Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„,, 1264277 А 1 (р 4 H 02 M 7/00 ч (Pg4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

С:

ГОСУДАРСТВЕККЫИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3758074/24-07, (22) 22 ° 06.84 (46) 15.10.86. Бюл. 9 38 (7i) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения (72) О.P. Калабухов и А.Г. Журавлев (53) 621.316.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 699649, кл. Н 02 P 13/16, 1979. .Авторское свидетельство СССР

Ф 849409, кл. Н 02 Р 13/16, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ

СТУПЕНЕЙ МНОГОМОСТОВОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть применено для управления многомостовым выпрямительно-инверторным тиристорным преобразователем. Целью изобретения является повышение надежности и повышение устойчивости работы. Фазосдвигающий элемент 2 первой ступени

k регулирования формирует импульсы синхронно с напряжением сети. Регулировка фазы импульсов фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования начинается по окончании регулировки фазы импульсов фаэосдвигающего элемента 2. Выходные сигналы первого триггера 8 с раздельным запуском используются для формирования команды переключения ступеней преобразователя. Триггер

9 перебрасывается из одного состояния в другое по синхронизирующему импульсу, который формируется дополнительным фазосдвигающим элемен.том 23 . На этом заканчивается процесс перехода с первой ступени регулирования на вторую. Обратный пере. ход осуществляется при уменьшении напряжения управления и увеличении сначала фазы импульса фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования, а затем фазы импульса фазосдвигающего элемента 2 .первой ступени регулирования. 3 ил.

1 I

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразова; тельной технике, и может быть применено для управления работой многомостового выпрямительно-инверторного тиристорного преобразователя, используемого в электроприваде с много ступенчатым регулированием напряжения на нагрузке, преимущественно на электрическом транспорте °

Целью изобретения является обеспечение условий надежной работы тиРисторов преобразователя и повышение устойчивости работы устройства.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройствами на фиг.2 и 3 — временные,циаграммы напряжений, поясняющие работу устройства соответственно до переключения и в момент переключения преобразователя с предыдущей регулируемой ступени на последующую.

Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя содержит формирователь 1 опорных импульсов, фазосдвигающий элемент 2 первой ступени регулирования, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 3, второму входу первого элемента И- НЕ 4 и входу первого элемента НЕ 5, выход которого соединен с вторым входов второго элемента И-НЕ 6, первый вход которого подключен к выходу элемента 7 временной задержки. Выходы первого и второго элементов И-НЕ 4 и 6 соединены соответственно с первым и вторым входами первого триггера 8 с раздельным запуском, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам синхронно- . го триггера 9, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 3, а второй — с первым входом второго элемента И 10 второй вход которого подключен к выходу фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования. Выходы первого и второго логических элементов И 3 и 10 через распределитель

12 импульсов и блок 13 усилителей соединены с управляющими электродами тиристоров многомостового тиристорного преобразователя 14.Блок

15 селективного суммирования состоит из второго триггера 16 с раздельным запуском, третьего элемента И-НЕ 17, одновибратора."18 и вто264277 2, В начале каждого полупериода вы45 ходного напряжения питающего трансформатора 22 формирователь 1 опорных импульсов формирует импульс О с фазой 0, (фиг.2 и 3), который одновременно поступает на вход одновибратора 18 и на первый вход треть50 его элемента И-НЕ 17, на второй вход которого поступает сигнал О с вы" хода одновибратора 18. Каждый полупериод выходного напряжения питающего трансформатора 20 тиристоры многомостового тиристорного преобразователя 14 открываются в начальной фазе 4, и регулируемой С(р р.,поэтому

5 !

О !

З0

40 рого элемента НЕ 19, вход которого через датчик 20 угла коммутации подключен к силовой цепи многомостового тиристорного преобразователя 14.

Датчик 20 .угла коммутации предназначен для формирования импульсов, длительность которых должна соответствовать углу коммутации тока в тиристорах многомостового тиристорного преобразователя 14. Выход формирователя 1 опорных импульсов соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ 17 и входом одновибратора 18, выход которого соединен с входом третьего элемента И-НЕ 17, третий вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ 19. Выходы блока 21 синхронизации и третьего элемента -HE 17 соединены соответственно с первым и вторым входами второго триггера 16 с раздельным saпуском, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И-НЕ 4, а второй выход второго триггера 16 соединен с входом элемента 7 временной задержки. Выход питающего трансформатора 22 подключен к силовой цепи многомостового тиристорного преобразователя 14.

Вход блока 21 синхронизации подключен к напряжению сети. Выход дополнительного фазосдвигающего элемента 23 подключен к третьему входу синхронного триггера 9, входы дополнительного фазосдвигающего элемента 23, фазосдвигающего элемента

2 первой ступени регулирования, фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования, формирователя 1 опорных импульсов подключены к напряжению сети.

Устройство работает следующим образом.

1264277 4

3 датчик 20 за тот же промежуток времени выдает импульсы Ogp (фиг.2,3) длительностью Т,, формируемые от импульсов Ф,,и 77 формируемые от импульсов с, Длительность импуль- 5 сов У, и 7 равна времени коммутации соответствующих тиристоров многомостового тиристорного преобразователя 14. сигнал U7p инвертируется вторым >0 элементом HE 19 и подается на тре\ тий вход третье1о элемента И-HE 17, на выходе которого формируется сигнал Ц, равный логической сумме сигналов формирователя 1, одновибрато- 15 ра 18 и ичвертированных сигналов датчика 20. Сигналы длительностью

1I, сдвинуты относительно импульсов на некоторый угОл. Это обусловлено конечным временем срабатыва- 20 ния элементов устройства, через которые проходит импульс с фазой Ф., и наличием в схеме естественных линий задержки. Выходные импульсы одновибратора 18 при сложении с импульсами oI, и ф запрещают появление "йросечек" между этими импульсами на выходе третьего элемента й-НЕ 17.

Блок 21 формирует импульсы Од 30 с фазой, равной фазе перехода напряжения сети, т.е. выходного напряжения питающего трансформатора 22, через нуль. Сигналы с выхода блока

21 подаются на первый вход второго, триггера 16 с раздельным запуском, на второй вход которого поданы им1 пульсы О, Выходные импульсы О, и

IJ, триггера 16 и всего блока 15 селективного суммирования равны ло- 40 гической сумме импульсов с(, и

Импульсами U,> можно пренебречь,так как практически их величина значительно меньше длительности Ы. и 5 а импульсы ii данным устройством запрещены. Импульсы U,, с первого выхода второго триггера 16 подаются на первый вход первого элемента И-НЕ

14, на второй вход которого поданы импульсы О . Импульсы О1 фаэосдви гающего элемента 2 первой ступени регулирования формируются синхронно с напряжением сети с фазой, равной о(,, При изменении напряжения упРавления фаза

Фазосдвигающий элемент 11 второй ступени регулирования аналогичен фазосдвигающему элементу 2 первой ступени регулирования, а регулировка фазы его выходных импульсов начинается по окончании регулировки фазы импульсов c(per, До тех пор, пока импульсы U, и О (фиг. 2 н 3) поступают на первый элемент И-НЕ 4 неодновременно, его выходной сигнал

04, соответствующий 1, поступая на первый вход первого триггера 8, не изменяет его состояния. Импуль П сы, с второго выхода второго триггера 16 подаются на вход элемента 7, а с его выхода импульсы U

7 фаза фронта которых задержана отно Р сительно О„, подаются на первый вход второго элемента И-НЕ 6, на второй вход которого поступает сформированный фазосдвигающим элементом 2 первой ступени регулирования и инвертированныч элементом НЕ 5 импульс U (фиг.2 и 3).

При одновременном присутствии на входах второго элемента И-НЕ 6 сигналов Ц и U на его выходе формируется сигнал, соответствующий логическому кулю, Оь (фиг.2), который, поступая на второй вход .первого триггера 8, переключает его в состояние, при котором с его первого выхода снимается разрешающий сиг1 1I нал О (фиг. 2), а с второго — запрещающий сигнал . Оба эти сигнала поступают соответственно на первый и второй информационные входы синхронного триггера 9. При этом на первом выходе синхронного триггера 9 формируется сигнал, который, поступая на второй вход первого элемента И 3, обеспечивает прохождение выходных импульсоз О, фазосдвигающего

2 элемента первой ступени регулирования через первый элемент И 3. Далее эти импульсы через распределитель 12 импульсов, блок 13 усилителей проходят на первую ступень многомостового тиристорного преобразователя 14, регулируя. фазу открытия тиристоров в плечах этой ступени.

Не втором выходе синхронного триггера 9 формируется сигнал, который, поступая на первый вход второго элемента И 10, запрещает прохождение импульсов фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования

12б4277

5

5 на многомостовой тиристорный преобразователь 14.

По мере увеличения напряжения управления фаза о рю импульсов 0 с выхода фазосдвигающего элемента 2 первой ступени регулирования уменьшается, но, пока выполняется неравенство cC,+ 7,(N>«,, продолжается регулирование напряжения первой ступени многомостового тиристорного преобразователя 14, так как на входы первого элемента И-НЕ 4 иммульсов 0„ и С все.еще поступают неодновременно. При этом сигнал, соответствующий "0", на выходе первого элемента И-НЕ 4 отсутствует и первый триггер 8 с раздельным запуском, а следовательно, и синхронный триггер 9 остаются в прежнем состоянии. При дальнейшем уменьшении фазы < рог., и достижении ею величины Ы,, со(+ У, на выходе первого элемента Й-НЕ 4 формируется сигнал U,соответствующий "0".

На выходе второго элемента И-НЕ 6 прекращается выдача импульсов, соответствующих "0", так как на его входах прекращается одновременная подача импульсов, соответствующих 11 и

Таким образом, созданы необходимые условия, при которых первый триггер 8 с раздельным запуском меняет свое состояние на обратное.

Это приводит к изменению состояния синхронного триггера "., и на его первом выходе формируется запрещающий сигнал для прохождения импульсов U через первый элемент И 13, а разрешающий сигнал, сформированный на втором выходе синхронного триггера 9, обеспечивает прохождение вы" ходных импульсов фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования через второй элемент И 10. Далее эти импульсы через распределитель 12 импульсов, блок 13 усилителей приходят на вторую ступень многомостового тиристорного преобразователя 14, регулируя фазу открытия тиристоров в плечах этой ступени. Таким образом, выходные сигналы первого триггера 8 с раздельным запуском используются для формирования команды переключе" ния ступеней многомостового тиристорного преобразователя. Первый и второй входы синхронного триггера 9 являются информационными, третий вход синхронизирующи.:;, поэтому при изменении сигналов на информационных входах данный триггер перебрасывается из одного состояни в другое только по синхронизирующему импульсу, приходящему на его третий вход. Формируется синхронизирующий импульс дополнительным фазосдвигающим элементом 23. На этом заканчивается процесс прямого перехода с предыдущей (первой) ступени регулирования на последующую (вторую). Аналогично могут осуществляться прямые переходы с второй ступени на третью, с третьей на четвертую и т.д.

Обратный переход, например с второй ступени регулирования на первую, осуществляется при уменьшении напряжения управления и увеличении сначала фазы импульса фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования, а затем фазы о(« импульса U с выхода фазосдвигающего элемента 2 первой ступени регулирования. Однако, пока фаза с(л меньше фазы выходного напряжения элемента

7 временной задержки (фиг.2 и 3) продолжается регулирование второй ступени многомостового тиристорного преобразователя 14, так как на первом выходе первого триггера 8 с раздельным запуском формируется сигнал, соответствующий "0".

При фазе с(,, большей или равной фазе выходного импульса элемента 7 временной задержки, на выходе второго элемента -HE б формируется сигнал, соответствующий "0" который возвращает первый триггер 8 с раздельным запуском, а следовательно, синхронный триггер 9 в первоначальное состояние. Таким образом, происходит обратное переключение многомостового тиристорного преобразователя 14 с последующей (второй) регулируемой ступени на предыдущую (первую) ° Элемент 7 временной задержки выдает выходной импульс Uq фаза которого задержана относительно входного 0, и тем самым исключается режим "звонковой" работы устройства, который может происходить за счет асимметрии выходных импульсов фазосдвигающего элемента 2 первой ступени регулирования.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении надежно=ти

264277 8

О

20

30

Устройство для переключения ступЕней многoMocTQRQIQ тиристорного преобразователя, содержащее формирователь опорных импульсов, фазосдвигающий элемент первой ступени 40 регулирования, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второму входу первого элемента И-НЕ и входу первого элемента НЕ, выход которого соединен с 45 вторым входом второго элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к вы.ходу элемента временной задержки, выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с 50 первым и вторым входами первого триггера с раздельным запуском, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам синхронного триггера с раз7 1 работы тиристоров многомостового тиристорного преобразователя и увеличении устойчивости работы устройства, достигаемых за счет того,что необходимым условием герехода с одной зоны регулирования на другую является выполнение неравенства с(„ (о(+ у, Импульсы с фазой а«<, практически не заходят в зону коммутации,, которая в эксплуатации достигает 20-25 эл.град., ибо, как только фаза импульса

"мертвые эоны", а значит созданы условия устойчивой работы устройства, особенно с применением автоматики.

Формула из обретения дельным запуском, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а второй — с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу фазосдвигающего элемента второй ступени регулирования, выходы первого и второго элементов И через распределитель импульсов и блок усилителей предназначены для соединения с управляющими электродами тиристоров многомостового тиристорного преобразователя, выход дополнительного фазо сдвигающего элемента подключен к третьему входу синхронного триггера, входы дополнительного фазосдвигающего элемента, фазосдвигающего элемента первой ступени регулирования, фазосдвигающего элемента второй ступени регулирования и формирователя опорных импульсов предназначены для подключения к напряжению сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы выпрямительно-инверторного преобразователя и повышения устойчивости работы устройства, оно снабжено датчиком угла коммутации, блоком синхронизации и устройством селективного суммирования, состоящим из второго триггера с раздельным запуском, третьего элемента И-НЕ, одновибратора и второго элемента НЕ, вход которого через датчик угла коммутации предназначен для подключения к силовой цепи многомостового тиристорного преобразователя, выход формирователя опорных импульсов соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ и входом одновибратора, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ, третий вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ, выходы блока синхронизации и третьего элемента И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами второго триггера с раздельным запуском,первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, а второй выход указанного триггера соединен с входом элемента временной задержки, вход блока синхронизации предназначен для подключения к напряжению сети.

1264277

dpeg

t 4Ф/

Е и

ut Cdt

)Ю

Ы фиг5 фм2

Составитель С. Лузанов

Техред Л.Сердюкова Корректор М, Самборская

Редактор К. Волощук

Заказ 5570/54 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4

41

О

СО3

4Ь

rs (van (! У со8