Устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем

 

1i Ц 752У4!

ОП ИСАЙ И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

Свез Советских

Сошилистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 09.01.78 (21) 2568180/24-07 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл.з

Н 02Р 13,:16 по делам изобретений м об етений (43) ОпУбликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (53) УДК 621.316.727 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы изобретения

А. В. Каменев, Ю. С. Котт, 3. И. Сонькина, Л. Н. Шилов и Н. E. Агапов

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

ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЪ1М ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тиристорными широтно-импульсными преобразователями при питании от сети постоянного тока. 5

Известно устройство для управления тиристорным преобразователем мотор-вагонной секции контактно-аккумуляторного поезда, содержащее генератор тактовых импульсов, регулятор длительности с форми- 10 рователями выходных управляющих импульсов, логический блок со схемами совпадения и исполнительные элементы (1).

Недостатком данного устройства являет- 15 ся то, что оно не может обеспечить плавного трогания ЭПС с места и не всегда обеспечивает плавный переход на питание полным напряжением в конце широтно-импульсного регулирования. 20

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем, содержащее генератор тактовых импульсов, триггер пуска, формирователь минимальной длительности паузы, регулятор длительности рабочих импульсов, формирователи импульсов управления, логический блок с элементами И и

ИЛИ, усилители импульсов управления с трансформаторными выходами и органы управления (2).

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает плавного регулирования напряжения при пуске двигателей.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем, содержащее генератор тактовых импульсов, подключенный к триггеру со счетным входом и к датчику минимальной длительности пауз, выходом подключенному ко входам инвертора, усилителя и формирователя начала импульсов, регулятор длительности импульсов, входами подключеный к выходу пнвертора, усилителя, а выходом через формирователь конца импульсов — к логическому блоку, другие входы которого подключены к выходу формирователя начала импульсов, к выходам триггера со счетным входом и к выходам триггера пуска, входами подключенного через ключ и формирователь импульсов к одному из выходов триггера со счетным входом, и датчик напряжения, снабжено блоком реверсирования напряжения, переключателем режимов работы и блоком шунтирования пре752741

3 образователя, причем вход блока реверсирования напряжения подключен к выходу датчика напряжения, а выход — к входу регулятора длительности импульсов, переключатель режимов работы преобразователя выходами подключен к соответствующим входам логического блока, входами через формирователь переключения режимов — к выходу формирователя начала импульсов, к выходу формирователя конца импульсов и к выходу триггера пуска, блок шунтирования преобразователя входами подключен к выходу формирователя конца импульсов, к выходу датчика минимальной длительности паузы, к выходу инвертора, а выход блока шунтирования преобразователя подключен к выводу для подключения шунтирующего контактора.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема устройства для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем; на фиг. 2 — силовая часть преобразователя; на фиг. 3 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем (см. фиг. 1) содержит генератор 1 тактовых импульсов с выходом, подключенным к триггеру 2 со счетным входом и к датчику

3 минимальной длительности пауз, соединенному своим выходом с входами инвертора 4, усилителя 5 формирователя 6 начала импульсов; регулятор 7 длительности импульсов, формирователь 8 переключения режимов, формирователь 9 конца импульсов, триггер 10 переключения режимов, блок 11 шунтирования преобразователя, элементы И 12 — 14, усилитель 15, блок 16 реверсирования напряжения, включающий в себя выпрямительный мост 17, параметрический стабилизатор 18 и регулируемое сопротивление 19, датчик 20 напряжения управления пуском, формирователь 21 импульсов, ключ 22, триггер 23 пуска, контакт

24 обратного переключения, контакт 25 для блокировки логического блока 26, включающий в себя элементы И 27 — 36, усилители 37 — 40 с трансформаторными выходами.

Силовая часть преобразователя (см. фиг. 2) содержит групповые тиристоры 41—

44, двигатель 45 с обмоткой 46 возбуждения, буферный диод 47, диоды 48, 49, реактор 50, конденсатор 51 фильтра, контакты

52 шунтирующего контактора, магнитносвязанные коммутирующие дроссели 53 — 56 и коммутирующий конденсатор 57.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на все элементы схемы подано напряжение, и переходные процессы после включения питания завершены. Генератор 1 тактовых импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы U< (см. фиг. 3), триггер 2 делит частоту гене5

4 ратора 1 пополам, и потенциалы с его выходов (U>) поступают на входы логического блока 26, а также на вход формирователя 21 импульсов. Триггер 23 пуска находится в положении, когда на его выходе, а следовательно, и на входе «Пуск» присутствует нулевой потенциал, что запрещает появление выходных импульсов на всех элементах

И логического блока 26, кроме элементов

29 и 32, так как на их входы поступает отрицательный потенциал с другого выхода триггера 23, поэтому импульсы управления могут поступать только через усилители

38 и 39 на силовые тиристоры 42 и 43, что соответствует режиму предварительного заряда коммутирующего конденсатора 57, В это время триггер 10 переключения режимов обеспечивает на входе b логического блока 26 нулевой, а на входе а отрицательный потенциал (U o), элементы 3 — 6, 8, 9 обеспечивают на своих выходах напряжения, соответствующие напряжениям U>, U

Us, (в, Ua, Ug. Потенциал на выходе датчика 20 напряжения, который может задаваться автоматически и вручную (контроллером), равен нулю, и на вход У„регулятора 7 длительности импульсов, через выпрямительный мост 17 поступает некоторое напряжение (U,,„„) с параметрического стабилизатора 18, что обеспечивает на его выходе длительность импульсов, соответствующую U,„,„, значительно большую P„„.

После выполнения переключений в силовой схеме мгновенно заряжается коммутирующий конденсатор 57.

При переключении рукоятки контроллера в положение «Пуск» переключаются контакты 22 и размыкается контакт 25. На положительном фронте импульса (U ) с триггера 2 через формирователь 21 и ключ 22 переключается триггер 23 пуска, обеспечивая при этом на выходах потенциалы разрешения работы всех элементов И логического блока 26, кроме элементов 29 и 32.

При этом на каждом положительном фронте импульсов (U>) на выходе формирователя 6 (на входе Н логического блока 26) появляются отрицательные импульсы (U<).

Импульсами (U<) осуществляется взвод триггера в регуляторе 7 длительности импульсов импульсами (U>) осуществляется разряд конденсатора. В момент t> поступает импульс (U<) на вход усилителя 37 и через него на тиристор 41 в первом полупериоде триггера 2 (на тиристор 42 во втором полупериоде триггера 2), он включается, и начинается перезаряд конденсатора по контуру элементов 57, 54, 49, 41, 53, 57 (57, 53, 37, 52, 54, 57).

Одновременно начинается заряд конденсатора в регуляторе 7 длительности импульсов. Положительный фронт на его выходе (У,„,Ä ) появляется соответственно величине напряжения на входе (У„). В момент

752741

f> появляется импульс напряжения на выходе формирователя 9 конца импульсов (U>), что обеспечивает включение усилителя 40 и соответственно тиристоров 41 (42), 44 (43) в силовой цепи. Если к этому моменту коммутирующий конденсатор 57 полностью перезарядился, то через нагрузку пройдет только незначительный импульс тока дозаряда конденсатора 57.

Темп пуска задается нарастанием напря>кения на выходе датчика 20, что может быть осуществлено контроллером или автоматически Напряжение с выхода датчика

20 компенсирует напряжение от параметрического стабилизатора 18, что ведет к уменьшению уровня сигнала на входе U,-, т. е. к уменьшению длительности промежутка времени от включения тиристоров 41 (42), 44 (43). При этом плавно будет увеличиваться доля энергии перезаряда коммутирующего конденсатора 57 в токе нагрузки. В момент 4, когда напряжение от датчика 20 полностью скомпенсирует напряжение от стабилизатора 18, регулятор длительности импульсов обеспечивает минимальную длительность импульсов мпн.

Вся энергия перезаряда коммутирующего конденсатора замыкается через нагрузку (45, 46), а в схеме управления происходит совпадение сигналов Ug, U8 с сигналами от триггера 23 пуска и триггера 10 переключения режимов, появляется сигнал на выходе элемента И 12 (U,>), что переключает триггер 10 в положение, соответствующее второму режиму пуска, во время которого происходит увеличение длительности импульсов на выходе регулятора 7 путем увеличения уровня напряжения на выходе датчика 20. Таким образом, блок 16 реверсирования напряжения обеспечивает при плавном увеличении напряжения на выходе датчика 20 от нуля до максимального сначала плавное уменьшение, а затем плавное увеличение длительности импульсов регулятора 7, что позволяет сохранить традиционную схему пуска набором позиций контроллера в одном направлении.

Во втором режиме пуска логический блок

26 обеспечивает в первом полупериоде триггера 2, в начале импульса, включение усилителей 37, 39 соответственно тиристоров

41, 43, а во втором полуперподе — усилителей 38, 40 соответственно тиристоров 42, 44. В конце импульсов включаются усилители 38 (37) и тирнсторы 42 (41).

По мере увеличения ширины импульсов р возрастает напряжение на двигателе. При дальнейшее увеличение ширины импульсов прекращается, при этом происходит совпадение отрицательных потенциалов на элементе И 13, что приводит к переключенпю триггера 11 и через усилитель 15 к включению контактов 52. При этом происходит шунтирование преобразователя с минимальным скачком напряжения на двига 0

65 теле, так как момент шунтирования не зависит от уровня напряжения питающей сети. Обратное переключение триггера осуществляется при совпадении сигналов на элементе И 14.

Контакты 24 и 25 служат для переключения триггера 10 в положение, соответствующее первому режиму пуска.

Экономическая эффективность устройства состоит в повышении надежности работы подвижного состава за счет устранения толчков тягового усилия, в повышении устойчивости к боксованию.

Формула изобретения

Устройство для управления тпрпсторным широтно-импульсным преобразователем, содержащее генератор тактовых импульсов, подключенный к триггеру со счетным входом и к датчику минимальной длительности пауз, выходом подключенному ко входам инвертора, усилителя и формирователя начала импульсов, регулятор длительности импульсов, входами подключенный к выходу инвертора, усилителя, а выходом через формирователь конца импульсов — к входу логического блока, выходами подключенного к усилителям, другие входы логического блока подключены к выходу формирователя начала импульсов, к выходам триггера со счетным входом и к выходам триггера пуска, входами подключенного через ключ и формирователь импульсов к одному из выходов триггера со счетным входом, и датчик напряжения, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено блоком реверсирования напряжения, переключателем режимов работы и блоком шунтирования преобразователя, причем вход блока реверсирования напряжения подключен к выходу датчика напряжения, а выход — к входу регулятора длительности импульсов, переключатель режимов работы преобразователя выходами подключен к соответствующим входам логического блока, входами через формирователь переключения режимов — к выходу формирователя начала импульсов, к выходу формирователя конца импульсов и к выходу триггера пуска, блок шунтирования преобразователя входамп подключен к выходу формирователя конца импульсов, к выходу датчика минимальной длительности паузы, к выходу инвертора, а выход блока шунтирования преобразователя подключен к выводу для подключения шунтирующего контактора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бирзниекс Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока. M., «Энергия», 1974, с. 231, рнс. 10 — 7.

2. Авторское свидетельство СССР

_#_o. 474897, кл, Н 02Р 13/16, 21.04,72, 752741

VV3

Ь

Va

Й/ Vq

//

/Д д/ к

V;р

U/

Составитель О. Парфенова

Редактор А. Купрякова Техред А, Камышникова Корректор О. Иоанесян

Заказ 1461/17 Изд. № 389 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2