Устройство для управления многомостовым тиристорным преобразователем

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - снижение энергопотребления. Устройство содержит силовой инвертор 1, силовой трансформатор 2, обмотку 4 возбуждения тягового двигателя, выпрямитель 5, блоки 12 и 13 фазового управления выпрямителем и инвертором, выходами подключенные соответственно к управляющим входам выпрямителя и преобразователя, задатчик 24 напряжения управления, состоящий из источников 25 и 26 опорного напряжения, первый из которых подключен к блоку 12, а второй - к первому входу блока 27 сравнения, выход которого подключен к входу интегратора 28, выход которого подключен к управляющему входу блока 13 фазового управления инвертором, датчик 29 выходного напряжения инвертора, подключенный к второму входу блока 27 сравнения. Принцип действия устройства основан на функционировании угла опережения противоЭДС трансформатора и тока (потока) возбуждения тягового двигателя путем изменения фазы импульсов управления, которые формируются устройством управления на выходах блоков 12 и 13. 4 ил.

„,SU„„563179 А1

COOS СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

Р1Р Н 02 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЭЕНН111Й КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2) ) 4351153/24-07 (22) 29. 12. 87 (46) 30.04.90. Бюл. У 16 . (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.С.Елсуков, О.P.Êàëàáóõîâ и В.А.Малютин (53) 621.373.5(088.8) (56) Электровод ВЛ 80 . — РуководстР во по эксплуатации. М.: Транспорт, 1985, с. 77, с. 110.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1001841, кл. Н 01 В 13/16, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОМОСТОВЫМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - снижение энергопотребления. Устройство содержит силовой инвертор 1 силовой трансформатор 2, обмотку 4 возбуждения тягового двигателя, выпрямитель

5, блоки 12 и 13 фазового управления и выпрямителем и инвертором, выходами подключенные соответственно к управляющим входам выпрямителя и преобразователя, задатчик 24 напряжения управления, состоящий из источников 25 и 26 опорного напряжения, первый из которых подключен к блоку

12, а второй - к первому входу блока

27 сравнения, выход которого подключен к входу интегратора 28, выход которого подключен к управляющему входу блока 13 фазового управления инвертором, датчик 29 выходного напряжения инвертора, подключенный к второму входу блока 27 сравнения.

Принцип действия устройства основан на функционировании угла опережения противоЭДС трансформатора и тока (потока) возбуждения тягового дви.гателя путем изменения фазы импульсов управления, которые формируются устройством управления на выходах блоков 12 и 13; 4 ил.

1561179

Изобретение относится к электро-! технике, s частности к преобразовательной технике; и может быть исполь зовано для управления работой ин» вертора (тиристорного преобразователя в инверторном режиме) на электроподвижном составе (ЭПС) переменного тока с рекуперативным торможением.

Цель изобретения — снижение энергопотребления.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для управления многомостовым тиристорным преобразователем;

:на фиг.2 — схема блока фазового управления; на фиг.3 — принципиальная схема фиксатора уровня; на фиг.4— укрупненная функциональная схема устройства.

Многомостовой тиристорный преоб, разователь 1 подключен к секциониро1 ванной вторичной обмотке силового

: трансформатора 2. Инвертор 1 нагру .,жен на тяговый двигатель 3 с неза . висимым возбужденем, обмотка 4 возбуждения которого питается от выпрямителя 5. Устройство управления преобразователем и выпрямителем содержит датчик 6 угла осчовной коммутации и регулятор 7 угла опережения, . состоящий из компаратора 8, подключенного инверсным входом к выходу

) сумматора 9, один из входов которого

1 ) соединен с выходом синхронизированного сетью генератора 10 пилообразного напряжения, прямым входом к выходу логического элемента 11 НЕ, вход которого является одним из входов регулятора 7 угла опережения и подключен к выходу датчика 6 угла ос-. новной коммутации, а выход компара-. тора 8, являющийся выходом регулятора 7 угла опережения, подключен к одному из управляющих входов инвертора 1, блоки 12 и 13 фазового управления соответственно выпрямителем и инвертором, выходы которых подключены соответственно к управляющему входу выпрямителя 5 и к другому управляющему входу инвертора 1, два фиксатора 14 и 15 уровня, блок 16 управления регулятором, состоящий из . последовательно соединенных логического элемента 17 НЕ и фильтра IS низкой частоты, выход которого является выходом блока 16 управления регулятором и подключен к .другому вхо25

55 ду сумматора 9 входящего в состав регулятора 7 угла опережения, задатчик 19 угла запаса, состоящий из компаратора 20, инверсный вход которого подключен к выходу синхронизированного сетью генератора 21 пилообразного напряжения, прямой вход — к выходу. источника 22 напряжения смещения, а выход компаратора 20 является выходом задатчика 19 угла запаса и подключен к одному иэ входов логического элемента 23 И, который другим своим входом подсоединен к выходу датчика 6 угла основной коммутации, выходом — к входу логического элемента 17 НЕ, входящего в состав блока управления регулятором, и к входам фиксаторов 14 и 15 уровней, выходы которых подключены соответственно к первым входам блоков 13 и 12 фазового управления, задатчик 24 напряжения управления, состоящий из двух источников 25 и 26 опорного напряжения, блок 27 сравнения, интегратор 28 и датчик 29 выходного напряжения преобразователя 1, причем блок 27 сравнения подключ .н инвертирующим входом к выходу датчика 29 выходного напряжения ннвертора 1, неинвертирующим входом к выходу источника 26 опорного напряжения, входящего в состав задатчика 24 напряжения управления, выходом через инвертор 28 к второму вход, блока 13 фазового управления инвертором 1, а выход источника 25 опорного напряжения, входящего в состав задатчика

24 напряжения управления, подсоединен к второму входу блока 12 фазового управления выпрямителем 5. Блоки фазового управления 12 и 13 состоят из компаратора 30, подключенного инверсным входом к выходу сумматора

31, один из входов которого соединен с выходом синхронизированного сетью генератора 32 пилообразного напряжения, другой вход сумматора 31 и прямой вход компаратора 30 являются соответственно первым и вторым входами блока фазового управления, а выходы компараторов, входящих в состав блоков фазового управления 12 и 13, являются их выходами. Фиксаторы 14, 15 состоят из последовательно соединенных диода 33 и интегрирующей RCцепи 34, выход которой нагружен на резистор 35 и является выходом фиксатора уровня, а входами фиксаторов

5 156 уровней являются аноды диодов, входящих в состав фиксаторов уровней.

На фиг.4 через 1-5 обозначены те же элементы, что и на фиг.1; через

6 и 7 — блоки фазового управления соответственно выпрямителем и инвертором, 8 — задатчик напряжения управления, 9 и 10 — источники опорного напрчжения, 11 — блок сравнения, 12 - интегратор, а 13 — датчик выходного напряжения инвертора.

Устройство работает следующим образом.

Регулирование величины угла опережения р преобразователя, противоЭДС трансформатора и тока (потока) возбуждения тягового двигателя осуществляется путем изменения фазы импульсов управления, которые формируются на выходах соответственно регуляторов блоков 12 и блока 13.

По сигналу с задатчика 24 заданное значение выходного напряжения инвертора 1 поступает на первый вход блока 27 сравнения, где сравнивается с сигналом, пропорциональным истинному значению выходного напряжения и поступающим на второй вход блока

27 сравнения с выхода датчика 29 выходного напряжения инвертора. На выходе блоха 27 сравнения выделяется сигнал ошибки и поступает на интегратор 28, где преобразуется в. сигнал, равный интегралу от ошибки, Выходной сигнал интегратора 28 поступает на один из входов блока 13 фазового управления, который формирует на своем выходе импульсы напряжения для открытия тиристоров инвертора 1.

Одновременно с этим на выходе датчика б формируются импульсы прямоугольной формы, длительность которых равна длительности основной коммутации токов в преобразователе. Указанные импульсы поступают на входы элемента И 23 и регулятора 16. На выходе регулятора 7 формируются импульсы напряжения с фазой p = Х + у .

Кроме того, если поступающие на один из входов элемента 23 выходные импульсы датчика 6 совпадают по времени с импульсами, которые равны по длительности заданному значению угла запаса 4 и поступают с выхода задатчика 19 на другой вход элемента 23, то на выходе последнего формируется и затем поступает на входы фиксаторов 14 и 15 уровня и блока управле1 179

10 15

55 ния регулятором серия прямоугольных импульсов. При поступлении на входы фиксаторов 14 и 15 серии импульсов прямоугольной формы за время импульса абсолютная величина напряжения на их выходах увеличивается пропорционально длительности входных импульсов с малой постоянной времени, а за это время паузы медленно снижается, При поступлении сигналов на вход блока 16 его выходное напряжение медленно увеличивается, увеличивая тем самым угол опережения р, формируемый регулятором 7, а при отсутст- вии входных импульсов так же медленно уменьшается. При этом скорость изменения напряжения на выходе блока

16 много меньше скорости изменения (увеличения по абсолютной величине) отрицательного напряжения на выходах фиксаторов 14 и 15.

Следовательно, напряжение на выходе блока 16 компенсирует статическую погрешность регулирования угла опережения р при постоянстве угла запаса и не оказывает влияния на динамические свойства регулятора 7, Фиксаторы 14 и 15 уровня вступают в работу и их выходные cèãíàëû воздействуют на первые входы блоков 12 и 13 фазового управления только при действии возмущающих воздействий, когда скорость изменения угла основной коммутации 1 становится больше скорости регулирования угла опережения p . В этом случае пропорционально длительности входных импульсов изменяется величина выходных напряжений фиксатсров 14 и 15, а следовательно, и фаза импульсов управления тиристорами на выходе блоков 12 и 13, которая меняется пропорционально разности скоростей изменения углов основной коммутации и опережения, При этом резко увеличивается противо-ЭДС трансформатора, а также уменьшаются ток возбуждения и скорость его изменения, В этом случае не только обеспечивается коммутационная устойчивость преобразователя при наличии сильных возмущающих воздействий, но и значительно снижаются скорости нарастания тока возбуждения и инвертируемого тока, а значит и скорость изменения тормозного усилия.

В установившемся режиме статическая погрешность регулирования угла опережения р при постоянстве

1561179

Р угла запаса равна нулю и жесткость тормозных характеристик остается максимальной.

Таким образом, цель изобретения достигается эа счет того, что усло5 вие электрической устойчивости иивертора в устройстве не зависит от величины активного сопротивления цепи нагрузки инвертора. Поэтому стабилизирующий резистор из цепи нагрузки инвертора можно исключить и снизить энергетические потери, повысив, тем самым, энергетические показатели

ЭПС.

Технико-экономическая эффективность ат применения данного устройства для управления мнагомоставым тиристарным преобразователем заключается в снижении энергопотреблечия,О путем исключения «лз цепи якорной об, мотки двигателя стабил »тзиpующeгo резистора и пав»!!neHIaH за счет этого

КПД и процента возврата активной энергии В контактную сеть. 25

Ф:« рм ла изобретения

Устройство для управления много=

".т () мостовым тиристарным преабраз Ователем, содержащее датчик угла основ" най коммутации и регулятор угла опе"режения» состоящий из кампаратора„

Г«ОДКЛЮЧЕННОГО ИНВЕРСНЫМ ВХОДОМ К выходу сумматора,адин из входов которого соединен с Выходам синхрони зированного сетью генератора пилооб=

J разного напряжения, а прямым входам: к выходу логического элемента НЕ, ВхОд катОрОГО является Одним из ВХО-дав регулятора угла опережения и подключен к выходу датчика угла oo—

HoiJHo1I коммутации, а выход компаратора,, являющийся выходом регулятора угла опережения, подключен к клемме для входов преобразователя, блоки фазового управления выпрямителем и инверторам, каждый из которых состоит из катятаратара, подключенного инВерсным входом к выходу сумматора, один из входов которого соединен с выходам синхронизированного сетью генератора пилообразного напряжения, другой вход сумматора и прямой вход 55 компаратора являются соответственно первым и вторым Входами блока фазава-. го управления, а выходы компараторов являются выходами блоков фазового

УПРаВЛЕНИЯ И ПОДКЛЮЧЕНЫ СаатВЕтСтВЕ1«на к клеммам для подключения управ.= ляющего входа выпрямителя и к клеммам для подключения управляющего входа инвертора, два фиксатора урон= ня,состоящие из последовательна соединенных диода и интегрирующей КСцепи, выход которой подключен к резистору и является выходом фиксата Ja уровня, а входами фиксаторов уравпей являются аноды диодов, блок управления регулятором, состоятттий из ЛОследовательно соединенных логическа-:.а элемента НЕ и фильтр» тизкай частоты, выход которого является Выходам блока управления ре упятарам и iiop-= ключен к другому Входу сумматора б o=.

Ка РЕГУЛЯтаРа Угла ОПЕ; СжЕНИЯ» ЗттдатЧИК УГЛа ЗанаСа» СОСта ")i!H (ИЗ КОМП т.-ратара, инверсный вход катараг. по,,: ключен к выходу синхронизираваннаг. сетью генератора пта«таоupaзпага напряжения, прямой Вход - к Выходу и "Iо

НрКН напряжения смещеттия» я .ы::<Од компаратара яэ«-,.лета".т Вы:о,а»1 звда:,".",;. ка угла запаса и подключен к тдпо.":.. из ВХОДОВ Jio! Hческага элеме та 11, I.O- тарый другим своим вха««о 1 подсоединен к выходу датчика уг.та основ;«ай коммутации, Вькадам - к входу логпче=

КОГО элемента I3E блтткс.: УI!ра зле"-..

РЕГУЛЯТОРОМ И К ттХО«та!. 4ИКСатОРО«

УРОВНЕй„ВЫХОДЫ К<ттОРЫХ ттаттт:.«Ю - i,! соответственна к первым Входам бло ков фазового управленя . лыттр>тм..-., и пнвертаром» и задат -тик пг! Ip». 1:å.:-;, »«правления, аоста»11111.тт:: из дву> т«ИКОВ OIIOPHQ1 а I ß!1 )I«)«те«-"1 Я ВЬ«т: Di! 0 t

НОГО ИЗ КОтОрЫХ ПарК: ЮЧЕЛ т .:О., входу блока фазового у11,»ав. прямителем» о т .-.: 11 . а t0, тем» чтО» i" т е1тью синяя: ия эli ..Dl о"" потребления» ОИО сноб>:,е!:o блoicD!1

СраВНЕНИя, ИНтЕГратара«1 И,;ат»ит,:. . выходного напряжения ин в ор! О1 .. чем блок сттавне11ия па "к,ттт=;: тирующим входом к Лыха«,: дв. чт ка Вт

ХОДНОГО НаПРЯжЕНИЯ ИНЛЕ ттОРИ,, . -ИНВЕРтИРУК1ЩИМ ВХОДОМ . К ВЫХОДУ Дт» .

ГОГО истОчника О«торт огu наттр ;:се«1;:. задатчика напряжения у«-;р1«я«тания» в выходом через ттнверiор -. к В-,ар. :.;

ВХОДУ блОка фаз ОВО1 о у . р с1DJI tliII»l

Вертарам.!

561179

Составитель Е.Калинкин

Техред Л.Олийнык Корректор B.KàáàöÿH

Редактор М.Товтин

Заказ 983 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !!3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Умгород, ул. Гагарина, !О1