Устройство для управления многомостовым тиристорным преобразователем

Устройство для управления многомостовым тиристорным преобразователем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОМОСТОВЫМ ТИРИСТОРН№1 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ , содержащее последовательно соединенные измерительный транс- /форматор напряжения,, йход которого предназначен для подключения к сетевому трансформатору, выпрямительный мост, пороговый элемент, первые R5-триггер, предварительный формиро .ватель импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к первым .противофазным плечам нерегулируемого моста преобразователя., последовательно соединенные вторые RS-триггер, предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к вторым протнвофазлным плечам нерегулируемого моста преобразователя, блок фазового управления с выводами для подключения к регулируемому мосту преобразователя, блок синхронизации, выход которого соединен с синхронизирующим входом канала фазового управления и вторым входом первого Р5-триггера, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, повышения « точности регулирования и надежности работы, оно снабжено элементом И-НЕ, подключенным к одному из его входов элементом НЕ, вход которого подсоединен к выходу первого предварительного формирователя импульсов, при этом два других входа элемента И-НЕ подключены к выходам первого RSтриггёра и порогового элемента, а сл выход подсоединен к одному входу второго RS-триггера, другой вход которого подключен к выходу блока ) синхронизации.

СОЮЗ CORETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(1) Н 02 М 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21} 3564942/24-07 (22) 18.03.83 (46) 23.05.85. Бюл. М )9 (72) O.P. Калабухов и С,А, Крамсков (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения (53) 621. 314. 27 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР . У 797052, кл. Н 02 Р 13/16, 1981.

2. Капустин Л.Д. и др. Особеннос ти устройства и эксплуатации электровоза ВЛ80Р. М,, "Транспорт", 1979, с. 113, рис. 69, рис. 71. (54) (57 } УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

МНОГОМОСТОВЦМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ, содержащее последовательно соединенные измерительный транс,, форматор напряжения,: вход которого предназначен для подключения к сетевому трансформатору, выпрямительный мос г, пороговый элемент, первые

RS-триггер, предварительный формиро..ватель импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к первым .протнвофазным плечам нерегулируемого

„„Я1.)„„1157 1 моста преобразователя, последовательно соединенные вторые р5 -триггер, предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к вторым противофаз-.: ным плечам нерегулируемого моста преобразователя, блок фазового управления с выводами для подключения к регулируемому мосту преобразователя, блок синхронизации, выход которого соединен с синхронизирующим входом канала фазового управления и вторым входом первого RS-триггера, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, повышения точности регулирования и надежности работы, оно снабжено элементом И-НЕ, подключенным к одному из его входов элементом НЕ, вход которого подсоединен к выходу первого предварительного формирователя импульсов, прн этом два других входа элемента И-НЕ подключены к выходам первого RS триггера и порогового элемента, а выход подсоединен к одному входу . второго R5-триггера, другой вход которого подключен к выходу блока синхронизации. 4о

1 11576

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления многомостовым тиристорным преобразователем, преимущественно на электроподвижном составе переменного тока.

Известно устройство для управпения тиристорным преобразователем содержащее распределйтель, выход lp которого является выходом устройства для управления, разделительный трансформатор, выход которого подкпючен к входу порогового элемента, элемент И, фазорегулятор $1 ).

Однако такое устройство обеспечивает. работу одномостового тиристорного преобразователя и не позволяет управлять работой многомостового преобразователя. 20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления многомостовым тиристорным преобразователем, содержащее последовательно соединен- р5 ные измерительный трансформатор напряжения, вход которого предназначен для подключения к сетевому трансформатору, выпрямительный иост, пороговый элемент, первые .Р9-триггер, предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с выводами, предназначенными для подключения к первым противофазным плечам нерегулируемо35

ro моста преобразователя, последовательно соединенные вторые R5триггер, предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к вторым противофазным плечам нерегулируемого моста преобразователя, блок фазового управления с выводами, предназначенными для подключения к регулируемому мосту преобразователя, блок синхронизации, выход которого соединен с синхрониэирующим входом канала фазового управления и вторым входом первого

Ю-триггера (2 3.

В известном устройстве измерение величины напряжения на анодах тиристорОВ второго контура коммутации 1контур с меньшим напряжением ) и определением момента, когда это напряжение становится достаточным

/ для их открытия, осуществляются косвенным путем, для этой цели испольЗ1 г эуется включенный в цепь контура с большим напряжением (первый контур коммутации ) специальный датчик угла коммутации. Датчик содержит трансформатор тока, который нагружен на дроссель большой индуктивности.

На его выходе формируются сигналы

4, величина которых пропорциональна иидуктивности 1„ дросселя и скоросd1 ти изменения точки 0= L а длительность соответствует величине угла коммутации в контуре с большим напряжением. Импульсы управтт ления а о тиристорами в контуре с меньшим напряжением формируются по заднему фронту этих сигналов.

Использование специального датчика угла коммутации усложняет и удорожает устройство, а косвенный метод измерения напряжения на анодах тиристоров снижает точность при управлении преобразователем, Так например, после окончания коммутации токов в первом контуре за счет запасенной в дросселе энергии сигнал на входе датчика еще некоторое вр мя продолжает формироваться. В переходных режимах скорость изменения рабочего тока становится соизмеримой со скоростью изменения тока коммутации, и на выходе датчика формируются ложные сигналы. Аналогичные явления имеют место и при генерации в процессе работы преобразователя высокочастотных гармонических составляющих.

Несоответствие между моментом формирования импульсов управления и моментом, когда анодное напряжение нарастает до величины включения, приводит либо к снижению энергетических показателей, либо к нарушению нормальной работы параллельно последовательных групп тиристоров преобразователя. Кроме того, амплитуда сигналов на выходе датчика угла коммутации существенным образом заивсит от скорости протекания процессов коммутации токов и при малых углах управления или искажениях переднего фронта кривой питающего напряжения может оказаться недостаточной для правильной работы устройства. Наоборот, в аварийных режимах амплитуда и длительность сигналов на выходе датчика угла коммутации резко возрастает, что

11576 может привести к выходу из строя элементов схемы устройства.

Цель изобретения — упрощение схемы, повышение надежности и точности регулирования. S

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащеее последовательно соединенные измерительный трансформатор. напряжения, вход которого предназначен для !О подключения к сетевому трансформатору, выпрямительный мост, пороговый элемент, -первые RS -триггер, предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к первым противофазным плечам нерегулируемого моста преобразователя, последовательно соединенные вторые 65-триггер, предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к вторым противофазным плечам нерегулируемого .моста преобразователя, блок фазового управления с выводами для подключения к регулируемому мосту преобразователя, блок синхронизации, выход которого соединен с синхронизирующим входом канала фазового управления и вторым входом первого RS -триггера

30 снабжено элементом И-НЕ, подключенным к одному из его входов элементов НЕ, вход которого подсоединен к выходу первого предварительного формирователя импульсов, при этом два других входа элемента И-НЕ подключены к выходам первого RS-триггера и порогового элемента, а выход подсоединен к одному входу второго

R5-триггера, другой вход которого подключен к выходу блока синхронизации.

На фиг.! приведена блок-схема преобразователя и предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграмь»ы напряжений на выходах. элементов схемы устройства до появления тока нагрузки;, на фиг. 3 — диаграммы напряжений на выходах элементов схемь» устройства при наличии тока нагрузки.

SO.

Иногомостовой тиристорный преобразователь 1 подключен к секционированной вторичной обмотке силового трансформатора 2.

Преобразователь 1 имеет нерегулируемую (плечи 3-6 ) и регулируемую (плечи 7 и -8 ) ступени и нагружен на тяговый двигатель 9. г

31 ф

Устройство для управления многомостовым преобразователем содержйт подключенный к тяговой обмотке не-. регулируемой ступени измерительный трансформатор 10 напряжения, выход которого через вьп»рямительны»» мост

11 и пороговый элемент 12 соединен с одним иэ входов R5 -триггера !3 и элемента И-НЕ 14. Второй вход

R5-триггера 13 подключен к выходу блока 15 синхронизации, Выход блока

15 синхронизации соединен, кроме того, с синхронизирующим входом блока 16 фазового управления, имеющего выводы для подключения к тиристорам регулируемой ступени (плечи

7 и 8 ) преобразователя 1, и к одному из входов второго RS-триггера !7.

Выход К5 -триггера 13 соединен с другим входом элемента И-НЕ 14, а также через предварительный формирователь 18 с входом выходного усилителя 19 имеющего выводы для подключения к плечам 5 и 6 преобразователя 1, и вхш ом элемента НЕ

20, выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ-14, Выход эле-;... мента И-НЕ 14 подключен к входу RSтриггера 17, который через предварительный формирователь 21 импульсов соединен с входом имеющего выводы для подключения к плечам 5 и 6 преобразователя 1. выходного усилителя.

Устройство работает следующим образом.

В соответствующей фазе с питающим напряжением О на плечи 7 и 8 преобразователя 1 подаются регулируе»ые по фазе а! импульсы управления U которые формируются блоком

16 фазового управления (фиг. 1-и

2).

Питающее напряжение 0„, через измерительный трансформатор 10 и выпрямительный мост ll подается на вход порогового элемента 12, порог срабатывания которого соответствует напряжению включения .силовых тирис» торов преобразователя 1 ° ° .

Выходные сигналы () порогового элемента 12 подаются йа вход RSтриггера 13 и элемента И-НЕ 14.

RS-триггер 13 запускается передним фронто ; сигнала U и выключается только при подаче на его второй вход синхрониэирующего импульса с выхода блока 15 синхронизации, кото- . рый в момент перехода питающего . »

1157631 напряжения 0„ через ноль. На выходе

R -триггера 13 формируются импульсы прямоугольной формы О+, передний фронт которых совпадает с моментом первого за полупериод срабатывания порогового элемента 12.

RS, -триггер !3 защищает схему от формирования ложных сигналов, обусловленных амплитудными искажепиями питающего напряжения UÄ, при которых пороговый элемент 12 может срабатывать несколько раз в течение полупериода (фиг. 3 ).

Выходные сигналы О RS-триггера

cf

13 подаются на один из входов элемента И -НЕ 14 и на предварительный формирователь 18 импульсов.

Ha его выходе формируются импульсы

U малой длительности, совпадающие ю фазе с передним фронтом выходных сигналов 0 и соответствующие им минимальному углу управления (фиг.

2 )

Выходным усилителем 9 эти импульсы преобразуются по амплитуде и длительности до величины Оь, необходимой для включения параллельнопоследовательных групп силовых тирисгоров, а затем распределяются по плечам З.и 4 преобразователя 1 в соответствии с фазой питающего напряжения V„.

Одновременно с этим выходные импульсы предварительного формирователя 18 после инвертирования элементом

HE 20 (U7 ) подаются на вход элемента И-НЕ 14, где они сравниваются с выходными сигналами U йэ-триггера 13 и U порогового элемента 12.Результирующие сигналы U< сравнения напряжения Оь, О и U ñ выхода элемента -HE !4 подаются на первый вход

RS-триггера 17, на второй вход которого поступают сигналы с выхода блока 15 синхронизации. RS -триггер 17 запускается при появлении на его первом входе нуля напряжения (логический "0" ), а выключаются при появлении логического "0" на втором входе.

Лри отсутствии коммутации токов по плечам преобразователя l (ис-. ходное состояние схемы ) gS-триггер

17 срабатывает в момент появления нуля в напряжении Ue что совпадает с формированием заднего фронта сигналов U< на выходе предварительного .формирователя 18 . импульсов (фиг.2), Возвращается R.S-триггер 17 в исходное положение синхроимпульсом с выхода блока 15 синхронизации в момент равентсва нулю питающего напряжения О„, т.е. в 7, . Ha его

5 выходе кажцый полупериод формируется

cHI налы Оэ прямоугольнои формы, К0 торые подаются на предварительный формирователь 21 импульсов, где по их переднему фронту форми1О руются импульсы Ug малой длительности. Выходным усилителем 22 эти импульсы преобразуктся по амплитуде и длительности до величины О„, необходимой для включения параллельно-последовательных групп силовых тиристоров, а затем распределяются по плечам 5 и 6 преобразователя

1 в соответствии с фазой пи ающего напряжения Ц . Фаза o(0 переднего

26 фронта импульсов О„„ задержана по отношению к импульсам U с фазой oL на величину длительности Т выходных сигналов О предварительного формирователя 18 ймпульсов.

25 После подачи на соответствующие плечи преобразователя 1 импульсов . О, Ос и О „с фазами о в, о!о появляется ток нагрузки, величи-. на которого регулируется путем нзЗО менения момента формирования сигналов О на выходе блока 16 фазового управления. В кривой питающего напряжения,U появляются провалы, обусловленные коммутацией токов по плечаь! преобразователя. Предположим, что в рассматриваемый момент времени открыты 7-е и 4-е плечи преобразователя 1. Когда напряжение О„ достигает величины, достаточной для открытия тиристоров, включается по46 роговыи элемент 2, срабатывает триггер 13 и элементы 18 и 19 форми-, руют импульс управления с фазой который поступает на третье плечо преобразователя. Начинается

45 коммутация токов между этим и седьмым плечом, В момент начала коммутации питающее напряжение О„, резко уменьшается, и пороговый элемент 12 выключается. Время, в течение которого пороговый элемент

l2 находится во ключенном состоянии после срабатывания, много меньше времени Т, соответствующего задержке сигналов О„„, равной длительности

55 выходных сигналов О предварительного формирователя !8 импульсов.

Повторное за полупериод срабатывание порогового элемента 12 проис57631 8 повышения точности измерения величины напряжения на анодах силовых тиристоров в момент подачи импульсов управления .на их управляющие переходы; повышается защищенность схемы устройства от ложных срабатываний в переходных режимах и при генерации высокочастотных составляющих, так как вместо дифференцирующих

10 элементов в контуре измерения угла используется поямой способ измерения анодного напряжения,на анодах вступающих в работу тиристоров преобразователя. ходит только после окончания коммутации токов в контуре с большим напряжением (плечи 3 и 7 ), когда питающее напряжение V„ вновь наоастает .до величины, достаточной для включения силовых тиристоров. В соответствии с этим при сравнении сигналов О, 01 и 0 на выходе элемента И-НЕ 14 логический "О" формируется с задержкой, Величина. этой задержки равна длительности угла коммутации р., в контуре с большим напряжением.

Тем самым включение RS -триггера

17 задерживается до момента, когда питающее напряжение вновь станет равным величине, достаточной для включения тиристоров, т.е. на время коммутации р„. По фронту выходных >; сигналов 0 R9 -триггера 17 формирователь 21 и выходной усилитель 22 формируют импульс управления ()„ с фазой с оз фиг. 3, который подается иа плечо 6 ппреобразователя.

В предлагаемом устройстве по сравнению с известным улучшаются энергетические показатели и надежность работы преобразователя эа счет

Независимо от величины минимального угла включения тпристоров нерегулируемого моста преобразователя обеспечивается надежное форми20 рование задержанных на угол коммутации в контуре с большим напряжением импульсов управления, отсутствует опасность выхода иэ строя элементов схемы устройства при

2$ аварийных режимах в силовой цепи преобразователя, путем упрощения схемы снижается стоимость устройства.

1157631

Составитель С, Луэанов

Редактор Р, Цицика Техред N.Íàäü Корректор Г. Реюетник

Закаэ 3388/52 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4