Устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем

 

иатег

«41»Г » 1» «1 е (i i1 474897

ОПИСАНИЕ

ИЗОЫ»ЕтЕН ИЯ

Союз Советских

Социалнстичесииг

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 21.04.72 (21) 1775491/24-7 (51) М. Кл. Н 02р 13/16 с присоединением заявки №

Государствеииый комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (32) Приоритет

Опубликовано 25.06.75. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 19.11.75 (33) УДК 621.314:632

1 (088.8)

1 (72) Авторы изобретения

В. Я. Овласюк, Л. Н. Шилов, А. В. Каменев и В. Л. Пушкарев

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт железнодорожного транспорта (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ

ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение касается преобразовательной техники и может быть использовано для управления тиристорными широтно-импульсными преобразователями при питании от сети переменного тока.

Изобретение может использоваться для управления тиристорными широтно-импульсными преобразователями, предназначенными для регулирования напряжения на тяговых двигателях электроподвижного состава на участках железных дорог переменного тока с напряжением 25 кв.

Известны аналогичные устройства, состоящие из генератора тактовых импульсов, блока синхронизации, логического блока со схемами совпадения, датчика напряжения с ограничителем, переключателя режима работы и формирователей управляющих импульсов. Однако они не обеспечивают надежного запирания тиристоров после первого рабочего импульса, подзаряда коммутирующего конденсатора от э.д.с. тяговых двигателей и ограничения перенапряжений на обмотках двигателей и коммутирующем конденсаторе.

Описываемое устройство снабжено релейным формирователем, причем входы логического блока и блоков синхронизации генератора тактовых импульсов подключены к выходам упомянутого релейного формирователя, вход которого через ограничитель и датчик напряжения подсоединен к источнику переменного напряжения. Оно снабжено также триггером запрета рабочих импульсов, причем выход этого триггера подключен ко входу ло5 гического блока, связанному со схемами совпадения, подключенными к формирователям управляющих импульсов, открывающим тиристоры рабочих плеч преобразователя, где один из входов триггера подключен к выходу релей10 ного формирователя через схему формирования экспоненциального импульса и размыкающий контакт переключателя режима работы, а второй вход триггера и схемы формирования подключены к .положительному полюсу источ15 ника .питания через замыкающий контакт переключателя. Устройство содержит также формирователь заднего фронта рабочего импульса, датчик времени с формирователем импульса подзаряда коммутирующего конденса20 тора, причем выход формирователя заднего фронта рабочего импульса через датчик времени подзаряда и формирователь импульса подзаряда подключен к одному из входов логического блока.

На фиг. 1 показана силовая схема тиристорного широтно-импульсного преобразователя; на фиг. 2 — блок-схема описываемого устройства для управления тиристорным преобразо30 вателем.

474897

1J

3

На схемах приняты следующие обозначения: 1 — 4 — силовые тиристоры, 5 — 6 обратные диоды, 7 и 8 силовые диоды, 9 — коммутирующий конденсатор, 10 — коммутирующий дроссель, 11 — силовой трансформатор, 12— двигатель с обмоткой возбуждения 13, 14— датчик напряжения, 15 — ограничитель напряжения, 16 — релейный формирователь, 17 и 18 — блоки синхронизации, 19 — генератор тактовых импульсов, 20 — датчик длительности минимальной паузы, 21 — формирователь начала паузы, 22 — формирователь конца паузы, 23 — регулятор длительности рабочих импульсов, 24 — формирователь заднего фронта рабочего импульса, 25 — датчик времени подзаряда коммутирующего конденсатора, 26 — формирователь импульса подзаряда коммутирующего конденсатора, 27 — триггер запрета рабочих ипульсов, 28 — переключатель режима работы преобразователя, 29 схема формирования экспоненциального импульса, 30 — логический блок, 31 — 36 — логические схемы «И», 37 и 38 — логические схемы «ИЛИ», 39 — формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 1 — 3, 40 — формирователь выходных управляющих импульсов тиристорцого плеча

2 — 3, 41 — формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 2 — 4, 40 — формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 2 — 3, 41 — формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 2 — 4, 42 — формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 1 — 4.

Работает описываемое устройство следующим образом.

При подключении питающего напряжения к преобразователю появляется напря>кение на выходе датчика 14. Для получения четких переходов кривой напряжения через нулевое значение и предотвращения насыщения изолировочных трансформаторов формирователя 16 в цепь включен ограничитель 15 амплитуды напряжения. На выходах релейного формирователя получаются прямоугольные импульсы, изменяющие знак синхронно и синфазно с питающим напряжением.

Отрицательный потенциал, появляющийся поочередно на выходах формирователя 16 подает разрешение то на одну, то на другую группу схем совпадения логического блока 30, разрешая тем самым работу формирователей управляющих импульсов тиристорных плеч

1 — 3,2 — 3,2 — 4 или 2 — 4, 1 — 4 и 1 — Зпреобразователя.

На отрицательном фронте напряжения па выходе формирователя 16 блоком 17 (18) синхронизации формируется положительный экспоненциальный импульс, обеспечивающий принудительную установку гейератора 19 в состояние, соответствующее началу перио <а его переключения. Такая корректировка хода генератора 19 осуществляется в начале каждого полупериода питающего напряжения, что обезо

65 спечивает симметрию импульсов во время положительной и отрицательной полуволц напряжения.

По условию работы преобразователя па переменном напряжении режиму пуска должен предшествовать режим заряда коммутирующего конденсатора 9. Для этого переключатель

28 режима устанавливают в положение «Заряд», при этом снимается запрет с входов формирующей схемы 29 и триггера 27 запрета рабочих импульсов, поэтому на первом положительном фронте с правого выхода формирователя 16 схемой формирователя 29 буде. сформирован положительный экспоцецциальный импульс, который через замкнутый в поло>кении «Заряд» контакт 28 поставит триггер 27 в положение присутствия ца его выходе положительного потенциала. Этот положительный потенциал подает запрет па схемы совпадения 31, 32 и 34, 35, т. е. запрещает открытие тиристорцых плеч 1 — 3 и 2 — 4 преооразователя. Следующая серия импульсов, появляющаяся ца выходе схемы 29, только подтвер>кдает положение триггера 27, что улучшает помехоустойчивость устройства в целом.

На положительном фронте с выхо <а генератора 19 запускается датчик 20 минимальной длительности паузы, в этот момент начинается подготовка формирователя 22 конца паузы, а с выхода формирователя 21 начала паузы положительный потенциал поступает па вход

«сброс» регулятора 23 длительности рабочих импульсов. При сбросе регулятора 23 па его выходе появляется положительный потенциал, в этот момент отрицательный импульс с выхода формирователя 24 поступает»а схемы 33, 34 совпадения, 44 и в зависимости от того, на которой из них присутствует отрицательный потенциал формирователя 16, сработает соответствующий формирователь 40 (42) выходных управляющих импульсов. Отпираются тиристорные плечи 2 — 3 (1 — 4), что соответствует началу паузы между рабочими импульсами.

По окончании времени минимальной паузы на выходе датчика 20 появляется поло>кительный импульс, на переднем фронте которого формирователь 20 выдает отрицательный импульс на схемы совпадения 32 и 35 логического блока. Однако на выходе этих схем никакого импульса не будет, так как от триггера

27 на них поступает запрещающий сигнал.

Пока переключатель 28 стоит в положении

«Заряд», на преобразователь поступают управляющие импульсы только на тиристорные плечи 2 — 3 (1 — 4). За это время коммутирующий конденсатор зарядится и будет готов для запи рация рабочего тиристорного плеча преобразователя в любой момент изменения положения переключателя 28 режима иа команду

«Пуск».

В положении «Пуск» переключателя 28 потенциал +V,. подключается на вход схемы 29, запирает ее, переключает триггер 27 в,поло474897 жение, при котором на его выходе присутствует отрицательный потенциал.

На схемы совпадения 31, 32, 34, 35 подается разрешение, поэтому формирователь 26 выдает отрицательный импульс на схемы 32 и

35, через схему 37 (38) поступает сигнал на формирователь 39 (41), что соответствует открытию THpHcTOp!lblx плеч 1 — 3, (2 — 4).

В момент появления на выходе формирователя 26 положительного потенциала с е1о инверсного выхода подается сигнал на вход

«Пуск» регулятора 23. При этом на выходе последнего появляется отрицательный потенциал и одновременно начинается отсчет длительности рабочего импульса. Длительность рабочего импуль:a зависит от величины напря?кепи 1, подаваемого на третий вход регулятора 23. По окончании времени рабочего импульса на выходе регулятора 23 появляется поло?кительный потенциал и формируется импульс конца рабочего цикла формирователем 24. С выхода последнего отрицательный потенциал поступает на схемы совпадения 33 (36), что соответствует открытию тиристорных плеч 1 — 3 (2 — 4) и 2 — 3 (1 — 4), С этого iloмента начинает заряжаться коммутирующий конденсатор от эд.с. тяговых электродвигателей.

Если подзаряжать коммутирующий конденсатор 9 в течение всей, паузы, напряжение на нем может вырасти выше номинально-0 значения. Для предотвращения таких перенапряжений необходимо в определенный момент открыть тиристорные плечи 2 — 4 (1 — 3) преобразователя. Для этого на заднем фронте отрицательного импульса с выхода формирователя 24 запускается датчик 25 времени подзаряда конденсатора, и по истечении этого времени на положительном фронте с его выхода формирователь 26 импульса конца времени подзаряда конденсатора выдает отрицательный импульс на схемы совпадания 31, 34, ерабатывает формирователь 39 (41) >! открываются тиристорные плечи 2 — 4 (1 — 3).

Серия импульсов, сформированная на время одного такта 500 гц, повторяется за полупериод 50 гц пять раз. Затем формирователь 16 переключается в следующее состояние, синхронизирует ход генератора 19 и распределяет следующие пять тактов на другое плечо преобразователя, обозначенное в скобках.

Предмет изобретения

1. Устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем, со5 держащее генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, логический блок со схемами совпадения, датчик напряжения с ограничителеil, перекл10чатель ре?кима рабоTы и формирователь управляющих импульсов, о тl0 л и ч а ю щее с я тем, что, с целью повышения к.п.д. и устойчивости преобразователя в работе, оно снабжено релейныil формирователем, причем Входы логического Олока и блокоВ синхронизации генератора тактовых импульсов

l5 подключены к выходам упомянутого релейного формирователя, вход которого через ограничитель и датчик напряжения,подсоед1гнен к источнику переменного напряжения.

20 2. Устройство по п. 1, отл н ч а ю !цес с я тем, что, с целью обеспечения заппрання тиристоров в произвольный момент времени в пределах полупернода cl! Ilycoluaльного напря?ке!!ия, Оно с! 1 аожено трнггерох! Зяпрета

?5 рабочих импульсов, причем выход этого триггера подключен ко входу логического блока, связанному со схемами "îâïàäåíèÿ,,подключенными к формирователям управляющих их!пульсов, открывающим тнрнсторы рабочих плеч преобразователя, где один нз входов триггера подключен к выходу релейного формирователя через схему формирования экспоненциального импульса и размыкающий контакт переключателя режима работы, а другой

35 вход триггера и схемы формпроваш1я подключен к положительному полюсу источника питания через замыкающий контакт перекгиочателя.

40 3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью предотвращения перенапряжений на нагрузке н на коммутирующем конденсаторе, оно снаб?кено формирователем заднего фронта рабочего импульса, датчиком

45 времени с формирователем импульса подзаряда коммутирующего конденсатора, причем выход формирователя заднего фронта рабочего импульса через датчик времени подзаряда и формирОВатель IIi%11!i лъся подзаряда подкл!О50 чен к одному нз входов логического блока.

474897

@аг. 2

Составитель Е. Мельников

Текред М. Семенов Корректор T. Гревцова

Редактор E. Кравцова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2741)5 Изд. Ке 901 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5