Устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем

 

ОП ИСАНИ

ИЗЬБРЕТЕН И

Союз Советских

Социалистических

Республик

i661709 фъ с „, "о" т „

";, л, е,, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.05.73 (21) 1922090)24-7 с присоединением заявки л е (23) Приоритет —

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень №

Дата опубликования описания 15.05.79

) М. Кл.2

Н 02 P 13/16

Государственный комитет

СССР оо делам изооретеиий и открытий

) УДК 621.316. .71.81:621.3. .077.65 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Н. Красильников (71) Заявитель

Днепропетровский институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ

ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к устройствам для управления тиристорным широтно — импульсным преобразователем и может быть использовано на электроподвижном составе постоянного тока железнодорожного и городского транспорта (например, магистральных и промышленных электровозах, моторвагонных поездах и т. д.). Известны устройства для управления тири "торными широтно-импульсными преобразователями, содержащие задающий генератор и генератор управления, тактовый и реверсивный счетчики на триггерах, соединенные между собой дешифратором, формирователи управляющих импульсов (1), (2).

Недостатком таких устройств является их сложность.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для управления преобразователем (3).

В данном устройстве триггеры тактового и реверсивного счетчиков соединены между собой с помощью дешифратора, состоящего из двух прямоугольных диодных матриц с числом диодов каждый п2", где и — количество триггеров (разрядов) двоичных счетчиков. Указанные диодные матрицы имеют общую систему 2" выходных шин, объединенных между собой диодами. Полученный таким образом дешифратор известного устройства имеет общее количество диодов Д, которое определяется по следующей зависимости:

Д= п2 +п2 +2 (1).

К одному из выходов последнего триггера (старшего разряда) тактового счетчика подсоединен формирователь импульсов, обеспечивающий получение одной последователь10 ности управляющих импульсов, поступаюших на отпирание вспомогательных (гасящих) тиристоров коммутируюгцего устройства преобразователя постоянного тока с широтно — импульсной модуляцией. Другой формирователь импульсов подсоединен на выходные шины дешифратора, объединенные диодами . " Данная последовательность управ1яющих импульсов, поступающая на отпирание силовых (главных) тиристоров преобразователя, дискретно сдвигается относительно первой в пределах периода регулирования.

Недостаток известного устройства состоит в том, что для получения двух последовательностей импульсов управления ти66170 ристоров преобразователя

3 ристорами простейшего (однофазного) преобразователя с широтно — импульсной модуляцией дешифратор, соединяющий триг" геры тактового и реверсивного счетчиков, выполнен с большим количеством диодов.

Кроме того, известное устройство не позволяет осуществить управления тиристорами многофазного преобразователя.

Целью изобретения является расширение схем управления тиристорами преобразователей с широтно — импульсной модуляцией, Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления тиристорным широтно — импульсным преобразователем, содержащее задающий генератор и генератор управления, дешифраторы, к выходам которых подключены формирователи управляющих импульсов, тактовый и реверсивный счетчики, подключенные к дешифраторам и включающие в себя триггеры в каждом разряде, дополнительно снабжено элементами

И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ и элементами НЕ, причем

"Ъ61ходы"триггеров одного разряда каждого йз указанных счетчиков попарно соединены с входами элементов И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, выходы которых соединены с входами одного дешифратора и с входами элементов НЕ, выходы которых также соединены с входами дешиф ратора,"а выходы триггеров тактового счетчика соединены с входами другого дешифратора.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фнг. 2 — временна а ййаурйммы снгйаогов на внгхоаан"внементов И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, дешифраторов и формирователей управляющих импульсов для четырехфазного тиристорного преобразовате"ля при выполнении тактового и реверсивно го счетчиков схемы управления на пять разрядов.

Задающий генератор 1 соединен с тактовым счетчиком импульсов 2, а генератор управления 3 через элементы И 4 и 5 подключен на входы сложения (набора) и вычитания (возврата) реверсивного счетчика 6.

Единичный и нулевые выходй триггеров одномгот разряда тактового и реверсивного счетчиков соединены с входами элементов

И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 7 — 9, к выходам которых присоединены входы элементов НЕ 10 — 12.

Выходы элементов И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ и элементов НЕ соединены с входами дешифратора 13. Выходы триггеров тактового счетчиR3 дбполнительно соединеньг с входами дешифратора 14. К выходам дешифраторов подсоединены формирователи управляющих имйульсов 15, 16. На входы элементов И реверстисвного счетчика подключены" элементы И вЂ” НЕ 17, 18 и переключатель управления 19.

Устройство работает следующим образом

Задающий генератор 1, работающий с постоянной частотой, посылает импульсы на тактовый счетчик 2. Частота задающего

И генератора равна fq 2 f, 9

4 где f — рабочая частота переключения тиС единичных и нулевых выходов триггеров тактового счетчика 2. сигналы посту5 пают на дешифратор 14. Формирователи импульсов 15, управляемые выходными сигналами дешифратора 14, предназначены для получения импульсов тока управления тиристорами преобразователей требуемых параметров амплитуды, длительности и ско рости нарастания.

Для отпирания тиристоров m †фазного преобразователя с емкостной коммутацией и широтно †импульсн модуляцией требуется 2m последовательностей управляющих импульсов. Узел схемы — задающий генератор 1, счетчик 2, дешифратор 14, формирователь 15 — реализует m-последовательностей импульсов с постоянным сдвигом во времени между собой на Т/m, поступающих на отпирание вспомогательных тиристоров каждой фазы преобразователя (Т вЂ” период широтно — импульсного регулирования, m— количество фаз тиристорного преобразователя) . Другое такое же количество импульсных последовательностей, но дискретно

2S сдвигаемых в пределах периода регулирования и смещенных во времени относительно друг друга также на Т/m, реализуется с помощью счетчиков 2, б элементов

И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 7 — 9, элементов НЕ 10 — 12, дешифратора 13, формирователя 16. Эта

30 система последовательностей управляющих импульсов поступает на отпирание силовых тиристоров каждой фазы преобразователя.

Дешифраторы 13 и 14 являются распределителями сигналов, поступающих через з формирователи импульсов 16 и 15 на тиристоры мгогофазного преобразователя. Две последовательности управляющих импульсов, поступающих с соответствующих формирователей 15, 16 на силовые и вспомо4О гательные тиристоры каждой фазы преобра зователя, дискретно сдвигаются относительно друг друга в пределах периода регулирования, осуществляя тем самым широтно— импульсную модуляцию. Величина дискретного приращения равна Ь t = Т/2".

45 Переключения единичных и нулевых состояний триггеров тактового счетчика 2 происходят непрерывно импульсами задающего генератора 1, а переключения состояний триггеров реверсивного счетчика 6 осущест.вляются импульсами генератора управления 3 с помощью переключателя управления 19. Одному состоянию триггеров каждого разряда тактового и реверсивного счетчиков 2 и 6, соединенных элементами 7 — 12 и дешифратором 13, соответствует опреде55 ленная "вЖ ичинау временного сдвига выходнь1х импульсов формирователей 16 относительно выходных импульсов формирователя

15. Другому состоянию триггеров счетчиков

2 и б собтветствует новаях величина сдвига

661709

5 между выходными импульсами формирователей 16 и 15. Следовательно, при изменении состояния триггеров реверсивного счетчика 6 регулируется величина временного сдвига выходных импульсов — формирователей 16, поступающих на отпирание силовых тиристоров относительно выходных импульсов формирователя 15, поступающих на отпирание вспомогательных тиристоров коммутирующих устройств многофазного преобразователя с широтно — импульсной модуляцией.

Переключатель управления 19, состоящий из четырех блок — контактов, служит для ручного управления тиристорами преобразователя и имеет следующие положения: нулевое (О), возврат (В); фиксация (Ф) и набор позиций регулирования (Н). В зави-; симости от положения рукоятки переключателя 19 импульсы генератора 3 хронометрически поступают через элементы И 4, 5 на BxolIbI сложения или вычитания реверсивного счетчика 6, производя набор или возврат позиций регулирования. При наборе позиций и замыкании соответствующего блок — контакта переключателя 19 на вход элемента 5 подается напряжения (+ Е,)блока питания, и последний запирается. Переключение триггеров реверсивного счетчика 6 производится импульсами генератора управления, поступающими на его вход сложения через элемент И 4. Происходит набор позиций регулирования выходного напряжения тиристорного преобразователя, а следовательно, напряжения и тока тяговых двигателей электроподвижного состава до заданной величины. Фиксация определенной позиции регулирования достигается одновременной подачей напряжения (+Ел) на входы элементов 4, 5 при установке рукоятки переключателя управления 19 в положение

«Ф». Набор позиций регулирования прекращается, поскольку элементы 4, 5 оказываются запертыми для прохождений импульсов генератора управления 3 на входы реверсивного счетчика 6. Возврат позиции регулирования и уменьшение напряжения на тяговых двигателях осуществляется аналогично при установке переключателя 19 в положение «В». При этом элемент 4 оказывается запертым, а импульсы генератора управления 3 проходят на вход вычитания реверсивного счетчика 6 через элемент 5.

Состояния триггеров реверсивного счетчика 6, соответствующие нулевой позиции регулирования, фиксируются элементом

И вЂ” НЕ 17, а конечной — И вЂ” HE 18. С помощью этих элементов исключается циклическая работа реверсивного счетчика 6 при хронометрическом наборе или возврате позиций регулирования.

Мгновенный сброс триггеров реверсивного счетчика 6 в нулевое положение осу6 ществляется постановкой рукоятки переключателя управления 19 в положение «О».

На фиг. 2 показаны временные диаграммы выходных сигналов отдельных элементов схемы управления тиристорами четырехфазного преобразователя с широтно— импульсной модуляцией. Здесь, для примера, тактовый и реверсивный счетчик 2 и 6 схемы управления выполнены на пять разрядов. Это обеспечивает N = 32 позиция ре10 гулирования выходного напряжения тиристорного преобразователя. Величина дискретного приращения при этом равна Ь t =

Т/32, Как видно из диаграмм, уже при втором переключении триггера старшего разряда реверсивного счетчика 6 в процессе набора позиций сигналы на выходе дешифратора 13 смещены во времени по отношению к началу периода регулирования Т на величинуЬ t. На эту же величину временного сдвига смещаются и импульсы формирова20 теля 16, соединенные с дешифратором 13, по отношению к импульсам формирователей

15. Если импульсы генератора управления

3 продолжает поступать через элемент 4 на вход сложения реверсивного счетчика 6, то происходит дальнейший хронометрический набор позиций регулирования. Величина временного сдвига увеличивается и равна, как показано на диаграммах, 13Ь t, 14Ь t и т. д. Увеличение временного сдвига для данного примера построения счетчиков 2 и 6 на пять разрядов происходит до

316 t.

Тактовый и реверсивный счетчики 2 и 6 со сквозным переносои содержат в общем случае и-триггеров каждый, Для электроЗ5 подвижного состава постоянного тока,оборудованного тиристорной широтно-импульсной системой регулирования напряжений тяговых двигателей, количество разрядов (триггеров) тактового и реверсивного счетчиков 2 и 6 цифровой схемы управления на40 ходится в пределах и = 6 — 8.

Таким образом, предложенное усгройство позволяет осуществить управление тиристорами преобразователей электроподвижного состава постоянного тока при любом числе фаз. При этом достигнуто значительное упрощение соединения тактового и реверсивного счетчиков 2 и 6 схемы управле.ния. Так например, соединения выходов триг. геров одного разряда счетчиков 2 и 6 с .--.помощью элементов И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, составными частями которых являются двухвходовые схемы совпадения И, выходы которых объединены попарно схемами. ИЛИ, позволяют значительно уменьшить общее количество диодов Д, которое определяется в данном случае следующей зависимостью:

"Д = 2n + 2п + 2п (2), Здесь первое слагаемое определяет количество диодов " :.соедййенных с нулевыми выходами триггеров, : второе — с единичными выходами триггеров счетчиков 2 и 6, а

» »». .В.

661709 последнее слагаемое определяет количество диодов элементов ИЛИ.

Таким образом, в данном устройстве достигнуто уменьшение диодов в 20 — 90 раз при выполнении счетчиков 2 и 6 с количест-. вом трйггеров в каждом n = 6 — 8. Значительно расширены функциональные возможности предложенного устройства. С помощью элементов 7 — 14 доститнуто построение схемы управления тиристарами многофазного широтно — импульсного преобра-, зователя постоянного тока. Указанные элементы обеспечивают четкое порядко — вре яенное" расп гедЖ Ение управляющих импульсов по фазам тиристорного преобразователя

= и строго симметричное изменение регулируемого сдвига.

Формула изобретенйя

Устройство для управления тиристорным широтно — импульсным преобразователем, содержащее задающий генератор и генератор управления, дешифраторы, к выходам которых подключены формирователи управляющих импульсов, тактовый и ревсрсивный счетчики, подключенные к дешифраторам и включающие в себя триггеры в каждом разряде, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено элементами И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ и элементами НЕ, причем выходы триггеров одного разряда

-каждого из указанных счетчиков попарно

1О соединены, с входами элементов

И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, выходы которых соединены с входами одного дешифратора и с входами элементов НЕ, выходы которых также соединены с входами указанного дешифратора, а выходы триггеров тактового счетчика соединены с входами другого дешифратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 424290, кл. Н 02 P 13/16, 1974.

2. Авторское свидетельство № 394902, кл. Н 02 P 13/16, 1973.

3. Авторское свидетельство № 366 40, кл. Н 02 P 13/16, 1973.

Составитель В. Бунаков

Редактор В. Фельдман Техред О. Луговая Корректор Н. Стен

Заказ 2504/60 Тираж 856 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП к Патент>, r. Ужгород, ул. Проектнаи, 4