Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Реснублик

«» 699649 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 010876(2)) 2388994/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 P 13/16 с присоединением эаяаки HP—

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621. 316. .722.1(088.8) Опубликоааио 25-1179. Бюллетень HR 43

Дата опубликования описания 27.11.79 (72) Авторы изобретения

Н. И. Галат и О. P Калабухов (54) УСТРОЙСТВО ЦЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТУПЕНЕЙ

МНОГОМОСТОВОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к устройствам для управления многомостовыми тиристорными преобразователями однофаэного тока с плавным бесконтактный фазис-зонным регулированием выпрямленного и инвертируемого напряжений и может быть использовано в электроприводах с многоступенчатым регулированием напряжения на нагрузке, пре- о имущественно на электрическом транспорте.

Известно устройство для переключения ступеней многомостового статического преобразователя, содержащее фаэосдвигающие элементы, фазораспре- 1э делители импульсов, измеритель угла, коммутации, логические элементы совпадения, элемент сборки ИЛИ, дифференцирующие элементы, диодные ограничители и триггеры с раздельным запуском (1), Недостатком устройства является то, что срабатывание и отпускание переключателя может происходить при одном и том же угле регулирования, вследствие чего коэффициент возврата переключателя остается постоянным и равным единице, что может привести к зконковой;работе преобразователя в момент переключения его ступеней.

Наиболее близким по техническойсущности к предложенному изобретению является устройство, содержащее элемент временной задержки, формирователь опорных импульсов в начале полупериода питающего преобразователь напряжения, а также фазосдвигающие элементы соответствующих ступеней преобразователя, выходы каждого из которых соединены со входами элементов совпадения, причем выходы тех из упомянутых элементов совпадения, ко вторым входам которых подсоединен один из выходов триггера с раздельным запуском, соединены через распределитель импульсов фазосдвигающих элементов и блок усилителей с управляющими электродами силовых тиристоров преобразователя (2).

Недостатком известного устройства является сложность и низкая помехозащищенность, обусловленная наличием в схеме переключателя триггера со счетным запуском.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение помехозащищенности

699649

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено логическими элементами ИЛИ-НЕ, один из которых включен между выходом формирователя опорных импульсов и входом того элемента совпадения, ко второму входу которого подсоединен выход фазосдвигающего элемента первой ступени преобразователя, а другой элемент

ИЛИ-HH включен между выходом фазосдвигающего элемента первой ступени и входом того элемента совпадения, ко второму входу которого через элемент временной задержки подключен выход упомянутого формирователя опорных импульсов, а выходы этих двух элементов совпадения подсоединены к входам триггера с раздельным запуском.

На фиг. 1 изображена принципиальная блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 приведены временные диаграммы напряжений на выходах элементов устройства до переключения, преобразователя с первой ступени на вторую; на фиг. 3 приведены временные диаграммы напряжений на выходах 25 элементов устройства после переключения преобразователя с первой ступени на вторую.

Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя содержит формирователь опорных импульсов 1, элемент

ИЛИ-НЕ 2, элемент совпадения 3, фазосдвигающий элемент 4, элемент временной задержки 5, элемент совпадения 35

6, элемент ИЛИ-НЕ 7, триггер 8, элемент 9, фазосдвигающий элемент 10, элемент совпадения 11, распределитель 12 импульсов фазосдвигающих элементов, блок усилителей 13, преобразователь 14 и силовой трансформатор 15.

Все элементы предлагаемого устройства могут быть реализованы на интегральных микросхемах.

Устройство работает следующим 45 образом.

В начале каждого полупериода питающего преобразователь напряжения формирователь 1 формирует опорный импульс U и с фазой Ы., п(см. фиг. 2 и 50

3), который поступает одновременно на вход элемента ИЛИ-HE 2 и на вход элемента временной задержки 5. На выходе элемента ИЛИ-HE 2 получают йнвертированный опорный импульс 11 д 55 см,фиг. 2 и 3), который поступает на один из выходов, элемента совпадения 3. На второй вход элемента совпадения 3 поступает регулируемый по фазе +per1 импульс Uper4cM. фиг. 2 и

3) .

Импульс Uper формируется фазосдвигающим элементом 4 первой ступени преобразователя, фазосдвигающий элемент 4 преобразует напряжение управления в импульсы ()Р „ прямоугольной формы. При увеличейии напряжения управления фаза импульса (1,„изменяется от о(Р = 180 электрйческих градусов до с .pe = 0 электрических градусов, так как фазосдвигающие элементы 4 и 10 имеют обратную фазовую характеристику.

До тех пор пока инвертированный опорный импульс U „ с выхода элемента ИЛИ-НЕ 2 и импульс Upe«c выхода фазосдвигающего элемента 4 будут поступать на входы элемента совпадения

3 неодновременно, сигнал П „ (см. фиг. 2) на его выходе, а, следовательно, и на одном из входов триггера

8 с раздельным запуском будет отсутствовать.

Снимаемый с выхода элемента временной задержки 5 (см. Фиг. 1) задержанный опорный импульс U (см. фиг. 2 и 3), имеющий фазу (., поступает на один из входов элемента совпадения 6. На второй вход элемента совпадения б поступает сформированный фазосдвигающим элементом

4 и инвертированный с помощью элемента ИЛИ вЂ  7 (см. Фиг. 1) импульс 0рег (см. Фиг. 2) . При одновременном присутствии на входах элемента совпадения б импульса U „ c выхода элемента временной задержки 5 и импульса с выхода элемента ИЛИ-НЕ 7 на выходе элемента совпадения 6 (см. фиг. 1) образуется сигнал U ®„ (см. фиг. 2). Сигнал Ue ь„ с выхода элемента совпадения б поступает на второй вход триггера 8 с раздельным запуском, поддерживая его в таком состоянии, при котором с одного из

его выходов снимается разрешающий сигнал П (см. Фиг. 2), поступающий на один из входов элемента совпадения 9 (см. фиг. 1), а с другого выхода триггера 8 снимается запрещающий сигнал UT (см. Фиг. 2), поступающий на один из входов элемента совпадения 11 (см. фиг. 1) . При этом импульс Upe« с выхода фазосдвигающего элемента 4 через открытый элемент совпадения 9, распределитель

12 импульсов фазосдвигающих элементов, блок усилителей 13 поступает на первую ступень преобразователя 14, регулируя фазу открытия вентилей в плечах этой ступени. Импульс Uper2 с выхода фазосдвигающего элемента 10 через закрытый элемент совпадения 11 на вторую ступень преобразователя при этом не проходит (см. Фиг. 1) .

По мере увеличения напряжения управления фазас(,импульса Uper)с выхода фазосдвигающего элемента 4 первой ступени преобразователя уменьшается. Однако пока выполняется неравенство (см. Фиг. 2) оп perp

699649 продолжается регулирование по фазе тиристоров первой ступени преобразователя, так как на входы элемента совпадения 3 импульсы Uo„ и П нсе еще поступают неодновременйо, на выходе элемента совпадения 3 сигнал отсутствует и триггер 8 продолжает оставаться в прежнем состоянии.

При с(pep - ег-;,„ (см. Фиг. 2 и 3) инвертированный опорный импульс U u с выхода элемента ИЛИ вЂ  2 (см. Фиг.

1) и импульс Up« c выхода фазосдвигающего элемента 4 одновременно поступают на входы элемента совпадения 3.

На выходе элемента совпадения 3 при этом появится сигнал U 1(см.

15 сова фиг. 3), опрокидывающий триггер 8 с раздельным запуском B такое состояние, при котором с одного из его выходов снимается запрещающий сигнал

UTp д (см. Фиг. 3), поступающий на 2() один из входов элемента совпадения

9 (см. Фиг. 1), а с другого выхода триггера 8 снимается разрешающий сигнал UTP (см. Фиг. 3), поступающий на одйн иэ входов элемента сов- 25 падения 11.

При этом импульс Upeг.гс Выхода фазосдвигающего элемента 4 через закрытый . элемент совпадения 9 не пройдет на перную ступень преобраэовате- 30 ля 14, а импульс Ирегг с выхода фазосдвигающего элемента 10, прошедший через открытый элемент совпадения 11, распределитель 12 импульсов фазосдвигающих элементов и блок усилителей

13, поступает на вторую ступень преоб! разователя 14, регулируя фазу открытия вентилей в плечах этой ступени.

Таким образом, сигналы с выходов триггера 8 используются как команды 40 для переключения ступеней многомосторого преобразователя 14.

На этом заканчивается процесс прямого перехода с первой ступени регулирования на вторую. Аналогично, 45 осуществляется. прямой переход со второй ступени регулирования на третью, с третьей на четвертую и т.д.

Обратный переход, например, со второй ступени регулирования на первую осуществляется по мере уменьшения напряжения управления и увеличения сначала фазыс рег импульса Пре с выхода фазосдвигающего элемента

10 второй ступени преобразователя.

По мере дальнейшего уменьшения напря- 55 жения управления будет увеличиваться фазас(,е,„импульса Upe,rs с выхода фазосдвигающего элемента 4 первой;ступе ни преобразователя. При этом пока г(регл "-опт (см. Фиг. 2 и 3) будет 60 продолжаться регулирование второй ступени преобразователя, так как триггер 8 продолжает оставаться н состоянии, опрокинутом .сигналом 0 в„л с выхода элемента совпадения 3, по- 65 скольку сигнала U«» на выходе элемента совпадения 6 при о. .рег, сС„„ не будет. Заметим, что при d. <д. <г

on реп (см. Фиг. 2 и 3) будут отсутствовать сигналы Ое вн1и U еовнг на выходах элементов совпадения 3 и 6 соответственно, но триггер 8 по-прежнему будет оставаться в состоянии, опорокинутом сигналом U „„поэтому все еще буде=- продолжаться регулирования второй ступени преобразователя.

При per< ) сг.оп> на в:<оды элемента совпадения 6 будут поступать одновременно сигналы Бопэ и U pqq, а снимаемый при этом с его выхода сигнал Ueo„-„ä ("м. Фиг. 2) возвратит триггер 8 (см. Фиг. 1) в первоначальное исходное состояние, позволяющее произвести обратное переключение преобразователя со второй регулируемой ступени на первую.

Переключение ступеней регудирования напряжения глногомостового преобразователя в режиме инвертирования происходит так же, как и в режиме выпрямл ения.

Из сказанного следует, что пря-. мое переключение преобразователя, гга пример, с первой ступени на вторую осуществляется прис(регл — oB a обратное переключение преобразователя со второй ступени на первую осущестнляется при +pel > on% . Поскольку е(оп ) aÑcn (см. Фиг. 2 и 3) на величину до(= d.o q -dCoä, то коэффициент возврата К> определяемый соотношением

« -оп кв= д опт будет меньше единицы, что исключает зконковый эффект работы преобразователя в момент переключения его ступеней и повышает плавность регулирования

Изменяя величину временной задержки опорного импульса, можно в необходимых пределах регулировать величину коэффициента возврата, регулируя тем самым момент переключения ступеней преобразователя с целью .улучшения его энергетических показателей. формула изобретения

Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя однофазного тока с плавным бесконтактным фазно-зонным регулированием выпрямленного и инвертируемого напряжений, содержащее элемент временной задержки, формирователь опорных импульсов н начале полупериода питающего преобразователь напряжения, а также фазосдвигающие элементы соотнетств ющих ступеней

699649 преобразователя, выходы каждого из которых соединены со входами,элементов совпадения, причем выходы тех из упомянутых элементов совпадения, ко вторым входам которых подсоединен один из выходов триггера с раздельным запуском, . соединены через распределитель импульсов фазосдвигающих элементов и блок усилителей с управляющими электродами силовых тиристоров преобразователя, о т л и ч а ю,щ е е с я тем, что, с целью упрощения повышения помехоэащищенности и уменьшения коэффициента возврата без снижения энергетических показателей и плавности регулирования преобразователя, оно снабжено логическими элементами ИЛИ-НЕ, один из которых включен между выходом формирователя опорных импульсов и входом того элемента совпадения, ко второму входу которого подсоединен выход фаэосдвигающего элемента первой ступени преобразователя, а другой элемент ИЛИ-НЕ включен между выходом фазосдвигающего элемента первой ступени и входом того элемента совпадения, ко второму входу которого через элемент временной задержки подключен выход упомянутого формирователя опорных импульсов, а выходы этих двух элементов совпадения подсоединены ко входам триггера с раздельным запуском.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 440282, кл; Н 02 Р 13/16, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 440283, кл. Н 02 Р 13/16, 1974.

699649

Составитель Ю. Андреев

Редактор Д. Зубов Техред З.Фанта Корректор Н, Задерновская

Заказ 7886/2 Тираж 857 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4