одним из выводов управляющей обмотки второго геркона, при этом блок переключения управляющих обмоток включен между вторым выходным выводом выпрямителя и разобщенными выводами управляющих обмоток первого геркона,управляющий вход блока переключения управляющих обмоток соединен с выводом блока управления переключением, первый вход которого соединен с выходом датчика переменного тока преобразователя, а второй вход предназначен для подключения к выходу блока задания режима преобразователя,введены второй датчики переменного тока, подключенные к входу выпрямителя, линейный элемент, одна выходная клемма которого соединена с нелинейным элементом первого датчика переменного тока, а вторая подключена к блоку диагностики силового трансформатора, соединенного с исполнительным органом через компаратор. На фиг. 1 представлено устройство для дифференциальной защиты реверсивного преобразователя. К входу реверсивного преобразователя 1 подключен выход силового трансформатора 2, а к выходу преобразователя 1 посредством шин 3 и 4 постоянного тока подключена нагрузка 5. На входе силового трансформатора 2 установлен первый датчик 6 переменного тока, к выходу которого подключен первый выпрямитель 7, к выходу которого подключен нелинейный элемент 8. На входе реверсивного преобразователя 1 подключен второй датчик 9 переменного тока, к выходу которого подключен второй выпрямитель 10, к выходу которого подключен линейный элемент 11. На выходе реверсивного преобразователя 1 у шины постоянного тока 4 установлен датчик 12 постоянного тока, выход которого через блок 13 диагностики направления и нулевого тока на выходе реверсивного преобразователя 1 подключен к первому входу блока 14 управления переключением управляющих обмоток, ко второму входу которого подключен первый выход блока 15 задания режима,второй выход которого через блок 16 управления реверсивным преобразователем подключен к управляющему входу реверсивного преобразователя 1. Первый геркон 17 расположен в магнитном поле шины 4 постоянного тока на выходе реверсивного преобразователя, а его замыкающий контакт через замыкающий контакт второго геркона 18 подключен к первому входу исполнительного органа 19, ко второму входу которого подключен выход блока 20 диагностики силового трансформатора 2 через компаратор 21. Выход блока 14 управления переключением управляющих обмоток подключен к первому входу блока 22 управления переключением управляющих обмоток первого геркона 17, ко второму входу которого подключен первый вывод линейного элемента 11 и первая входная клемма блока 20 диагностики силового трансформатора,вторая входная клемма которого подключена к первому выводу нелинейного элемента 8. Вторая клемма нелинейного 8 и линейного 11 элементов соединены и подключены через резистор 23 и обмотку управления второго геркона 18 к выводам управляющих обмоток первого геркона 17. Размыкающий контакт второго геркона подключен к блоку 24 сигнализации. 1- преобразователь 2- силовой трансформатор 3 , 4 - шины постоянного тока 5- нагрузка 6- первый датчик переменного тока 7- первый выпрямитель 8- нелинейный элемент 9- второй датчик переменного тока 10- второй выпрямитель 11- линейный элемент 12- датчик постоянного тока 13- блок диагностики направления и нулевого тока на выходе реверсивного преобразователя 14 блок управления переключением управляющих обмоток 15- блок задания режима 16 блок управления реверсивным преобразователем 17, 18 - первый, второй герконы 19- исполнительный орган 20- блок диагностики силового трансформатора 21- компаратор 22- блок переключения управляющих обмоток 23- резистор 24- блок сигнализации Устройство работает следующим образом В нормальном режиме работы преобразователя 1 с первого выхода блока 15 задания режима поступает сигнал на вход блока 16 управления реверсивным преобразователем 1, который задает требуемые величину и направление тока в нагрузке. Со второго выхода блока 15 задания режима на второй вход блока 14 управления переключения поступает сигнал, соответствующий заданному направлению протекания тока в нагрузке 5. Сигнал с выхода блока 14 управления переключением поступает на вход блока 22 переключения, который в зависимости от величины или знака управляющего сигнала с выхода блока 14 и, следовательно, в зависимости от направления протекания тока в нагрузке 5 (по шинам 3 и 4 постоянного тока),подключает к положительному выводу выпрямителя 10 начало первой или конец второй обмоток управления первым герконом 17. На контакт первого геркона 17 действуют два потока, направленных встречно. Причем они создают силы, действующие на контакты геркона и направленные противоположно. Одна сила создается потоком с шины 4 постоянного тока,другая -одной из управляющих обмоток первого геркона 17. В нормальном режиме работы преобразователя 1 эти силы равны и регулируются первая - изменением расстояния геркона 17 от шины 4 или изменением угла между ними, вторая изменением тока в управляющей обмотке с помощью резистора 23. В результате действия на контакты геркона 17 равных и противоположных направлениях сил его контакт остается разомкнутым при равенстве входного и выходного токов преобразователя 1. Под действием магнитного потока управляющей обмотки второго геркона 18 последней переключается (замыкается замыкающий контакт и размыкается размыкающий контакт,отключая входную цепь блока 24 сигнализации). Так как контакт первого геркона 17 разомкнут,входная цепь исполнительного органа 19 также разомкнута и на выходе исполнительного органа 19 отсутствует сигнал на срабатывание защиты. Для реверса тока в нагрузке 5 блок 15 задания режима формирует соответствующие сигналы на выходе. Ток на выходе преобразователя 1 не может мгновенно изменить величину и направление, так как нагрузка 5,как правило,содержит индуктивность. Время реверса тока может изменяться в зависимости от начального и конечного значений тока и от изменения характера нагрузки 5. Если ток в нагрузке 5 не снизился до нуля, а блок 22 переключения произвл переключение с одной управляющей обмотки на другую первого геркона 17 или, наоборот,переключение произойдет позднее реверса тока, то это вызовет согласное направление потоков,следовательно и сил, действующих на геркон 17,последний замкнет свой контакт и вызовет ложное срабатывание защиты. Следовательно,для исключения ложного срабатывания защиты при реверсе тока преобразователя 1 необходимо контролировать снижение тока на выходе 3 преобразователя до нуля и в момент равенства его нулю производить переключение управляющих обмоток геркона 17. Эту функцию контроля тока и формирования сигнала,разрешающего переключение, выполняет датчик 12 постоянного тока. Только при равенстве тока в шине 4 нулевому значению датчик 12 постоянного тока дает разрешение на изменение сигнала на выходе блока 14 управления переключением несмотря на то, что на второй вход блока 14 поступил ранее сигнал с блока задания режима на реверсирование тока преобразователя 1. При внутренних повреждениях в преобразователе 1, работающем в режиме выпрямителя, коротких замыканиях на входе или непосредственно на выходе преобразователя 1 увеличивается ток на его входе, что приводит к увеличению напряжения на выходах датчиков 9 переменного тока и выпрямителя 10, а следовательно, тока и магнитного потока в управляющих обмотках герконов 17 и 18. При этом ток на выходе преобразователя 1, в шинах 3 и 4 и нагрузке 5 уменьшается. Нарушается пропорциональная зависимость между входным и выходным токами преобразователя. Нарушается и равенство сил, действующих на контакт первого геркона 17, последний замыкается. Поскольку замыкающий контакт второго геркона 18 остается в замкнутом состоянии, то исполнительный орган после срабатывания геркона 17 запускается. На его выходе появляется сигнал на снятие управляющих импульсов с тиристоров преобразователя 1 и сигнал на отключение преобразователя от сети. Устройство работает аналогично при рассмотренных аварийных режимах преобразователя, работающего в режиме инвертора. Срабатывание геркона 17 также происходит из-за неравенства сил, действующих на его пластины,причем усилие, создаваемое при протекании тока по шине 4, как правило, больше усилие, создаваемого управляющей обмоткой. В этих аварийных режимах исполнительный орган 19 должен формировать управляющий импульс на отключение преобразователя 1 от нагрузки 5. При коротких замыканиях в трансформаторе 2,увеличивается ток на его входе, что приводит к увеличению напряжения на выходах датчиков 6 переменного тока и выпрямителя 8. При этом ток на выходе трансформатора 2 уменьшается, нарушается пропорциональная зависимость между входным и выходным токами трансформатора, о чем сигнализирует блок 20 диагностики силового трансформатор и через компаратор 21 подает сигнал на исполнительный орган 19. Устройство защиты срабатывает также при перегрузках или коротких замыканиях в нагрузке 5,на ее входе или между шинами 3 и 4. В режиме выпрямителя токи навходе и выходе преобразователя 1 увеличивается пропорционально. Однако усилия, действующие на контакт первого геркона 17, увеличиваются пропорционально только до тока срабатывания защиты, при котором вступает в действие нелинейный элемент 8. После этого 4 усилие, создаваемое током шины 4, становится больше ограниченного усилия, создаваемого потоками управляющей обмотки геркона 17. Геркон 17 срабатывает, запуская исполнительный орган 19. При обрыве проводов,соединяющих выпрямитель 7 и нелинейный элемент 8 с управляющими обмотками герконов 17 и 18 и с блоком переключения 22, управляющие обмотки герконов обесточиваются. Замыкающий контакт геркона 18 в цепи пуска исполнительного органа 19 размыкается и защита выводится из работы. При этом замыкается размыкающий контакт геркона 18 в цепи блока 24 сигнализации и подается сигнал о неисправности устройства защиты. Устройство обеспечивает защиту реверсивных преобразователей автоматизированных электроприводов,электролизеров цветной металлургии, тяговых подстанций, а также силовых трансформаторов, если они устанавливаются в цепи переменного тока преобразователя. Устройство для дифференциальной защиты реверсивных преобразователей не содержит трансформаторов постоянного тока, не требует изготовления нестандартных элементов, что позволяет, уменьшить массогабаритные показатели и стоимость устройства, существенно повысить надежность, износоустойчивость, снизить потери и улучшить регулировочные свойства. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для дифференциальной защиты реверсивного преобразователя, снабженного на входе трансформатором, предназначенного для включения во входные шины трансформатора датчик переменного тока, подключенный к входу выпрямителя, нелинейный элемент, подключенный к его выходным выводам, первый из которых подключен к цепи, состоящей из последовательно соединенных управляющих обмоток первого геркона, предназначенного для размещения вблизи от шины постоянного тока преобразователя, второго геркона и резистора, причем замыкающие контакты обоих герконов включены последовательно и присоединены к входу исполнительного органа защиты, а размыкающие контакты второго геркона подключены к входу блока сигнализации, датчик нулевого тока преобразователя, предназначенный для включения в шину постоянного тока преобразователя, блок переключения управляющих обмоток и блок управления переключением, первый геркон снабжен второй управляющей обмоткой,начало которой соединено с концом его первой управляющей обмотки и одним из выводов управляющей обмотки второго геркона, при этом блок переключения управляющих обмоток включен между вторым выходным выводом выпрямителя и разобщенными выводами управляющих обмоток первого геркона, управляющий вход блока переключения управляющих обмоток соединен с выводом блока управления переключением, первый вход которого соединен с выходом датчика переменного тока преобразователя, а второй вход предназначен для подключения к выходу блока задания режима преобразователя, отличающееся тем, что в него введен дополнительно второй датчик переменного тока, подключенный к входу выпрямителя, линейный элемент, одна выходная клемма которого соединена с нелинейным элементом первого датчика переменного тока, а вторая подключена к блоку диагностики силового трансформатора, соединенного с исполнительным органом через компаратор.

МПК / Метки

МПК: H02H 7/12, H02H 7/08

Метки: реверсивного, защиты, устройство, полупроводникового, дифференциальной, преобразователя

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/5-ip25348-ustrojjstvo-dlya-differencialnojj-zashhity-reversivnogo-poluprovodnikovogo-preobrazovatelya.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Устройство для дифференциальной защиты реверсивного полупроводникового преобразователя</a>

Похожие патенты