Устройство для переключения ступенеймногомостового тиристорного преобра-зователя

 

(ii) 849409

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 15. 10. 79 (21) 2826839/24-07 (51) M. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

Н 02 P 13/16

Гесударстввииый комитет

СССР (23) Приоритет— (53) УДК 621.316. .727(088.8) до делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.07.81. Бюллетень №27

Дата опубликования описания 23.07.81 (72) Авторы изобретения

Н,И. Галат и О„Р. Калабухов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТУПЕНЕЙ

ИНОГОИОСТОВОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и может быть применено для управления работой многомосто- вого выпрямительно-инверторного тиристорного преобразователя, исполь5 зуемого в электроприводе с многоступенчатым регулированием напряжения на нагрузке, преимущественно на электрическом транспорте.

1О

Известно устройство для переключения ступеней многомостового статического тиристорного преобразователя 111 .

Недостатком устройства является то, что иэ-за наличия в схеме этого. устройства триггера с счетным запуском оно имеет низкую помехозащищенность.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя, содержащее формирователь опорных импульсов в начале полупериода питающего преобразователь напряжения, выход которого через один из логических элементов ИЛИ-НЕ подсоединен к одному из входов первого основного элемен + та совпадения, ко второму входу которого подсоединен выход фазосдвигающего элемента первой ступени преобразователя, а выход первого основного элемента совпадения подсоединен к одному из входов основного триггера с раздельным запуском, к второму входу этого триггера подсоединен выход второго основного элемента совпадения, к одному из входов которого через элемент временной задержки подсоединен выход упомянутого формирователя опорных импульсов, а к второму входу второго элемента совпадения через другой логический элемент ИЛИ-НЕ подсоединен выход упомянутого фазосдвигающего элемента первой ступени преобразователя, выход этого же фазосдвигающего элемента подсоединен также к одному из входов третьего основного элемента преобразователя, выход последнего подсоединен также к одному из входов третьего элемента совпадения, выход фазосдвигакнцего элемента второй ступени преобразователя подсоединен к одному из входов четвертого элемента совпадения, выходы третьего и четвертого элементов совпадения через распределитель импульсов и блок усилителей соединены с управляющими электродами силовых тиристоров соответствующих ступеней .и плеч преобразователя, подключенного к электродвигателю и силовому трансформатору, снабжено дополнительным фазосдвигающим элементом, дополнительным триггером с раздельным запуском и двумя дополнительными элементами совпадения, к первым входам которых подсоединены соответствующие выходы триггера с раздельным запуском, а к вторым входам — выход дополнительного фазосдвигающего элемента, а их выходы — к соответствующим входам дополнительного триггера с раздельным запуском, подсоединенного выходами к вторым входам третьего и четвертого элементов совпадения.

На фиг. 1 изображена принципиальная блок-схема устройства; на фиг.2 и 3 — временные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства соответственно до переключения и в момент переключения преобразователя с предыдущей регулируемой ступени на последующую ступень.

Устройство для переключения ступе-. ней многомостового тиристорного преобразователя содержит. формирователь 1 опорных импульсов, предназначенный для формирования опорных импульсов в начале каждого полупериода питающего преобразователь напряжения, и через логический элемент 2 ИЛИ-НЕ, подсоединенный к одному из входов первого основного элемента 3 совпадения, к второму входу которого подсоединен выход фазосдвивающего элемента 4 первой ступени преобразователя. Выход первого основного элемента 3 совпадения подсоединен к одному из входов основного триггера 5 с раздельным запуском, соединенного вторым входом с выходом второго основного элемента 6 совпадения. К одному из входов второго основного элемента 6 совпадения через элемент 7 временной задержки подсоединен выход формирователя l.

3 849409 совпадения, к второму входу которого.. подсоединен один из выходов основного триггера с раздельным запуском, вторым выходом подсоединенного к одном У из входов четвертого основного эле5 мента совпадения, к второму входу которого подсоединен выход фазосдви-. гающего элемента второй ступени преобразователя, выходы основных третьего и четвертого элементоВ совпадения че- 10 рез.распределитель импульсов фазосдвигающих элементов и блок усилителей соединены с управляющими электродами силовых тиристоров соответствующих ступеней и плеч преобразователя(21 15

Недостатком укаэанного устройства является то, что момент переключения основного триггера с раздельным запуском, а, следовательно, и момент переключения ступеней преобразовате- ля фиксирован и всегда соответствует фазе минимального угла регулирования.

Таким образом, это переключающее устройство имеет ограниченный диапазон работы, соответствующий моменту совпадения опорного импульса, формируемого в начале каждого полупериода питающего преобразователь напряжения. с импульсом, регулирующим фазу открытия тиристоров.

Цель изобретения — расширение диапазона работы переключающего устройства, путем обеспечения возможности переключения ступеней преобразователя в моменты времени, соответствующие любой фазе полупериода питающего преобразователь напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее формирователь опорных импульсов, 40 выход которого через один из логичес- ких элементов ИЛИ-HE подсоединен к одному из входов первого элемента совпадения, подключенного вторым входом к выходу фазосдвигающего элемента первой ступени преобразователя, а выход первого элемента совпадения подсоединен к одному из входов триггера с раздельным запуском, вторым входом подсоединенного к: выходу второго элемента совпадения, к одному из входов которого через элемент временной задержки подсоединен выход формирователя опорных импульсов, а к второму входу второго элемента совпадения через другой логический элемент ИЛИ-НЕ подсоединен выход фазосдвигающего элемента первой ступени опорных импульсов. К второму входу второго основного элемента 6 совпадения через логический элемент 8 ИЛИ-НЕ подсоединен выход фазосдвигающего элемента 4 первой ступени преобразователя. Выходы основного триггера 5 с раздельным запуском подсоединены к первым входам первого и второго дополнительных элементов 9 и 10 совпадения, к вторым входам которых под- 1О соединен выход дополнительного фазосдвигающего элемента 11. Выходы обоих дополнительных элементов 9 н 10 совпадения подсоединены к соответствующим входам дополнительного триггера 15

l 2 с раздельным запуском. Дополнительные элементы 9 и 10 совпадения, дополнительный фазосдвигающий элемент 11 и дополнительный триггер 12 с раздельным запуском образуют логи- 20 ческий узел 13. Выходы дополнительно- .. го триггера 12 с раздельным запуском подсоединены к первым входам третьего и четвертого основных элементов

14 и 15 совпадения, а к их вторым вхо. .25 дам подсоединены соответственно выходы фазосдвигающих элементов 4 и 16 первой и второй регулируемых ступеней преобразователя. Выходы элементов 14 и 15 совпадения через распредели- 30 тель 17 импульсов, предназначенный для распределения импульсов, регулирующих фазу открытия тиристоров, по полупериодам питающего преобразователь напряжения, и через блок 18 уси- ЗЗ лителей соединены с управляющими электродами силовых тиристоров соответствующих ступеней и плеч преобразователя 19, подключенного к электро40 двигатепю 20 и силовому трансформатору 21.

Устройство работает следующим образом.

В начале каждого полупериода, пи45 тающего преобразователь, напряжения . формирователь 1 (фиг. 1) формирует опорный импульс U,1 с фазой е„, который одновременно поступает на вход элемента 2 ИЛИ-НЕ и на вход элемента

7 временной задержки (фиг.2 и 3) .

Инвертированный опорный импульс 0 с выхода элемента 2 ИЛИ-НЕ поступает на один из входов элемента 3 совпадения на вход которого подается реЭ с гулируемый. по фазе 4.рвг.1и импульс 04

Импульс О 1 формируется фазосдвигающнм элементом 4 первой ступени преобразователя, который преобразует нап849409 6 ряжение управления в импульсы прямоу- гольной формы.

При увеличении напряжения управле ния фаза импульсьв U изменяется от р = 80 зле граде Дод ре1-. 0 эл ° град в ф, er.7 так как фазосдвигающие элементы 4 и

16 имеют обратную фазовую характеристикуу °

До тех пор, пока инвертированный опорный импульс U с выхода элемента

2 ИЛИ-НЕ и импульс 0 с выхода фазосдвигающего элемента 4 будут поступать на входы элемента совпадения 3 неодновременно, сигнал 0 на его вы-. ходе и на одном из входов триггера 5 с раздельным запуском будет отсутствовать.

Снимаеьий с выхода элемента 7 задержки (фиг.l) задержанный опорный импульс О (фиг.2 и 3), имеющий фазу

4. поступает на один из входов элемента 6 совпадения, на второи в д хо которого поступает сформированный фазосдвигающим элементом 4 и инвер тированный с: помощью элемента 8

ИИИ-НЕ (фиг,l) импульс 0 (фиг.2).

При одновременном присутствии на входах элемента 6 совпадения импульсов U и U íà его выходе образуется сигнал 06(фиг.2). Сигнал с выхода элемента 6 совпадения поступает на второй вход триггера 5 с раздельным запуском, переключая его в такое состояние, при котором с одного иэ

его выходов снимается разрешанщий сигнал 0 (ôèr.3) поступающий на один из рходов элемента 9 совпадениями. а с другого. выхода триггера 5 снимается запрещающий сигнал 0 (фиг.3), поступающий на один из входов элемента

10 совпадения. При этом импульс U с выхода дополнительного фавосдвигающего элемента 11 через открытый эле. мент 9 совпадения поступает на первый вход дополнительного триггера 12 с раздельным запуском.

До тех пор, пока триггер S остается в первоначальном устойчивом состоя" нии на втором входе триггера 12 с раз» дельным запуском сигнал 0,1отсутствует., Сигнал 0 с выхода элемента 9 совпа11 ,дения, поступающий на вход триггера .

12 с раздельным запуском поддерживает его в таком состоянии, при котором с одного из его выходов снимается pasрешакиций сигнал 01 (Фиг.2 ) поступаю1ций на один из входов элемента 14 совпадения, а с другого выхода сни849409

50 мается запрещающий сигнал 0„ (фиг.2), поступающий на один из входов элемента 15 совпадения (фиг.l).

Импульсы с. выхода фазосдвигающего элемента 4 через открытый элемент 14 совпадения, распределитель 17 импуль+. сов, блок 18 усилителей поступают на первую, ступень преобразователя 19, регулируя фазу открытия тиристоров в плечах этой ступени. Импульсы 0 с выхода фазосдвигакяцего элемента 16 через закрытый элемент 15 совпадеА ния на вторую ступень преобразователя при этом не проходят.

По мере увеличения напряжения управления, фазаИpgp, импульсов Uq c выхода фазосдвигающего элемента 4 уменьшается. Однако пока выполняется равенствос1.оо< мг„(сЕоп (фиг продолжается регулирование первой ступени преобразователя,. так как на входы элемента 3 совпадения импульсы

0 2 и 04 все еще поступают неодновременно. При этом на выходе элемента совпадения 3 сигнал отсутствует и триггер 5, а, следовательно, и триггер 12 продолжают оставаться в прежнем состоянии.

IIpHd, „

2 ИЛИ-НЕ и импульс 04 с выходами фазосдвигающего элемента 4 одновременно поступают на входы элемента 3 совпадения. При этом на выходе элемента

3 совпадения появляется сигнал Ug (фиг. 3), опрокидывающий триггер 5 в такое состояние, при котором с одного из его выходов снимается запреЦ щакнций сигнал 05,поступающий на один из входов элемента 9 совпадения, а с другого выхода триггера 5 снимается разрешающий сигнал 05., (фиг ° 3), поступающий на один из входов элемента 10 совпадения. При этом импульс

0„„ с выхода дополнительного фазосдвигающего элемента ll через закрытый элемент 9 совпадения не проходит на первый вход триггера 12 с раздельным запуском, а проходит через открытый элемент 10 совпадения на его второй вход и триггер 12 изменяет свое состояние. В этом состоянии с одного из выходов триггера. 12 снимается запрещающий сигнал U поступающий на один к из входов элемейта 14 совпадения, а с другого выхода триггера 12 снимается разрешающий сигнал 012, поступающий на один из входов элемента 15

8 совпадения. Импульсы 04 с выхода фаэосдвигающего элемента 4 .через закрытый элемент 14 совпадения не проходят на первую ступень преобразователя 19; а импульсы 0 ь с выхода фазосдвигающего элемента 16 через открытый элемент 15 совпадения распредели/ тель 17 импульсов и блок 18 усилителей поступают на управляющие электроды тиристоров второй ступени преобразователя 19, регулируя фазу открытия тйристоров в плечах этой ступени

Таким образом, сигналы с;выходов дополнительного триггера 12 с раэ15 дельным запуском используются как команды для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя 19, момент подачи которых определяется фазой сигналов U

И

20 формируемых дополнительным фазосдвигающим элементом ll. Путем изменения фазы сигналов 0 переключение

11 ступеней преобразователя может быть осуществлено в момент времени, соответствующий любой фазе полупериода питающего преобразователь напряже ния °

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

35 . В связи с тем, что на выходе дополнительного фазосдвигающего элемента 11 формируются импульсы 0 ., фаза которых соответствует необходимому в течение полупериода питающего

4О напряжения моменту переключения ступеней преобразователя и может не совпадать с моментом переключения триггера 5, переключение триггера 12 происходит только в момент поступления

45 на его вход сигнала U „ с выходов соответствующих элементов 9 или 10 совЬадения.

Обратный переход, например, со второй ступени регулирования на первую осуществляется при уменьшении напряжения управления и увеличении сначала фазы импульса Ug с выхода фаэосдвигающего элемента 16 второй ступени преобразователя, а затем при дальнейшем уменьшении напряжения управления при увеличении фазы импульса U с вырег. хода фазосдвигающего элемента 4 первой ступени преобразователя. Пока

Р . уО

849409 (фиг.2 и 3) будет продолжатся регулирование второй ступени преобразователя, так как триггер 5, а следовательно, и триггер 12 продолжают оставаться в состоянии опрокинутом сигналом

0 с выхода элемента 3 совпадения, поскольку сигнала 06 на выходе эле.мента 6 совпадения при этом не будет, Прид. )+one на. входы элемента 6 совРЕГ1 падейия поступают одновременно сиг- 10 налы U и 0 а снимаемый при этом

8i с его выхода сигнал 06 (фиг.2) возвратит триггер 5, а, следовательно, ° и триггер 12 в первоначальное исходное состояние, позволяющее произвести обратное переключение преобразователя с последующей (второИ регулируемой ступени на предыдущую (первую) ступень в момент, соответствующий фазе сигналов 011 с выхода дополнительного 20 фазосдвигающего элемента ll, В результате применения предлагаемого устройства расширяется диапазон работы переключающего устройства за счет введения в устройство дополни25 тельных фазосдвигающего элемента, триггера с раздельным запуском и двух элементов совпадения, позволяющих обеспечить программное переключение ступеней преобразователя в моменты времени, соответствующие любой фазе полупериода питающего преобразователя напряжения, а также предотвращается выход из строя (пробой) силовых тиристоров преобразователя за З5 счет обеспечения более четкой подачи на него импульсов управления.

Формула изобретения

Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя, содержащее формирова45 тель опорных импульсов, .выход которого через ощ н из логических элементов ИЛИ-НЕ подсоединен к одному иэ входов первого элемента совпадения, подключенного вторым входом к вы1 ходу фазосдвигающего элемента первой ступени преобразователя, а выход пер-. вого элемента совпадения подсоединен к одному из входов триггера с раздельным .запуском, вторым входом подсоединенного к выходу второго элемента совпадения, к одному из входов которого через элемент временной задержки подсоединен выход формирователя опорных импульсов,. а к второму входу второго элемента совпадения через другой логический элемент ИЛИ-HE подсоединен выход фазосдвигающего элемента первой ступени преобразова теля, выход последнего подсоединен также к одному из входов третьего элемента совпадения, выход фазосдвигающего элемента второй ступени преобразователя подсоединен к одному из входов четвертого элемента совпаде- ния, выходы третьего и четвертого элементов совпадения через paqIIpeделитель импульсов и блок усилителей соединены с выводами для подключения к управляющим электродам силовых ти- . ристоров, о т л и ч а ю.ш е е с я тем, что, с целью расширения диапазона работы, оно снабжено дополнительным фазосдвигающим элементом, дополнительным триггером с раздельным запуском и двумя дополнительными элементами совпадения, к первым входам которых подсоединены соответствующие выходы триггера с раздельным запуском, к вторым входам — выход дополнительного фазосдвигающего элемента, а их выходы " к соответствукицим входам дополнительного триггера с раздельным запуском, подсоединенного выходами к вторым входам третьего и четвертого элементов совпадения.

Г

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11Il440283 кл. В 60, 9/ 1 3, 1969 .

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 88994, кл. Н 02 P 13/16, 1976.

849409

Ug и5

И5 ("1г

Фиг. Я

Фиг.З

Составитель О. Парфенова

Техред А. Ач Корректор Г. Решетник

Редактор А. Шандор Заказ 61!1/73 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ 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