Устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем

0 П И С А Н И Е ) 47489 УИЗ 0 ЬЕЕТИНИя Союз Советских Социалнстическиг РеспубликСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61 Зависимое о т. свидетельства 2) Заявлено 21.04.72 (21) 1775491/2 л, Н 02 р 13 Рм заявкиин Государстеекиый комите Совета Министров СССР по делам изобретений(53) УДК 621.314:6321 (088,8) бли ткрытии Дата опубликов я описания 19.11.75(71) Заявител Всесоюзныи ордена Трудового Красного Знамен сследовательский институт железнодорожного т научно- нспорта(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УП ШИРОТНО-ИМПУЛЪСНЪ ВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЪ 1 МПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ 1 показана стно-импульс)- блок-схема правления т ловая схема тиристорого преобразователя; описываемого устройристорным преобразоНа фиг ного шир на фиг. 2 ства для вателем. Изобретение касается преобразовательной техники и может быть использовано для управления тиристорными широтно-импульсными преобразователями при питании от сети переменного тока. 5Изобретение может использоваться для управления тиристорными широтно-импульсными преобразователями, предназначенными для регулирования напряжения на тяговых двигателях электроподвижного состава на участках 1 О железных дорог переменного тока с напряжением 25 кв.Известны аналогичные устройства, состоящие из генератора тактовых импульсов, блока синхронизации, логического блока со схемами 15 совпадения, датчика напряжения с ограничителем, переключателя режима работы и формирователей управляющих импульсов, Однако они не обеспечивают надежного запирания тиристоров после первого рабочего импульса, 20 подзаряда коммутирующего конденсатора от э.д.с, тяговых двигателей и ограничения перенапряжений на обмотках двигателей и коммутирующем конденсаторе.Описываемое устройство снабжено релей ным формирователем, причем входы логического блока и блоков синхронизации генератора тактовых импульсов подключены к выходам упомянутого релейного формирователя, вход которого через ограничитель и датчик зо напряжения подсоединен к источнику переменного напряжения. Оно снабжено также триггером запрета рабочих импульсов, причем выход этого триггера подключен ко входу логического блока, связанному со схемами совпадения, подключенными к формирователям управляющих импульсов, открывающим тиристоры рабочих плеч преобразователя, где один из входов триггера подключен к выходу релейного формирователя через схему формирования экспоненциального импульса и размыкающий контакт переключателя режима работы, а второй вход триггера и схемы формирования подключены к положительному полюсу источника, питания через замыкающий контакт переключателя. Устройство содержит также формирователь заднего фронта рабочего импульса, датчик времени с формирователем импульса подзаряда коммутирующего конденсатора, причем выход формирователя заднего фронта рабочего импульса через датчик времени подзаряда и формирователь импульса подзаряда подключен к одному из входов логического блока.3На схемах приняты следующие обозначеция: 1 - 4 - силовые тиристоры, 5 - 6 обратные диоды, 7 и 8 силовые диоды, 9 - коммутирующий конденсатор, 10 - коммутирующий дроссель, 11 - силовой трансформатор, 12 - двигатель с обмоткой возбуждения 13, 14 - датчик цапряжеция, 15 - ограничитель напряжения, 16 - релейцый формирователь, 17 и 18 - блоки синхронизации, 19 - генератор тактовых импульсов, 20 - датчик длительности минимальной паузы, 21 - формирователь начала паузы, 22 - формирователь конца паузы, 23 - регулятор длительности рабочих импульсов, 24 - формирователь заднего фронта рабочего импульса, 25 - датчик времени подзаряда коммутирующего конденсатора, 26 - формирователь импульса подзаряда коммутирующего конденсатора, 27 - триггер запрета рабочих ипульсов, 28 - переключатель режима работы преобразователя, 29 схема формирования экспоненциального импульса, 30 - логический блок, 31 - 36 - логические схемы И, 37 и 38 - логические схемы ИЛИ, 39 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристорцого плеча 1 - 3, 40 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 2 - 3, 41 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристор ного плеча 2 - 4, 40 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 2 - 3, 41 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристорцого плеча 2 - 4, 42 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристорцого плеча 1 - 4.Работает описываемое устройство следующим образом.При подключении питающего напряжения к преобразователю появляется напряжение ца выходе датчика 14. Для получения четких переходов кривой напряжения через нулевое значение и предотвращения насыщения изолировочцых трансформаторов формирователя 16 в цепь включен ограничитель 15 амплитуды напряжения. На выходах релейного формирователя получаются прямоугольные импульсы, изменяющие знак синхронно и синфазцо с питающим напряжением.Отрицательный потенциал, появляющийся поочередно на выходах формирователя 16 подает разрешение то ца одну, то ца другую группу схем совпадения логического блока 30, разрешая тем самым работу формирователей управляющих импульсов тиристорных плеч 1 - 3, 2 - 3, 2 - 4 или 2 - 4, 1 - 4 и 1 - 3 преобразователя,На отрицательном фронте напряжения па выходе формирователя 16 блоком 17 (18) синхронизации формируется положительный экспонецциальцый импульс, обеспечивающий принудительную установку гецератора 19 в состояние, соответствующее началу периода его переключения. Такая корректировка хода генератора 19 осуществляется в начале каждого тюлупериода питающего напряжения, что обе 474897 спечивает симметрию импульсов во время положительной и отрицательной полуволп напряжения,По условию работы преобразователя па переменном напряжении режиму пуска должец предшествовать режим заряда коммутирующего конденсатора 9. Для этого переключатель 28 режима устанавливают в положение Заряд, при этом снимается запрет с входов формирующей схемы 29 и триггера 27 запрета рабочих импульсов, поэтому на первом положительном фронте с правого выхода формирователя 16 схемой формирователя 29 будет сформирован положительный экспопецциальцый импульс, который через замкнутый в положеции Заряд контакт 28 поставит триггер 27 в положение присутствия на его выходе положительного потенциала. Этот положительцый потенциал подает запрет па схемы совпадения 31, 32 и 34, 35, т. е. запрещает открытие тиристорцых плеч 1 - 3 и 2 - 4 преооразователя. Следующая серия импульсов, появляющаяся ца выходе схемы 29, только подтверждает положение триггера 27, что улучшает помехоустойчивость устройства в целом. 5 1 з 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 На положительном фронте с выхода генератора 19 запускается датчик 20 минимальной длительности паузы, в этот момент пачинается подготовка формирователя 22 конца паузы, а с выхода формирователя 21 начала паузы положительный потенциал поступает па вход сброс регулятора 23 длительности рабочих импульсов. При сбросе регулятора 23 па его выходе появляется положительный потенциал, в этот момент отрицательный импульс с выхода формирователя 24 поступает на схемы 33, 34 совпадения, 44 и в зависимости от того, ца которой из цих присутствует отрицательный потенциал формирователя 16, сработает соответствующий формирователь 40 (42) выходных управляющих импульсов. Отпираются тиристорные плечи 2 - 3 (1 - 4), что соответствует началу паузы между рабочими импульсами,По окончании времени минимальной паузы а выходе датчика 20 появляется положительный импульс, на переднем фронте которого формирователь 20 выдает отрицательный импульс на схемы совпадения 32 и 35 логического блока. Однако на выходе этих схем никакого импульса не будет, так как от триггера 27 ца них поступает запрещающий сигнал.Пока переключатель 28 стоит в положении Заряд, ца преобразователь поступают управляющие импульсы только ца тиристорные плечи 2 - 3 (1 - 4), За это время коммутирующий кондецсатор зарядится и будет готов для запи. рапия рабочего тиристорного плеча преобразователя в любой момент изменения положения переключателя 28 режима ца команду Пуск.В положении Пуск переключателя 28 потенциал + Р, подключается ца вход схемы 29, запирает ее, переключает триггер 27 в,поло 474897жение, при котором ца его выхоле присутствует отрицательный потенциал.На схемы совпадения 31, 32, 34, 35 подается разрешение, поэтому формирователь 26 выдает отрицательный импульс на схемы 32 и 35, через схему 37 (38) поступает сигнал ца формирователь 39 (41), что соответствует открытию тиристорных плеч 1 - 3, (2 - 4).В момент появления на выходе формирователя 26 положительного потенциала с е)о инверсного выхода подается сигнал на вход Пуск регулятора 23. При этом на выходе последнего появляется отрицательный потенциал и одновременно начинается отсчет ллительности рабочего импульса. Длительность рабочего импуль:а зависит от величины напряжения, полаваемого на третий вход регулятора 23. По окончании времени рабочего импульса на выходе регулятора 23 появляется полокительный потенциал и формируется импульс конца рабочего цикла формирователем 24. С выхода последнего отрицательный потенциал поступает ца схемы совпадения 33 (36), что соответствует открытию тиристорцых плеч 1 - 3 (2 - 4) и 2 - 3 (1 - 4), С этого момента начинает заряжаться коммутирующий конденсатор от э.л,с. тяговых электродвигателей.Если подзаряжать коммутирующий конденсатор 9 в течение всей, паузы, напряжение ца нем может вырасти выше номинального значения. Для предотвращения таких перенапряжений необходимо в определенный момент открыть тиристорные плечи 2 - 4 (1 - 3) преобразователя, Для этого ца заднем фронте отрицательного импульса с выхода формирователя 24 запускается датчик 25 времени подзаряда конденсатора, и по истечении это;о времени на положительном фронте с его выхода формирователь 26 импульса конца времени подзаряда конденсатора выдает отрицательный импульс ца схемы совпадация 31, 34, срабатывает формирователь 39 (41) 51 открываются тиристорцые плечи 2 - 4 (1 - 3),Серия импульсов, сформированная ца время одного такта 500 гц, повторяется за полупериод 50 гц пять раз. Затем формирователь 16 переключается в следующее состояние, синхронизирует ход генератора 19 и распределяет следующие пять тактов на другое плечо преобразователя, обозначенное в скобках,Предмет изобретения1. Устройство для управления тиристорнымширотно-импульсным преобразователем, со 5 держащее генератор тактовых импульсов,Олок синхронизации, логический Олок со схемами совпадения, датчик цапряжсцця с ограничителем, переключатель режима работы цформирователь управляющих импульсов, о тО л ц ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияк.п.л, и устойчивости преобразователя в работе, оно снабжено релейным формирователем,причем Входы логического Олока и блокоВ синхронизации генератора тактовых импульсов15 подключены к выходам упомянутого релейного формирователя, вход которого через ограничитель ц датчик напряжения,полсоел)гнец кисточнику переменного напряжения,20 2. Устройство по и. 1, отличающеесятем, что, с целью обеспечения запцрацця тцрцсторов в произвольный момент времени в пределах полуперцола сццусоцлальцого напрякеци 51, Оцо сна ожецо трц)тером запрета 5 рабочих импульсов, причем выход этого триггера полключец ко вхолу логического блока, связанному со схемами совпадения, подключенными к формирователям управляющих импульсов, открывающим тцрцсторы рабочих зо плеч преобразователя, гле один цз входовтриггера подключен к выходу релейного формирователя через схему формирования экспоненциального импульса и размыкающий контакт переключателя режима работы, а другой 35 вход триггера и схемы формирования подкл)очен к положительному полюсу источника питаи )ерез замы)а)01 ццй :.Онтакт перекл)о)ателя.40 3. Устройство по и. 1, отл цч а ющсес ятем, что, с целью предотвращения перенапряжений ца нагрузке ц ца коммутирующем конденсаторе, оно снабжено формирователем заднего фронта рабочего импульса, датчиком 45 времени с формирователем импульса ползаряда коммутирующего конденсатора, причем выход формирователя заднего фронта рабочего импульса через датчик времени ползаряда и формироВатель импульса подзар 51 да подклю чен к одному цз входов логического блока.. Сапунова, 2 Изд.901осударственного комите по делам изобретен Москва, Ж, Раушс Тираж 782та Совета Министри и открытийая наб., д. 4/5