RU2011261C1

RU2011261C1 - Device for combined protection and monitoring of voltage converter

Info

Publication number: RU2011261C1
Authority: RU
Inventors: А.Я. Слинько; С.В. Левинзон
Original assignee: Слинько Анатолий Яковлевич
Priority date: 1991-12-02
Filing date: 1991-12-02
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device has a voltage converter, alarm signal transducer, converter control unit, auxiliary generator, two shift registers and three flip-flops, as well as AND, OR circuits. In case of a disturbing influence the overcurrent transducer or one of the shift registers sends a signal to the flip-flops and to the interlocking input of the converter control unit. EFFECT: overcurrent protection, short-circuit protection of load and converter, as well as monitoring and protection against variation of the conversion frequency level. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания электротехнических, радиотехнических устройств, аппаратуры автоматики и связи. The invention relates to electrical engineering and can be used to power electrical, radio devices, automation equipment and communications.

Известны устройства комбинированной защиты преобразователей напряжения, имеющие узел импульсного преобразования, защиту от перегрузки по току и уровню выходного напряжения, содержащую эмиттерный повторитель, демпфер, ключевой каскад защиты от токовых перегрузок, ключевой каскад от превышения выходного напряжения [1] . Known devices for the combined protection of voltage converters having a pulse conversion unit, protection against overcurrent by current and output voltage level, comprising an emitter follower, a damper, a key cascade of protection against current overloads, a key cascade from exceeding the output voltage [1].

Недостаток данного устройства заключается в том, что оно достаточно сложное и в нем отсутствует контроль частоты преобразования и защиты при выходе ее за пределы установленных норм. The disadvantage of this device is that it is quite complex and there is no control over the frequency of conversion and protection when it goes beyond the established standards.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является источник электропитания [2] , содержащий устройство управления преобразователем, выполненного на тиристорах, дополнительный источник питания, токовый датчик, содержащий последовательно включенный в силовую цепь резистор, параллельно которому подключены резистор и светоизлучатель оптопары, шунтированный конденсатором, второй датчик, содержащий последовательно включенный резистор и светоизлучатель другой оптопары. Closest to the proposed device is a power source [2], comprising a thyristor converter control device, an additional power source, a current sensor, a resistor in series with a power circuit connected in parallel with a resistor and a light emitter of an optocoupler, shunted by a capacitor, a second sensor, comprising a series-connected resistor and a light emitter of another optocoupler.

Недостатком известного устройства является то, что в нем отсутствует защита от переходных процессов при включении, и, кроме того, отсутствует контроль и защита частоты преобразования. A disadvantage of the known device is that it lacks protection against transients when turned on, and, in addition, there is no control and protection of the conversion frequency.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, повышение его надежности. The aim of the invention is to expand the functionality of the device, increasing its reliability.

Указанная цель достигается тем, что в устройство комбинированной защиты и контроля, содержащее узел управления преобразователем, нагрузку, дополнительный источник, последовательно включенный датчик тока, параллельно которому включены цепь из резистора и светоизлучателя оптопары, шунтированной конденсатором, фотоприемника, включенного в цепь дополнительного источника, введены вспомогательный генератор, два делителя частоты, два регистра сдвига, триггер, схемы И, ИЛИ, резистор, соединенный последовательно с датчиком тока, причем вход частоты вспомогательного генератора с соответствующим коэффициентом деления подключены на R-вход первого регистра сдвига и С-вход второго, на С-вход и R-вход соответственно упомянутых регистров, поступают сигналы с согласующего устройства, на входы которой подается прямой и сдвинутый на π сигналы частоты преобразования, выходы первого и второго регистров подключены к схеме ИЛИ, выход которой подключен к S-входу триггера, R-вход которого подключен к узлу начальной установки, выход подключен к одному из входов схемы И, другие входы которой подключены к делителю частоты основного генератора и к точке соединения фотоприемника и ограничительного резистора, а выход схемы И подключен к блокировочному входу устройства управления преобразователем. This goal is achieved by the fact that in the device of combined protection and control, containing the converter control unit, a load, an additional source, a current sensor connected in series, in parallel with which is a circuit from a resistor and a light emitter of an optocoupler shunted by a capacitor, a photodetector included in the additional source circuit is introduced auxiliary generator, two frequency dividers, two shift registers, trigger, AND, OR circuits, a resistor connected in series with a current sensor, the input being The auxiliary generator frequencies with the corresponding division coefficient are connected to the R-input of the first shift register and the C-input of the second, to the C-input and R-input, respectively, of the mentioned registers, signals are received from the matching device, the inputs of which are direct and shifted by π frequency signals conversions, the outputs of the first and second registers are connected to the OR circuit, the output of which is connected to the S-input of the trigger, the R-input of which is connected to the initial installation node, the output is connected to one of the inputs of the AND circuit, the other inputs of which Keys to the frequency divider of the main generator and to the junction of the photodetector and the limiting resistor, and the output of the AND circuit is connected to the locking input of a converter control device.

Кроме того, выходы двух регистров сдвига подключены к S-входам второго и третьего триггеров, R-входы которых подключены к узлу начальной установки, а выходы трех триггеров через ограничительные резисторы подключены к индикаторам режима и источнику дополнительного напряжения. In addition, the outputs of two shift registers are connected to the S-inputs of the second and third triggers, the R-inputs of which are connected to the initial installation node, and the outputs of the three triggers are connected via mode resistors to the mode indicators and the additional voltage source.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается наличием новых блоков (генератора, делители частоты, регистры сдвига, триггеры) с их связями с остальными узлами и элементами схемы. Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". A comparative analysis with the prototype shows that the proposed device is distinguished by the presence of new blocks (oscillators, frequency dividers, shift registers, triggers) with their links to other nodes and circuit elements. Thus, the proposed device meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение предложенного устройства с другими техническими решениями показывает, что вновь вводимые узлы широко известны, однако при их введении с указанными связями с остальными элементами в предложенное устройство появляются новые свойства, такие как защита от изменения частоты преобразования, защита от переходных процессов, индикация аварийной работы, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed device with other technical solutions shows that the newly introduced nodes are widely known, however, when they are introduced with the indicated connections with other elements, new properties appear in the proposed device, such as protection against changes in the conversion frequency, protection against transients, indication of emergency operation, which allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая зависимость периодов следования импульсов Т, Т₁ и Т₂. Устройство содержит преобразователь переменного напряжения 1, устройство управления преобразователем 2, нагрузку 3, датчик перегрузки 4, содержащий датчик тока 5, включенный последовательно с ним резистор ограничения переходного процесса 6, параллельно включенную 5 цепь из резистора 7, светоизлучателя 8 оптопары 9, фотоприемник 10, который включен в цепь дополнительного источника U_доп через ограничительный резистор 11; параллельно элементу 8 подключен конденсатор задержки 12; схема формирования длительности и амплитуды импульсов управления 13 содержит основной генератор 14, (может входить в узел 2) первый делитель частоты 15, трехвходовую схему И 16, выход которой подключен к блокировочному входу устройства управления 2; вспомогательный генератор 17 подключен к входу второго делителя частоты 18, два выхода которого подключены к R-входу первого регистра сдвига 19 и С-входу второго регистра сдвига 20. С-вход первого регистра и R-вход второго подключены к выходу согласующего устройства 21, входы которой связаны с частотой преобразования преобразователя 22 и сдвинутое на π (180^о) преобразователя этой частоты. Выходы n₁ и n₂ регистров 19 и 20 подключены к входам схемы ИЛИ 23, выход которой подключен к S-входу триггера 24, на R-вход которого подается сигнал с устройства начальной установки 25, выход триггера 24 подключен к одному из входов элемента 16, другой вход которого соединен с точкой соединения элементов 10 и 11. На D-входы регистров (19 и 20) подан уровень лог. "1", выходы регистров подключены также к S-входам второго и третьего триггеров 26 и 27, R-входы которых подключены к устройству начальной установки 25, выходы всех трех триггеров 24, 26, 27 подключены к индикаторам режима 28, 29, 30 через ограничительные резисторы 31, 32, 33 и источнику дополнительного напряжения U_доп.
Делители частоты, резисторы, триггеры, элементы И, ИЛИ могут быть выполнены, например, на ИМС 564 серии.In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; in FIG. 2 is a timing chart explaining the dependence of the repetition periods of pulses T, T ₁ and T ₂ . The device comprises an AC voltage converter 1, a converter control device 2, a load 3, an overload sensor 4, comprising a current sensor 5, a transient limiting resistor 6 connected in series with it, a parallel circuit 5 from a resistor 7, a light emitter 8 of an optocoupler 9, a photodetector 10, which is included in the circuit of the additional source U _add through the limiting resistor 11; a delay capacitor 12 is connected in parallel with element 8; a circuit for generating the duration and amplitude of the control pulses 13 comprises a main generator 14, (may be included in unit 2) a first frequency divider 15, a three-input circuit And 16, the output of which is connected to the blocking input of the control device 2; auxiliary generator 17 is connected to the input of the second frequency divider 18, two outputs of which are connected to the R-input of the first shift register 19 and the C-input of the second shift register 20. The C-input of the first register and the R-input of the second are connected to the output of the matching device 21, inputs which are associated with the conversion frequency of the Converter 22 and shifted by π (180 ^about ) the Converter of this frequency. The outputs n ₁ and n _{2 of} registers 19 and 20 are connected to the inputs of the OR circuit 23, the output of which is connected to the S-input of trigger 24, to the R-input of which a signal is supplied from the initial setting device 25, the output of trigger 24 is connected to one of the inputs of element 16 , the other input of which is connected to the connection point of elements 10 and 11. Log level is applied to the D-inputs of the registers (19 and 20). "1", the outputs of the registers are also connected to the S-inputs of the second and third triggers 26 and 27, the R-inputs of which are connected to the initial installation device 25, the outputs of all three triggers 24, 26, 27 are connected to the mode indicators 28, 29, 30 through limiting resistors 31, 32, 33 and an additional voltage source U _add.
Frequency dividers, resistors, triggers, AND, OR elements can be performed, for example, on the IC 564 series.

Устройство, изображенное на фиг. 1, работает следующим образом. В режиме нормальной работы напряжение на датчике тока 5 таковое, что оно недостаточно для включения светоизлучателя 8 и его фотоприемника 10. В период переходного процесса при включении токовый режим ограничивается резистором 6, задержку на включение светоизлучателя осуществляет конденсатор 12. Если контролируемая частота преобразования находится в допустимых пределах, то на выходах регистров 19 и 20 присутствует сигнал лог. "0" поскольку периоды вспомогательных частот T₁ и Т₂ выбраны, исходя из следующих соотношений: T₁≅T/(m-1), где Т- период основной частоты, т. е. лог. "1" на выходе регистров не может появиться, так как по R-входу между периодами контролируемых частот обязательно появится сигнал сброса уровня лог. "1". Данные регистры определяют точность контроля частоты. При повышении проверяемой частоты сигнал с регистра 19 включает триггер 26, осуществляющий с помощью индикатора 28 контроль этого параметра, при понижении контролируемой частоты срабатывает канал, содержащий элементы 20, 27, 30. Контроль частоты с осуществлением блокировки выполняется элементами 19, 20, 23, 24, индикатором 29. Блокировка осуществляется подачей на один из входов элемента И16 импульса с последующим воздействием на узел 2. Аналогично через другой вход элемента 16 осуществляется защита от перегрузок по току. В этом случае включается элемент 10 и сигнал с выхода 16 воздействует на ключи управления устройства 2.The device shown in FIG. 1, works as follows. In normal operation, the voltage at the current sensor 5 is such that it is not enough to turn on the light emitter 8 and its photodetector 10. During the transition process, when switched on, the current mode is limited by resistor 6, the delay on the light emitter is made by the capacitor 12. If the controlled conversion frequency is within acceptable limits, then at the outputs of registers 19 and 20 there is a log signal. "0" because the periods of auxiliary frequencies T ₁ and T ₂ are selected based on the following relationships: T ₁ ≅ T / (m-1), where T is the period of the fundamental frequency, that is, the log. "1" at the output of the registers cannot appear, because the R-input between the periods of the monitored frequencies will necessarily display a level reset signal log. "1". These registers determine the accuracy of frequency control. When the checked frequency is increased, the signal from the register 19 includes a trigger 26, which controls this parameter with the help of indicator 28; when the controlled frequency is lowered, a channel containing elements 20, 27, 30 is triggered. Frequency control with blocking is performed by elements 19, 20, 23, 24 , indicator 29. Blocking is carried out by applying to one of the inputs of the element And16 pulse with subsequent exposure to the node 2. Similarly, through another input of the element 16 is protected against overcurrent. In this case, the element 10 is turned on and the signal from the output 16 acts on the control keys of the device 2.

Таким образом, предложенное устройство комбинированной защиты и контроля преобразователя переменного напряжения осуществляет защиту от перегрузок по току на период переходных процессов и осуществляет защиту и контроль при выходе за допустимые пределы частоты преобразования преобразователя. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1511744, кл. G 05 F 1/569, 1988. Thus, the proposed device for the combined protection and control of an AC voltage converter provides protection against current overloads for the period of transient processes and provides protection and control when the converter frequency limits are exceeded. (56) 1. USSR author's certificate N 1511744, cl. G 05 F 1/569, 1988.

2. Авторское свидетельство СССР N 1128234, кл. G 05 F 1/58, 1983. 2. USSR author's certificate N 1128234, cl. G 05 F 1/58, 1983.

Claims

1. УСТРОЙСТВО КОМБИНИРОВАННОЙ ЗАЩИТЫ И КОНТРОЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ, снабженного узлом управления, содержащее дополнительный источник напряжения, последовательно включенный датчик тока, параллельно которому включена цепь из резистора и светоизлучателя оптопары, шунтированного конденсатором, фотоприемник и ограничительный резистор, включенные в цепь дополнительного источника напряжения, отличающееся тем, что в него введены основной и вспомогательный генераторы, два делителя частоты, два регистра сдвига, согласующий блок, узел начальной установки, триггер, элементы И, ИЛИ, резистор, соединенный последовательно с датчиком тока, причем выход вспомогательного генератора подключен к входу второго делителя частоты, два выхода которого подключены к R-входу первого резистора сдвига и C-входу второго регистра сдвига, при этом на C- и R-входы упомянутых регистров поступают сигналы с согласующего блока, на входы которого подаются прямой и сдвинутый на π сигналы частоты преобразования, выходы первого и второго регистров подключены к элементу ИЛИ, выход которого подключен к S-входу триггера, R-вход которого подключен к узлу начальной установки, выход подключен к одному из входов элемента И, другие входы которого подключены к делителю частоты основного генератора и к точке соединения фотоприемника и ограничительного резистора, а выход элемента И подключен к блокировочному входу узла управления преобразователем. 1. DEVICE FOR COMBINED PROTECTION AND CONTROL OF A VOLTAGE CONVERTER, equipped with a control unit, comprising an additional voltage source, a current sensor connected in series, in parallel with which is a circuit of a resistor and a light emitter of an optocoupler shunted by a capacitor, a photodetector and a limiting resistor included in the additional voltage source circuit the fact that the main and auxiliary generators, two frequency dividers, two shift registers, matching block, uze are introduced into it initial setting, trigger, AND, OR elements, a resistor connected in series with the current sensor, the output of the auxiliary generator connected to the input of the second frequency divider, two outputs of which are connected to the R-input of the first shift resistor and the C-input of the second shift register, while the C and R inputs of the mentioned registers receive signals from the matching unit, the inputs of which are fed with the conversion frequency signals direct and shifted by π, the outputs of the first and second registers are connected to the OR element, the output of which is connected to The S-input of the trigger, the R-input of which is connected to the initial installation unit, the output is connected to one of the inputs of the And element, the other inputs of which are connected to the frequency divider of the main generator and to the connection point of the photodetector and the limiting resistor, and the output of the And element is connected to the blocking input converter control unit.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введены второй и третий триггеры, три индикатора режима и три ограничительных резистора, причем выходы двух регистров сдвига подключены к S-входам второго и третьего триггеров, R-входы которых подключены к узлу начальной установки, а выходы трех триггеров через ограничительные резисторы подключены к индикаторам режима и дополнительному источнику напряжения. 2. The device according to claim 1, characterized in that the second and third triggers, three mode indicators and three limiting resistors are introduced into it, and the outputs of two shift registers are connected to the S-inputs of the second and third triggers, the R-inputs of which are connected to the node initial installation, and the outputs of three triggers through the limiting resistors are connected to the mode indicators and an additional voltage source.