Устройство обнаружения неисправности системы управления вентилями

 

Сущность изобретения: в процессе работы все время производится поканальный контроль состояния выходных ключей усилителей импульсов управления с одновременным контролем состояния вторичной стороны потенциальных разделителей по наличию в его цепи импульсов управления. В случае сбоя любого из контролируемых параметров производится своевременное отключение источника питания от поврежденных цепей, что предотвращает формирование сниженного качества выходного напряжения или выход из строя самого источника питания, а также выходных ключей усилителей импульсов управления. 4 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в узлах управления вентилями агрегатов постоянного тока, переменного тока и в преобразователях частоты с непосредственной связью.

Известно устройство обнаружения неисправности системы управления автономными инверторами, состоящее из элементов выдержки времени и нуль-индика- тор, где вход первого из элементов выдержки времен подключен к выходу системы управления тиристорами, первый из его выходов включен на вход нуль-индикатора, а второй его выход объединен со входом второго элемента выдержки времени, причем выход второго элемента выдержки времен включен параллельно первому выходу первого элемента выдержки времени и входу нуль-индикатора [1] .

Однако недостатком этого устройства является его приемственность к тем преобразователям, системы управления которых вырабатывают импульсы с постоянной временной задержкой, например, автономные инверторы.

Кроме того, известно устройство обнаружения неисправности системы управления вентилями [1] , являющееся прототипом предлагаемого изобретения и содержащее последовательно соединенные многовходовой логический элемент ИЛИ-НЕ, входы которого предназначены для подключения к выходным ключам усилителей импульсов управления вентилям и дискриминатор длительности, порог срабатывания которого выбран большим заданной длительности импульса управления, а выход которого подключен к исполнительному элементу защиты системы управления.

Однако указанное устройство имеет недостаток в том, что исключается возможность контроля состояния вторичной стороны потенциальных разделителей, укорочение обмоток которых может служить причиной выхода из строя усилительных ключей из-за перегрузки их по току, а обрыв вторичной стороны разделителей приводит к пропуску включения вентиля снижая при этом качество выходного напряжения. Этим самым значительно снижается надежность устройства.

Целью предлагаемого устройства является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что, в известное устройство, содержащее последовательно соединенные многовходовой логический элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходным ключам усилителей импульсов управления вентилям, и дискриминатор, выход которого соединен с исполнительным элементом защиты системы управления, введены датчики импульсов управления по числу силовых вентилей и второй многовходовой логический элемент ЛИ, входы которого соединены с выходами датчиков импульсов управления, выход логического элемента подключен к входу дискриминатора, а дискриминатор выполнен на двух D-триггерах, входы которых являются входами дискриминатора и на логическом элементе И-НЕ, входы которого соединены с выходами D-триггеров, а выход является выходом дискриминатора, Заявителю не известны аналоги и другие технические решения, в которых описано устройство обнаружения неисправности системы управления вентилями, содержащее датчики импульсов управления по числу силовых вентилей, многовходовой логический элемент ИЛИ, и дискриминатор, выполненный на двух D-триггерах, входы которых являются входами дискриминатора, и на логическом элементе И-НЕ, входы которого соединены с выходами c D-триггеров, а выход является выходом дискриминатора.

Таким образом, предлагаемое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2, 3, 4 - диаграммы, поясняющие его работу.

Предлагаемое устройство (см. фиг. 1) содержит блок выходных ключей усилителей импульсов управления (БК) 1, блок потенциальных разделителей (БПР) 2, силовые вентили 3 и 4, датчики импульсов управления (ДУ) 5 и 6, включенные в цепь вторичных обмоток трансформаторных потенциальных разделителей 2, логический элемент ИЛИ - 7, входы которого подключены к выходам датчиков импульсов управления 5 6, логический элемент 8, входы которого соединены с выходами блока выходных ключей 1, дискриминатор (ДС) 9, входы которого подключены к выходам элементов 7 и 8, а выход соединен со входом исполнительного элемента защиты системы управления (ИЭ) 10.

Блок выходных ключей усилителей импульсов управления (БК), выполнен на транзисторах, работающих в ключевом режиме. Блок потенциальных разделителей (БПР) образует потенциальную развязку между силовой частью и системой управления устройства. Датчики импульсов управления (ДИУ) состоят из диодных оптопар, логические элементы ИЛИ 7 и 8 представляют собой последовательно включенные логически й элемент ИЛИ-НЕ и И-НЕ. Дискриминатор (ДС) выполнен на двух D-триггерах - TG1 и TG2 и логическом элементе И-НЕ. Исполнительный элемент защиты системы управления (ИЭ) представляет собой транзисторный ключ.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе выходных ключей усилителей 1 и потенциальных разделителей 2, на выходе элементов 8 и 7 формируют- ся сборки импульсов (см. фиг. 2, а, б), разнесенные по фазе на некоторый сдвиг , из-за естественного запаздывания срабатывания датчиков импульсов управления 5 и 6 (см. фиг. 1). Импульсы с выхода элемента 8 поступают на вход С1 триггера NG1 и вход D2 триггера TG2 дискриминатора 9, а импульсы с выхода элемента 7 поступают, соответственно, на вход F1 триггеры TG1 и вход С2 триггера TG2. При таком положении сигнал от входа D1 передается на выход Q1 по положительному перепаду импульса на тактовом входе С1, а сигнал от входа D2 передается на выход G2 по положительному перепаду импульса на тактовом входе С2. Таким образом, на выходах триггеров TG1 и TG2 формируются два единичных сигнала (см. фиг. 2, в, г), которые воздействуют на входы логического элемента И-НЕ дискриминатора 9 и формируют на его выходе логический ноль (см. фиг. 2, д). Выходной сигнал элемента остается неизменным и соответствует включенному состоянию ключа исполнительного элемента 10 в цепи питания.

При пробое одного из транзисторов усилителей импульсов 1, сигнал на выходе элемента 8 принимает значение логического нуля - момент t₁ (см. фиг. 3, а), а на вторичной стороне потенциального разделителя, в цепи которого пробит транзистор, формируется импульс по длительности равный времени насыщения его магнитного материала (t₁ - t₂) (см. фиг. 3, б). В момент его насыщения на выходе логического элемента 7 появится положительный фронт импульса t₂ (см. фиг. 3, б), который воздействуя на вход С2 триггера TG2 опрокидывает его и на выходе Q2 формируется логический ноль (фиг. 3, в), а состояние выхода Q1 остается прежним (см. фиг. 3, г). Следовательно в момент t₂ на выходе логического элемента И-НЕ, дискриминатора 9, появится единичный импульс (см. фиг. 3, д), который отключит ключ 10 в цепи питания. Таким образом, исключается возможность выхода из строя источника питания.

Устройство также будет срабатывать при нормальной работе усилительных ключей блока 1, но при отсутствии импульса управления во вторичной стороне одного или нескольких потенциальных разделителей. Такое может возникнуть, например, при закорачивании или обрыве вторичной обмотки трансформатора в блоке 2 (см, фиг. 1).

В этом случае на выходе логического элемента 8 продолжает формироваться гребенка импульсов (см. фиг. 4, а), а на выходе элемента 7 формируется постоянный высокий уровень (см. фиг. 4, б). При этом положительный фронт первого импульса (см. фиг. 4, а) опрокинет триггер TG1 и на выходе Q1 сформируется логический ноль (см. фиг. 4, в). Состояние же выхода Q2 остается по-прежнему высоким (см. фиг. 4, г). Следовательно в момент t₁ (см. фиг. 4, д) на выходе дискриминатора 9 сформируется положительный импульс, который отключает ключ 10 в цепи питания. В данной ситуации происходит защиты выходных ключей блока 1 и самого источника питания от перегрузки их по току, если произошло закорачивание какой-либо вторичной обмотки или группы обмоток в блоке 2. А если произошел обрыв обмотки или группы обмоток, исключается возможность формирования некачественного выходного напряжения.

Таким образом, при использовании изобретения повышается его надежность, так как в процессе работы все время производится поканальный контроль состояния выходных ключей усилителей импульсов управления с одновременным контролем состояния вторичной стороны потенциальных разделителей по наличию в его цепи импульсов управления. И в случае сбоя любого из контролируемых параметров производится своевременное отключение источника питания от поврежденных цепей, что предотвращает формирование сниженного качества выходного напряжения или выход из строя самого источника питания, а также выходных ключей усилителей импульсов управления.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯМИ, содержащее последовательно соединенные многовходовый логический элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходным ключам усилителей импульсов управления вентилями, а выход к одному входу дискриминатора, выход которого соединен с исполнительным элементом защиты системы управления, отличающееся тем, что в него введены датчики импульсов управления по числу силовых вентилей и второй многовходовый логический элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами датчиков импульсов управления, а выход второго многовходового логического элемента ИЛИ подключен к другому входу дискриминатора, причем дискриминатор выполнен на двух D-триггерах, входы которого являются входами дискриминатора, и на логическом элементе И - НЕ, входы которого соединены с выходами D-триггеров, а выход является выходом дискриминатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4