SU1508307A1 - Protection and diagnosis device for solid-state converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности, к преобразовательной технике, и может быть использовано в полупроводниковых преобразовател х дл  электроприводов, систем возбуждени  синхронных электрических машин и т.д. Цель изобретени  - повышение надежности. Устройство содержит генератор 27 стробирующих импульсов, подключенный к счетчику 28. Коммутатор 22 сигналов через элемент И-НЕ 23, счетчик 24, первый дешифратор 25 подключен к исполнительному органу 26. Устройство снабжено третьим счетчиком 30, вторым дешифратором 31, элементом И-НЕ 23, элементом НЕ 29, N-входными и M-выходными формировател ми 16-21 и 32-37 импульсов, где M-число плеч преобразовател , а N-число полупроводниковых приборов в каждом плече разделительных диодов 11 с числом, равным числу датчиков состо ни . 3 ил.The invention relates to electrical engineering, in particular, to converter technology, and can be used in semiconductor converters for electric drives, excitation systems for synchronous electric machines, etc. The purpose of the invention is to increase reliability. The device contains a strobe pulse generator 27 connected to counter 28. A signal switch 22 via an IS-NE 23 element, a counter 24, a first decoder 25 is connected to an actuator 26. The device is equipped with a third counter 30, a second decoder 31, an AND-HE element 23, a HE element 29, N-input and M-output shapers of 16-21 and 32-37 pulses, where M is the number of transducer arms, and N is the number of semiconductor devices in each arm of dividing diodes 11 with a number equal to the number of state sensors. 3 il.

Description

3939

ЛL

у-5y-5

елate

00 0000 00

IJgIIjgi

fJ})}J UOIkfJ})} J UOIk

фиг.гfig.g

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в полупроводниковых преобра- , зовател х дл  электроприводов в электротехнологии .The invention relates to electrical engineering, in particular, to converter technology, and can be used in semiconductor converters, drivers for electric drives in electrical technology.

Цель изобретени  - повьппение надежности ,,The purpose of the invention is reliability,

На фиг.1 представлен пример выпол- нени  полупроводникового преобразовател  с датчиками состо ни  вентилей , на фиг.2 - функциональна  схема устройства дл  защиты и диагностировани  полупроводникового преобразовател , на фиг.З - схема соединени  выходных контактов состо ни  вентилей, объединенных в диагностический коммутатор с формирователем импульсов.Fig. 1 shows an example of a semiconductor converter with valve state sensors, Fig. 2 shows a functional diagram of a device for protection and diagnostics of a semiconductor converter, Fig. 3 is a diagram of the connection of the output state of valves connected to the diagnostic switch pulse shaper.

Полупроводниковьй преобразователь 1 (фиг.1) собран по трехфазной мостовой схеме с плечами 2 - 7, в каждом из которых по шесть параллельно включенных вентилей 8 (тиристоров) (на фиг.1 показаны первый и шестой вентй- ли 8). В качестве датчиков состо ни  используютс  последовательно включен- |ные с вентил ми 8 датчики 9 с выходными контактами 10 и последовательно включенными с ними разделительными диодами 11.The semiconductor converter 1 (figure 1) is assembled according to a three-phase bridge circuit with shoulders 2-7, each of which has six valves 8 (thyristors) connected in parallel (figure 1 shows the first and sixth ventilation 8). As state sensors, sensors 9 are used in series with valves 8 and sensors 9 with output contacts 10 and separation diodes 11 in series with them.

Датчики состо ни  первых вентилей плеч 2-7 подключаютс  к формировател м импульсов через выводы 12 и 13 а. шестых вентилей - через выводы 14 и 15.The sensors of the state of the first valves of the shoulders 2 to 7 are connected to the pulse shaper via terminals 12 and 13 a. sixth valve - through pins 14 and 15.

Устройство содержит (фиг.2) входные формирователи 16-21 импульсов, выходы которых подключены к информационным входам коммутатора 22 сигна- лов, выход последнего подключен к первому входу элемента И-НЕ 23, выход которого подключен к входу счетчика 24. Выход последнего через дешифрато 25 подключен к входу исполнительного органа 26. Выход генератора 27 стро- бирующих импульсов подключен к второму входу элемента И-НЕ 23, а также к входу счетчика 28, младшие разр ды выхода которого подключены к управл  ющему входу коммутатора 22, старший разр д выхода счетчика 28 через элемент НЕ 29 подключен к входу счетчик 30. Выход последнего через дешифрато 31 подключен к входам выходных форми рователей 32 - 37 импульсов. Выходы входных формирователей 16-21 и выходных формирователей 32 - 37 подключены к входам блока 38 индикации.The device contains (FIG. 2) input shapers 16-21 pulses, the outputs of which are connected to the information inputs of the signal switch 22, the output of the latter is connected to the first input of the element AND-NOT 23, the output of which is connected to the input of the counter 24. The output of the latter is decrypted 25 is connected to the input of the executive body 26. The output of the generator 27 of the building pulses is connected to the second input of the NAND element 23, as well as to the input of the counter 28, the lower bits of the output of which are connected to the control input of the switch 22, the most significant bit of the output account The hitch 28 through the element NOT 29 is connected to the input of the counter 30. The output of the latter through the decipherto 31 is connected to the inputs of the output drivers 32 - 37 pulses. The outputs of the input shapers 16-21 and output shapers 32 - 37 are connected to the inputs of the display unit 38.

Выходы выходных формирователей 32-37 импульсов подключены через диагностический коммутатор 39 к входам входных формирователей 16 - 21 импульсов.The outputs of the output drivers of 32-37 pulses are connected through a diagnostic switch 39 to the inputs of the input drivers of 16 to 21 pulses.

Выходы выходных формирователей 32 37 импульсов (фиг.З) через последовательно соединенные контакты 10 и разделительные диоды 11 подключены соответственно к входам входных формирователей 16-21.The outputs of the output shapers 32 37 pulses (fig.Z) through serially connected contacts 10 and the separation diodes 11 are connected respectively to the inputs of the input shapers 16-21.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При подаче напр жени  питани  на всех выходах счетчиков 24, 28 и 30 устанавливаютс  сигналы О. При этом на выходе дешифратора 31 по вл етс  сигнал, вызывающий срабатьшание формировател  32. Положительное напр жение с выхода формировател  32 подаетс  на вывод 13 и 15 всех датчиков состо ни  Плеча 2 оWhen the supply voltage is applied, the outputs of the counters 24, 28 and 30 are set to O signals. At the output of the decoder 31, a signal appears that causes the driver 32 to respond. A positive voltage from the output of the driver 32 is supplied to output 13 and 15 of all sensors Neither Shoulder 2 o

При исправном первом вентиле 8 плеча 2 контакт 10 датчика 9 разомкнут и положительное напр жение на вход формировател  16 не поступает. На выход коммутатора 22 проходит сигнал О и запрещает прохождение через элемент 23 стробирующего импульса с выхода генератора 27 на вход счетчика 24.When the first valve 8 of the arm 2 is in good condition, the contact 10 of the sensor 9 is open and the positive voltage does not flow to the input of the imager 16. The output of the switch 22 passes the signal O and prohibits the passage through the element 23 of the gate pulse from the output of the generator 27 to the input of the counter 24.

При пробое первого тиристора 8 . срабатывает датчик 9 в плече 2, замыкаетс  его контакт 10 и пололштель- ное напр жение через разделительный диод 11 поступает на вход входногоIn the breakdown of the first thyristor 8. The sensor 9 in the arm 2 is activated, its contact 10 is closed and the half-voltage voltage is supplied through the separation diode 11 to the input

формировател  16, с выхода которого сигнал 1 поступает на инфор- мационный вход коммутатора 22. На выходе коммутатора 22 также формируетс  сигнал 1, который, поступа  на вход элемента И-НЕ 23, разрешает прохо дение стробирующего импульса с выхода генератора 27 на вход счётчика 24 и вызывает изменение его состо ни  на один При этом на первом выходе дешифратора 25 по вл етс  сигнал, ко- торьш воздействует на исполнительный орган 26, сигнализируниций о перегорании одного вентил  8 в плече 2 преобразовател  1.shaper 16, from the output of which signal 1 arrives at the information input of switch 22. At the output of switch 22, a signal 1 is also generated, which, arriving at the input of the I-HE element 23, enables the passage of a strobe pulse from the generator output 27 to the counter 24 and causes a change in its state by one. At the first output of the decoder 25, a signal appears that acts on the actuator 26, signaling that one valve 8 has blown in the arm 2 of the converter 1.

Затем на вькоде генератора 27 формируетс  очередной стробирующий импульс , который вызывает изменение состо ни  на единицу счетчика 28. В результате на выход коммутатора 22 подаетс  сигнал с выхода следующего входного формировател  17. После этого стробирующий импульс по вл етс  на входе элемента 23 и при сработав- шем втором датчике 9 в плече 2 вызывает изменение состо ни  счетчика 24 еще на единицу. При этом на следующем выходе дешифратора 25 по вл етс  сигнал , который воздействует на исполнительный орган 26, сигнализирующий о пер егорании двух вентилей 8 в плече 2 преобразовател  1. Дальнейша  работа схемы протекает аналогично до тех пор, пока к выходу коммутатора 22 не окажетс  подключенным выход последнего (шестого) входного формировател  21. При по влении следующего строби- рующего импульса с выхода генератора 27 счетчик 28 переходит в состо ние, при котором на его старшем разр де выхода по вл етс  сигнал 1, который , проход  через элемент НЕ 29, вы- зывае1Г изменение состо ни  счетчика 30 на. единицу. Счетчики 24 и 28 возвращаютс  в исходное состо ние. НаThen, in the code of the generator 27, another gate pulse is generated, which causes a change in state per unit of counter 28. As a result, the output of switch 22 is given a signal from the output of the next input driver 17. After this, a gate pulse appears at the input of element 23 and when triggered The second sensor 9 in arm 2 causes the state 24 of the counter 24 to change by one more. At the same time, at the next output of the decoder 25, a signal appears that acts on the executive unit 26, signaling the transfer of two valves 8 in the arm 2 of the converter 1. Further operation of the circuit proceeds similarly until the output of the switch 22 turns out to be connected of the last (sixth) input shaper 21. When the next gating pulse appears from the output of the generator 27, the counter 28 goes to the state where at its most significant output of the output appears signal 1, which ent NO 29, zyvae1G You are a change of state of the counter 30 at. unit Counters 24 and 28 are reset. On

вьгходе выходного формировател  33 по- 25 обслуживающего персонала и при-  вл етс  положительное напр жение, н ти  необходимых мер. которое подаетс  на объединенные раз- Наличие второго канала сWhen driving the output driver 33, there are 25 service personnel and a positive voltage is applied, with the necessary measures. which is fed to the combined times. The presence of the second channel with

блокомby block

делительные диоды 11 датчиков состо ни  всех вентилей 8 плеча 3 (фиг.З), далее работа схемы происходит аналогично описанному .до тех пор, пока не будет проведена диагностика состо ни  контактов 10 всех оставшихс  плеч 3-7. После этого на очередном выходе дешифратора 31 по вл етс  сигнал, которьм вызывает переход счетчика 30 в исходное состо ние. После этого цикл диагностировани  повтор етс .dividing diodes 11 of the sensors of the state of all the valves 8 of the arm 3 (Fig. 3), then the circuit operates as described above until the condition of the contacts 10 of all the remaining arms 3-7 has been diagnosed. After that, at the next output of the decoder 31, a signal appears that causes the counter 30 to return to the initial state. After this, the diagnostic cycle is repeated.

Исполнительный орган 26 сигнализирует о количестве неисправньгх вентилей в плече преобразовател . Этот орган может быть ис пользован также дл  аварийного отключени  преобразовател  при выходе из стро  заданного числа вентилей в одном плече.The actuator 26 signals the number of faulty valves in the converter arm. This organ can also be used for emergency shutdown of the converter when the specified number of valves in one arm fails.

Выходные сигналы входных формирователей 16 - 21 и выходных формирователей 32 - 37 поступают на блок 38, в котором с помощью светодиодов высвечиваетс  место расположени  вьш1ед- шего из стро  вентил  (или нескольких вентилей)„ Высвечиваетс  номер плеча преобразовател  и номер вентил  в плече.The output signals of the input drivers 16 - 21 and output drivers 32 - 37 are received at block 38, in which the location of the outgoing valve (or several valves) is displayed using LEDs. The number of the converter shoulder and the number of the valve in the shoulder are displayed.

Таким образом, введение третьего счетчика, второго дешифратора, элементов И-НЕ, входных и выходных фор- мирователей импульсов, разделительных диодов позвол ет проводить диаг0Thus, the introduction of a third counter, a second decoder, AND-NOT elements, input and output pulse formers, and separation diodes allows one to carry out

5five

00

ностирование состо ни  вентилей преобразовател  без использовани  импульсов от блока управлени  тиристорами преобразовател , т.е. выполнить устройство дл  диагностировани , независ щее от блока управлени . Это повышает надежность устройства дл  диагностировани и достоверность регул торов контрол .the stateing of the state of the converter valves without using pulses from the converter thyristor control unit, i.e. run a diagnostic device independent of the control unit. This increases the reliability of the device for diagnosis and the reliability of the controller controls.

Наличие в устройстве двух каналов позвол ет определ ть количество вышедших из стро  тиристоров в плече преобразовател , что необходимо дл  определени  работоспособности последнего . Сигналы о неисправности с выхода органа 26 канала предназначены, как правило, дл  автоматики, обеспечивающей перевод преобразовател  в другой режим работы (например, с ограничением по току нагрузки, аварийное отключение преобразовател  и т.д.)о Указанные сигналы могут быть использованы дл  привлечени  внима25 обслуживающего персонала и при- н ти  необходимых мер. Наличие второго канала сThe presence of two channels in the device makes it possible to determine the number of thyristors out of order in the converter arm, which is necessary for determining the operability of the latter. The malfunction signals from the output of channel 26 are intended, as a rule, for automatics ensuring the transfer of the converter to another mode of operation (for example, with limited load current, emergency shutdown of the converter, etc.). These signals can be used to draw attention 25 maintenance staff and take the necessary measures. Having a second channel with

блокомby block

38, содержащего, например,  чейки на светодиодах, подключенных к выходам 20 формирователей 16 -21 и 32 -37, обеспечивает сигнализацию о том, какой именно тиристор вышел из стро . Эта информаци  необходима обслузкива- ющему персоналу дл  быстрого отыскани  вьш1едшего из стро  тиристора и замены его. В современных тиристор- ных преобразовател х, содержащих в каждом плече значительное количество параллельно и последовательно включенных тиристоров, проблема отыскани  вышедшего из стро  тиристора  вл етс  актуальной.38, containing, for example, cells on the LEDs connected to the outputs of the 20 drivers 16-21 and 32-37, provides an indication of what kind of thyristor went out of order. This information is necessary for the service personnel to quickly locate the thyristor out of construction and replace it. In modern thyristor converters, which contain a significant number of parallel and series-connected thyristors in each arm, the problem of finding an outdated thyristor is relevant.

3535

4040

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula 4545 5С5С Устройство дл  защиты и диагностировани  полупроводникового преобразовател , состо щего из m плеч с п вентил ми в каждом плече, содержащее дл  каждого вентил  датчик состо ни  с выходным контактом, генератор стро- бирующих импульсов, два счетчика, коммутатор сигналов, первьй дешифратор , исполнительный орган, блок индикации , выход генератора стробирующи х 55 гA device for protection and diagnostics of a semiconductor converter consisting of m shoulders with n valves in each arm, containing for each valve a state sensor with an output contact, a building pulse generator, two counters, a signal switch, a first decoder, an actuator, display unit, generator output gating 55 g импульсов соединен с входом первого счетчика, выходы второго счетчика через первый дешифратор подключены к входу исполнительного органа.pulses connected to the input of the first counter, the outputs of the second counter through the first decoder connected to the input of the executive body. отличающеес  тем, что, с целью повьшени  надежности, оно .снабжено третьим счетчиком, вторым дешифратором, элементами , элементом НЕ, п входными и m выходными формировател ми импульсов и m-n разделительными диодами, причем выход каждого i-rp (,2...,m) выходного формировател  импульсов соединен с входом j-ro (,2..,n) входного формировател  импульсов через соответствующий разделительньй диод и выходной контакт датчика состо ни  j-ro вентил  в i-M плече, выходы входных формирователей импульсов подключены к первым входам блока индикации и информационным входам коммутатора сигналов , выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу генератора стробирующих импульсов, управл ющие входы коммутатора сигналов подключены к млад1иим разр дам выхода первого счетчика, старший разр д которого через элемент НЕ подключен к входу третьего счетчика, выход третьего счетчика подключен к входу второго дешифратор, m выходов которого подключены к входам m выходных формирователей импульсов, а in+1-й выход второго дешифратора подключен к входу установки третьего счетчика, выход элементов И-НЕ подключен к входу вторе го счетчика, выходы m выходных формирователей импульсов подключены к вторым входам блока индикации.characterized in that, in order to increase reliability, it is equipped with a third counter, a second decoder, elements, an element, NOT, n input and m output pulse makers and mn separating diodes, and the output of each i-rp (, 2 ..., m) the output pulse shaper is connected to the input j-ro (, 2 .., n) of the input pulse shaper through a corresponding separation diode and output contact of the sensor of the state of the j-ro valve in the iM arm, the outputs of the input pulse shaper are connected to the first inputs of the display unit and informational the inputs of the signal switch, the output of which is connected to the first input of the NAND element, the second input of which is connected to the output of the gating pulse generator, the control inputs of the signal switch are connected to the low output of the first counter, the most significant bit of which is NOT connected to the input of the third the counter, the output of the third counter is connected to the input of the second decoder, m outputs of which are connected to inputs m of output pulse drivers, and in + 1st output of the second decoder is connected to the installation input mp tego counter, the output of AND-NO element is connected to the second input of the second counter, the outputs of m output pulse shapers are connected to second inputs of the indication unit. фие.fie. ff Фиг. ff FIG.