Устройство для управления тиристорноимпульсным преобразователем

 

О П И С А Н И Е < " 641625

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнвпнстнческнх:

Республни (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) ЗаЯвлено15.11.7S Ф1) 2420191С24-11 с присоединением заявки № (23) ПриоритетОпубликовано 05.01.79.Бюллетень 3%1

Дата опубликования описания 06,01.79

2 (51) М. Кл.

Н 02 P 13/32

РВ 80 Ь 1Ы08

3/10

Гвсударственнмх кематет

СССР а делам кзоеретвай и етхрмтиа (53) УДК 625.2. .032.37(088.8) А. Я. Калиниченко, 9.9. Пырялин и 8. И. Коцтпвков:-Креатрвсквй (72) Авторы изо6ретеиия

Всесоюзный научно-иослеповатеяьакий институт вагойо троения (Щ Заявитель (М) . СТ ой a S 7m mI EHVS me ÈÑ 0PÈ0

-ИМПУЛЬСИЫИ ИРИОИ ДХВЛтЕЛем

Изобретение игносится к области систем управления тиристорно-импульсными преобрвзователямн электроподви жного состава, преимущественно железных дорог.

Известно устройство для управления тиристорно-импульсным преобразователем, питающим тяговые двигатели электроподвнжного состава, выполненное на дискретных логических элементах и содержащее задающий генератор, счетчик и дешифраторы 1!).

Такие устройства, как нравнло, не нредусматривают защиты от боксовання электроподвижного состава н такая зашита осуществляется, например, другим известным устройством, содержащим датчики частоты вращения параллельно соединенных тяговых дви- . гателей, звенья сравнения. имеющие контролируемые и эталонные входы и дешифратор 12), Это устройство обладает низким быстродействием н инерционностью, оно не позволяет воздействовать непосредственно на тиристоры тиристорно-импульсного преобразователя для прекращения боксовання.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управлении тиристорно-импульсным преобразователем, питающим тяговые двигатели электроподвяжного состава, содержащее генератор управления, дешифратор, реверснвный счетчик с шиной возврата позиций и формирователь управляющих импульсов для подключенных к коммутирующему конденсатору коммутирующих тнристоров 13) .

Это известное устройство также характеризуется недостаточным быстродействием и инерционностью зашиты от боксования, так как датчики, включенные в цепи обмоток якорей тяговых двигателей, ие позволяют выделить момент начала боксования, ноте скольку онн реагируют на среднее значение контролируемого параметра. Импульсы проходят на шину возврата позиций реверсивного счетчика системы управления по истечении нескольких периодов переключения тнристоров тиристорно-импульсного преобразователя. В связи с тем, что в цени двнгвтеля боксуюшей колесной нары ток уменьшается из-за увеличения протнвоэлектродвижущей силы, коммутирующий конденса. тор преобразователя не успевает перезаря в диться полностью до открытия второй пары коммутирующих тиристоров. Это не позволяет произвести закрытие главного тиристовв, вследствие чего происходит срыв преоб641625 разователя, который сопровождается развитием процесса боксоваиия.

Целью изобретения является повышение быстродействия защиты от боксования электроподвиж ного состава, Эта цель достигнута тем, что устройство снабжено преобразователем аналог вЂ, код, бинарным счетчиком, логическим элементом

И и генератором импульсов, причем входы преобразователя аналог — код подключены к обкладкам коммутирующего конденсатора, а выходы подсоединены к дешифратору, к другим входам которого подключены выходы бинарного счетчика, соединенного с выходом генератора импульсов и с выходом дешифратора, подключенного к генератору импульсов и к одному входу логического элемента И, к другому входу которого подключен генератор управления, выход логического элемента И подключен к шине возврата позиций реверсивного счетчика„а вход генератора импульсов подключен к вышеуказанному формирователю управляющих и м п ульсо в.

Йа фиг. 1 представлен триггер силовой схемы электроподвижного состава, например, моторного вагона, с тиристорно-импульсным преобразователем; на фиг. 2 — временные диаграммы работы этого тиристорно-импульсного преобразователя; на фиг. 3 принципиальная блок"схема устройства для управления тиристорно-импульсным нреобразователем; на фиг. 4 — принципиальная блок-схема защиты от боксования электроподвижного состава с тиристорно-импульсным преобразователем; на фиг. 5 — временные диаграммы ее работьь

Силовая схема моторного вагона (фиг. 1) содержит тяговые двигатели 1 н 2, которые соединены с источником 3 питания постоянmoro тока чсрез rJtaaawe тиристоры 4 и 5, параллельно которым подключены коммутирующие тиристоры б, 7, 8, 9, к средним точкам 10 и 11 которых подключен коммутирующий конденсатор 12.

11а фиг. 2 обозначены следующие характерные моменты времени: 13 — время открытия тиристора 4 по схеме фиг. 1; !4 — момент открытия тиристоров 7 и 9 на фиг. 1; !

5 — момент прекращения перезаряда конденсатора 12; !6 — момент открытия тиристора 5 по схеме фиг. !; 17 — момент открытия тирнсторов 6 и 8 на фиг. 1; !8 — момент прекращения перезаряда коммутирующего конденсатора через тнристоры б и 8 иа фиг. l.

Устройство для управления тиристорноимпульсным преобразователем (фиг. 3) содержит задающий генератор 19, соединенный с тактовым счетчиком 20, выполненным в виде двоичного счегчика и имеющего выходы 21 и 22, по которым следуют управляю цие импульсы на тиристоры 4,и 5 преобразователя. Счетчик 20 соединен с дешифратором 23, имеющим выходы 24 и 25, по которым следуют управляющге импульсы на тиристоры 6 — 9 преобразоЬателя. Дешифратор 23 подключен также к реверсивному счет- чику 26, соединенному с управляющим блоком 27 шиной 28 набора и шипой 29 возврата позиций.

Устройство содержит также (фиг. 4) преобразователь 30 аналог — код с входами 31 и 32, подключенный к дешифратору 33, имеющему выход 34, соединенный с логическим элементом 35 И, бинарным счетчиком 36, подключенным выходами к дешифратору, и с генератором 37 импульсов, вход 38 которого подключен к формирователю управляющих импульсов тиристоров 6 — 9, а выход генератора 37 импульсов подключен к счетчику 36. Кроме того, второй вход элемента

35 И соединен с генератором 39 управления, а выход элемента 35 И идет на шину

29 возврата позиций счетчика 26, На фиг. 5 приняты следующие обозиаче20 ния: 40 — момент открытия коммутирующих тиристоров и начало перезаряда конденсатора 12; 4! — окончание перезаряда конденсатора 12; 42 — момент окончания перезаряда конденсатора 12 при возникновении боксования; 43 — напряжение на конденсаторе 12 при боксовании; 44 — напряжение на тяговом двигателе прн боксовании; 45— импульсы, следующие от генератора 37 импульсов; 46, 47, 48 и 49 — соответственно . состояния первого, второго, третьего и чет39 вертого триггеров счетчика 36.

Тиристорно-импульсный преобразователь работает следующим образом.

При открытии тиристора 4 (точка 13 на фиг. 2) к двигателю прикладывается напряжение источника 3 питания и в цепи последнего начинает проходить ток, увеличиваясь по экспоненте до принятого максимчльного значении. В момент 14 времени (фиг. 2) происходит открытие тиристоров 7 и 9 и к тиристору 4 прикладывается обрат4в ное напряжение конденсатора 12, который перезаряжается на обратную полярность по цепи: тиристор 9 — двигатель 1 — источник 3 питания — тиристор 7. !1о истечении времени перезаряда конденсатора !2 (точка

5 на фиг. 2), величина которого зависит от тока двигателя, тиристоры 7 и 9 закрываются. Через половину периода Т переключателя (точка 16 на фиг. 2) происходит открытие тиристора 5, закрытие которого осуществляется при открытии тиристоров б и 8. о По мере увеличения скорости тяговых двигателей для поддержания тока в цепи двигателя, равного максимальному пусковому, производят увеличение длительности импульса подводимого напряжения путем увеличения рассогласования во времени включения

H тнристоров 6 — 9 относительно тиристоров 4 и ">. При возникновении боксования, например колесной пары, связанной с двигателем в цепи последнего начнет уменьшаться ток в связи с увеличением противоэлектро64!625 где Т вЂ” период переключения тиристоров; и — число триггеров в счетчиках.

Эти импульсы поступают на коммутирующие тиристоры соответственно 6,8 и 7,9.

При поступлении последующих импульсов по шине 28 набора позиций сдвиг будет увеличиваться на 26, Зо ... до (2" — l)6 . Для снижения подводимого к тяговым двигателям напряжения «а счетчик 26 подаются импульсы от блока 27 по шине 29 возврата позиций. При этом выполняется операция вычитания, при которой сдвиг между им50 движущей силы,и время переэаряда конденсатора 12 при открытии тиристоров 7. и 9 увеличивается. Так как колесная пара, приводимая во вращение двигателем 2, не боксует, то во второй полупериод конденсатор

12 производит перезаряд за требуемый допустимый промежуток времени. По мере развития боксования первой колесной пары время перезаряда конденсатора 12 через тиристоры 7 и 9 увеличивается и через несколько периодов переключения тиристоров до закры- !в тия тиристора 5 конденсатор 12 ие успеет перезарядиться полностью на обратную полярность. Последнее приводит к тому, что при открытии тирнсторов 6 и 8 (фиг. 1) к тиристору 5 прикладывается обратное на!

5 пряженне в течение меньшего времени, чем время восстановления запирающих свойств тирнстора 5, в связи с чем происходит срыв работы преобразователя и к тяговому двигателю прикладывается полное напряжение источника 3 питания, что приводит к резкому 2о возрастанию тока в цепи другого двигателя н, как правило, к возникновению кругового огня на коллекторе.

Устройство для управления преобразователем работает следующим образом.

С генератора 19 с принятой частотой поступают импульсы иа счетчик 20, которые переводят в соответствующие состояния триг- геры счетчика 20. По выходам 2! и 22, которые идут с противоположных плеч последнего триггера счетчика 20, импульсы, сме- 30 щенные относительно друг друга во времени на 180, псступают на тиристоры 4 и 5 (фиг. 1), соответственно с выхода 21 — на тиристор 4 и с выхода 22 — на тиристор 5.

Одновременно с счетчика 20 поступают сигналы на дешифратор 23 в соответствии с

35 состояниями триггеров. При поступлении от блока 27 одного и и пул ьса на счетчик 26 по шине 28 набора позиций триггеры счетчика 26 займут такое состояние, при совпадении кото„ îãî с состоянием триггер.ов счет- ю чика 20, на выходах 24 и 25 дешифратора 23 появляются импульсы, смещенные относительно друг друга на 180 и сдвинутые во времени относительно соответствующих импульсов, идущих по выходам 21 и 22, на величину

2л аэ пульсами, идущими по выходам 21, 22 и 24.

25 уменьшается в обратной последовательности.

По входам 31 и 32 (фиг. 4), подключенным к средним точкам 10 н 11 тиристоров

6 †(фиг. 1), поступает на преобразователь

30 <аналог-код» напряжение конденсатора

l2, в соответствии со значением которого поступает код на дешифратор ЗЗ.

При поступлении управляющих импульсов на одну из пар тиристоров 6,8 нлн 7,9 (фиг. 1) одновременно по входу 38 поступает на генератор 37 импульсов запускающий импульс, который приводит к работе генератора 37 импульсов, с выхода которого поступают тактовые импульсы на счетчик 36, приводящие к изменению состояний триггеров (фиг. 5). Частота работы генератора

37 импульсов выбрана таким образом, чтобы время получения всех состояний триггеров счетчика 36 было равно допустимому времени перезаряда конденсатора 12. Диодная матрица дешифратора 33 набрана таким образом, что на выходе 34 дешифратора 33 сигнал появляется лишь в случае, когда произойдет совпадение кода, соответствующего . последнему состоянию триггеров счетчика

Ç6, и кода, соответствующего любому уровню напряжения ниже допустимого по условиям коммутации тнристоров (см. прямую

43 перез а ряда конденсатора на фи r. 5) .

8 случае, когда собственное время считывания счетчика 36 больше времени нерезаряда конденсатора !2 на обратную полярность, иа выходе 34 дешифратора 33 отсутствует сигнал и при считывании последней позиции счетчик 36, благодаря обратным связям, возвращается в исходное состояние, блокируя одновременно работу генератора

37 импульсов. Очередной запускающий сигнал, поступающий по входу 38. снимает блокировку.

При возникновении боксования, когда время перезаряда конденсатора 12 увеличивается и последний не успевает переэарядиться до требуемого напряжения (фиг. 5), на выходе 34 дешифратора 33 появляется сигнал, поступающий на вход элемента 35

И, на другой вход которого поступают импульсы с генератора 39 управления. Прн совпадении укаэанных сигналов по выходу элемента 35 И поступают импульсы на шину 29 возврата позиций (фнг. 3) счетчика

26 системы управления. Одновременно сигнал с выхода 34 поступает на счетчик 36 и на генератор 37 импульсов, блокируя работу последних до тех пор; пока на выходе 34 будет присутствовать сигнал. Импульсы, поступая по шине 29 возврата позиций, приводят к уменьшению. длительности импульса и соответственно к уменьшению напряжения, подводимого к тяговому двигателю боксующей колесной пары. При прекращении боксоваиия, когда гок в цепи тягового двигателя дости гнет тока уст новки н время

641625 иерВварйда конденсатора 12 вновь станет меныМ времени считывания счетчика 36, сигнал с выхода 34 исчезает и снимает блокйровку с гейератора 37 импульсов и с счетчика .26. Одновременно прекращается пьдача импульсов с логического элемента

ЗЬ И иа шину 24..возврата позиций счетчвна 26.

Такий образом онисанное устройство дало воаиожиость повысить быстродействие защиты er бокеоваиия электроподвижного состава и прекратить боксование в начале его возникновении.

Формула изобретения

УстройСтво для уйравлення тиристорноимаульсамм преобразователем,. питающим тяговые двигатели электроподвижного coctaaa, с«одержащее генератор управления, деЮйфратор, мверснвиыя счетчик с шиной возврата иоаицай и формирователь управляющих имйульсов jan подключенных к коммутирующему конденсатору коммутирующих

Яфисторов йреобразователи, отличающееся тем, что,: е мелью повыйеиии быстродействия защиты от боксования электроподвнжного состава, оно снабжено преобразователем аналог — код, бинарным счетчиком, логическим элементом И и генератором импульсов, причем входы преобразователя аналог — код подключены к обкладкам коммутирующего . конденсатора, а выходы подсоединены к дешифратору, к другим входам которого подключены выходы бинарного счетчика, «соединенного с выходом генератора импульсов и с выходом дешнфратора, подключенного к генератору импульсов н к одному входу логического элемента И, к другому входу которого подключен генератор управления, выход логического элемента И подключен

35 к шине возврата позиций реверсивного с етчика, а вход генератора импульсов подключен к вышеуказанному формирователю управляющих импульсов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 419427, кл. В 60 L 15/08, 1971, 2. Авторское свидетельство СССР

¹ 319507, кл. В 60 l 3jl0, 1969.

3. Заявка ¹ 2139489/11, 1975.

64 1б25

Фиг.3

Составитель И. Кучумов

Текред О. Луговаи Корректор А Кравченко

Тираж Qgs П Олп и с ное ! 01ИИПИ Госуддрствеииото комитета (C(:P по делам изобретений и открыт я и

113035, Москва, Ж35, Раушскаи нао., д. 4!5

Филиал П11П кПатеитэ. r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор С. Байкова

Зак аа 7536/54