RU2012983C1

RU2012983C1 - Device for fault finding in system of control over valves

Info

Publication number: RU2012983C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Брованов; В.Ф. Лучкин
Original assignee: Новосибирский государственный технический университет
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1994-05-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: channel by channel monitoring of state of output keys of control pulse amplifiers is conducted continuously in process of operation simultaneously with control over state of secondary side of potential separators by presence of control pulse in its circuit. In case of malfunction of error condition of any of monitored parameters timely disconnection of power supply source from faulty circuits takes place which prevents formation of output voltage of decreased quality, failure of power supply source itself or output keys of control pulse amplifiers. EFFECT: enhanced reliability and safety of operation of valves. 4 dwg

Description

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. The invention relates to a conversion technique and can be used in control units for valves of direct current, alternating current and frequency converters with direct connection.

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] . A device for detecting a malfunction of an autonomous inverter control system, consisting of time delay elements and a null indicator, where the input of the first time delay element is connected to the output of the thyristor control system, the first of its outputs is connected to the input of the null indicator, and its second output combined with the input of the second time delay element, and the output of the second time delay element is connected in parallel with the first output of the first time delay element and the input of the zero indicator [1].

Однако недостатком этого устройства является его приемственность к тем преобразователям, системы управления которых вырабатывают импульсы с постоянной временной задержкой, например, автономные инверторы. However, the disadvantage of this device is its consistency with those converters whose control systems generate pulses with a constant time delay, for example, autonomous inverters.

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. In addition, it is known a device for detecting a malfunction of a valve control system [1], which is a prototype of the present invention and contains a multi-input OR-NOT logic element connected in series, the inputs of which are intended to be connected to the output keys of valve control pulse amplifiers and a duration discriminator whose response threshold is selected to be large the specified duration of the control pulse, and the output of which is connected to the actuating element of the protection of the control system.

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. However, this device has the disadvantage that it excludes the possibility of monitoring the state of the secondary side of potential separators, the shortening of the windings of which can cause failure of the amplification switches due to overcurrent, and a break in the secondary side of the separators leads to a miss on the valve reducing output voltage quality. This greatly reduces the reliability of the device.

Целью предлагаемого устройства является повышение надежности устройства. The aim of the proposed device is to increase the reliability of the device.

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.This goal is achieved by the fact that, in a known device containing a multi-input logical element OR connected in series, the inputs of which are connected to the output keys of the amplifiers of the control pulses of the valves, and a discriminator, the output of which is connected to the actuating protection element of the control system, the control pulse sensors are introduced according to the number of power gates and the second multi-input logic element LI, the inputs of which are connected to the outputs of the sensors of the control pulses, the output of the logic element is connected Valid discriminator, and a discriminator is formed on two D-flip-flops, the inputs of which are the inputs of the discriminator and logic AND-NO element, whose inputs are connected to outputs of D-flip-flops, and the output is the output of the discriminator,
The applicant does not know analogues and other technical solutions that describe a valve control system failure detection device containing control pulse sensors by the number of power valves, a multi-input OR logic element, and a discriminator made on two D-triggers whose inputs are discriminator inputs, and on the AND gate, whose inputs are connected to the outputs from the D-flip-flops, and the output is the discriminator output.

Таким образом, предлагаемое решение соответствует критерию "существенные отличия". Thus, the proposed solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2, 3, 4 - диаграммы, поясняющие его работу. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; in FIG. 2, 3, 4 are diagrams explaining his work.

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. The proposed device (see Fig. 1) contains a block of output keys of amplifiers of control pulses (BC) 1, a block of potential separators (BPR) 2, power valves 3 and 4, sensors of control pulses (ДУ) 5 and 6, included in the secondary circuit potential transformer separators 2, the logic element OR - 7, the inputs of which are connected to the outputs of the sensors of the control pulses 5 6, the logic element 8, the inputs of which are connected to the outputs of the block of output keys 1, a discriminator (DC) 9, the inputs of which are connected to the outputs of the elements 7 and 8, and exit oedinen to the input of the executive control system security element (IE) 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. The block of output keys of control pulse amplifiers (BC) is made on transistors operating in key mode. The block of potential separators (BPR) forms a potential isolation between the power part and the control system of the device. Sensors of control pulses (DIU) consist of diode optocouplers, logical elements OR 7 and 8 are sequentially connected logical element OR-NOT and AND-NOT. The discriminator (DS) is made on two D-flip-flops - TG1 and TG2 and a logical element AND-NOT. The executive element of protection of the control system (IE) is a transistor switch.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

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 Δ φ, 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. During normal operation of the output keys of amplifiers 1 and potential separators 2, pulse assemblies are formed at the output of elements 8 and 7 (see Fig. 2, a, b), phase-separated by a certain shift Δ φ, due to the natural delay of operation sensors of control pulses 5 and 6 (see Fig. 1). The pulses from the output of element 8 are received at the input C1 of the trigger NG1 and the input D2 of the trigger TG2 of the discriminator 9, and the pulses from the output of the element 7 are received, respectively, at the input F1 of the triggers TG1 and the input C2 of the trigger TG2. In this position, the signal from input D1 is transmitted to output Q1 by a positive pulse difference at clock input C1, and the signal from input D2 is transmitted to output G2 by a positive pulse difference at clock input C2. Thus, at the outputs of the triggers TG1 and TG2, two single signals are generated (see Fig. 2, c, d), which act on the inputs of the logical element AND-NOT discriminator 9 and form a logical zero on its output (see Fig. 2, e). The output signal of the element remains unchanged and corresponds to the on state of the key of the actuating element 10 in the power circuit.

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.When one of the transistors of pulse amplifiers 1 is broken down, the signal at the output of element 8 takes a logical zero value - moment t ₁ (see Fig. 3, a), and a pulse of duration equal in duration is formed on the secondary side of the potential splitter, in the circuit of which the transistor is broken saturation time of its magnetic material (t ₁ - t ₂ ) (see Fig. 3, b). At the time of its saturation, a positive pulse front t ₂ appears at the output of logic element 7 (see Fig. 3, b), which, acting on the input C2 of the trigger TG2, overturns it and a logical zero is formed at the output Q2 (Fig. 3, c), and the output state Q1 remains the same (see Fig. 3, d). Therefore, at time t _2, at the output of the NAND gate, discriminator 9, a single pulse will appear (see Fig. 3, e), which will turn off key 10 in the power circuit. Thus, the possibility of failure of the power source is excluded.

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). The device will also operate during normal operation of the amplifier keys of unit 1, but in the absence of a control pulse in the secondary side of one or more potential separators. This can occur, for example, when shorting or breaking the secondary winding of the transformer in block 2 (see, Fig. 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.In this case, a pulse comb continues to form at the output of logic element 8 (see Fig. 4, a), and a constant high level is formed at the output of element 7 (see Fig. 4, b). In this case, the positive front of the first pulse (see Fig. 4, a) will overturn the trigger TG1 and a logical zero will be formed at the output Q1 (see Fig. 4, c). The state of the output Q2 remains still high (see Fig. 4, d). Therefore, at time t ₁ (see Fig. 4, d), a positive pulse is generated at the output of discriminator 9, which turns off the key 10 in the power circuit. In this situation, the output keys of unit 1 and the power supply itself are protected from overcurrent if any secondary winding or group of windings in block 2 is short-circuited. And if the winding or group of windings breaks, the formation of a poor output voltage is excluded.

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. Thus, when using the invention, its reliability is increased, since in the process of operation, the state of the output keys of the control pulse amplifiers is channel-controlled all the time with the simultaneous monitoring of the state of the secondary side of potential separators by the presence of control pulses in its circuit. And in the event of a failure of any of the controlled parameters, the power supply is disconnected from damaged circuits in a timely manner, which prevents the formation of a reduced quality of the output voltage or failure of the power supply itself, as well as the output keys of the control pulse amplifiers.

Claims

VALVE CONTROL SYSTEM MALFUNCTION DETECTION DEVICE, containing a multi-input OR logic element connected in series, the inputs of which are connected to the output keys of the gate control pulse amplifiers, and the output to one discriminator input, the output of which is connected to the control system protection actuator, characterized in that control pulse sensors according to the number of power valves and a second multi-input logic element OR, the inputs of which are connected to the outputs of the impulse sensors control signals, and the output of the second multi-input logical element OR is connected to another discriminator input, the discriminator being made on two D-triggers, the inputs of which are the discriminator inputs, and on the logic element AND NOT, the inputs of which are connected to the outputs of the D-triggers, and the output is the discriminator output.