Устройство для переключения ступени многомостового тиристорного преобразователя

(71) Всесоюзный аучно-исследователь ский проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения(56) Авторское свидетельство СССР В 849409, кл. Н 02 М 7/00, 1979.Авторское свидетельство СССР У 1264277, кл. Н 02 М 7/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТУПЕНЕЙ МНОГОМОСТОВОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления многомостовым выпрями- тельно-инверторным тиристорным преобразователем электроподвижного состава. Цель изобретения - повышение коэффициента мощности и более полное использование мощности силового ние 22. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР трансформатора. Цель достигается за счет уменьшения величины начального угла открытия тиристоров при перехо-, де в следующую зону регулирования, .При увеличении напряжения питания преобразователя и при выполнении ус", ловия Ы.,КФ, где снО, - минимальный угол открытия тиристоров первой зоны регулирования, М , - регулируемый угол открывания тиристо-, ров первой зоны регулирования, угол коммутации, синхронный триггер 18 формирует сигнал перехода о 0 причем о с К . На распределитель 12 импульсов продолжают поступать импульсы К 0, до тех пор, пока ср,)ощ, Я Как только К р,К 0, на выходе элемента И-НЕ 2 я 3 ормнруется снтнап, пе- Щ реключаюший триггеры 25 и 26 в проти-воположное состояние и запрещает прохождение импульсов о 0, через эле-. мент И-НЕ 24 и разрешает прохожде импульсов с 0 через элемент И-НЕ 2 ил. вейьРьИзобретение относится к электро- . технике, в частности к преобразовательной технике, и может быть применено для управления работой многомос тового выпрямительно-инверторного тиристорного преобразователя, используемого в электропроводе с многоступенчатым регулированием напряжения на нагрузке, преимущественно на 10 электрическом транспорте. Цель изобретения - повышение коэффициента мощности преобразователяболее полное использование мощностисилового трансформатора.На фиг,1 приведена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг. 2 -временная диаграмма напряжения, поясняющая работу устройства,Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорногопреобразователя содержит формирователь 1 опорных импульсов, первый фазосдвигающий элемент 2, второй фазосдвигаюший элемент 3, третий фазосдвигающий элемент 4, блок 5 синхронизации, входы которых предназначеныдля подключения к напряжению сети.Выход блока 5 синхронизации подключен 30к первому входу первого триггера сраздельным запуском 6, второй входкоторого соединен с выходом первогоэлемента И-НЕ 7, первый вход которогосоединен с входом одновибратора 8.Выход одновибратора 8 подключен к второму входу первого элемента И-НЕ 7,третий вход которого через первыйэлемент НЕ 9 и датчик угла коммутации 10 предназначен для подключенияк силовой цепи многомостового тиристорного преобразователя 11. Выходпервого фазосдвигающего элемента 2соединен с пятым входом распределите;ля 12 импульсоВ Вторым ВхОДОм Второ 45го элемента И-НЕ 13 и через второйэлемент НЕ 14 со вторым входом третьего элемента И-НЕ 15. Первый входтретьего элемента И-НЕ 15 через первый элемент 16 задержки соединен со50вторым выходом первого триггера сраздельным запуском 6, первый выходкоторого подключен к первому входу .второго элемента И-НЕ 13. Выход второго элемента И-НЕ 13 соединен с первымвходом второго триггера с раздель 55ным запуском 17, второй вход которогосоединен с выходом третьего элементаИ-НЕ 15. Первый,и второй выходы триггера 17 соединены соответственно совторым и третьим входами первого синхронного,триггера 18, первый входкоторого соединен с выходом третьегофазосдвигающего элемента 4. Первый ивторой выходы первого синхронноготриггера 18 соединены соответственнос третьим и четвертым входами распределителя импульсов 12, второй входкоторого соединен с выходом второгофазосдвигающего элемента 3. Выходраспределителя 12 импульсов черезблок 19 усилителей соединен с управляющими электродами тиристоров многомостового тиристорного преобразователя 11, силовая цепь которого подключена к выходу тягового трансформатора 20. Вход второго элемента 21 задержки соединен с выходом формирователя 1 опорных импульсов, вторым входомчетвертого элемента И-НЕ 22 и входомтретьего элемента НЕ 23, выход которого подключен к первому входу пятогоэлемента И-НЕ 24, второй вход которого подключен к выходу первого фазосдвигающего элемента 2. Выход пятогоэлемента И-НЕ 24 соединен с первымвходом третьего триггера с раздельнымзапуском 25, второй вход которогоподключен к выходу третьего элементаИ-НЕ 15, Первый и второй выходы триггера 25 соединены соответственно спервым и вторым входами второго синхронного триггера 26, третий входкоторого подключен к выходу третьегофазосдвигающего элемента 4, Первыйи второй выходы второго синхронноготриггера 26 соединены соответственносо вторым входом шестого элемента ИНЕ 27 и первым входом четвертого элемента И-НЕ 22. Выход второго элемента 21 задержки подключен к входуодновибратора 8 и первому входу шестого элемента И-НЕ 27, выход которогосоединен с первым входом седьмогоэлемента И-НЕ 28, второй вход которого подключен к выходу четвертогоэлемента И-НЕ 22. Выход седьмогоэлемента И-НЕ 28 соединен с первымвходом распределителя 12 импульсов.Нагрузкой преобразователя являетсядвигатель 29 постоянного тока. Устройство работает следующим образом.В начале каждого полупериода выходного напряжения тягового трансформатора 20 формирователь 1 опорных им4730411 О пульсов Формирует импульс 1., с Фазойс помощью второго элемента 21 задержки осуществляется Фазовый сдвиг этого импульса, поэтому фаза оо, его выходного импульса больше фазы М Величина Фазы с выбирается такой, чтобы при этом анодное напряжение тиристоров многомостового тиристорного преобразователя 11 на первой зоне регулирования было достаточным для их надежного включения, С помощью датчика 10 угла коммутации, первого элемента НЕ 9, одновибратора 8, первого элемента И-НЕ 7, первого с раздельным запуском триггера б (Фиг.2) осуществляется селективное суммирование импульсов Г, и 0 о . Фаза импульса Г 6, Формируемая на первом выходе первого триггера с раз дельным запуском 6, равна сумме фазы оС, и ", В каждый полупериод выходного напряжения силового трансформатора 20 тиристоры многомостового тиристорного преобразователя 11 открываются в начальной Фазе с 0, и регулируемой К 1, поэтому датчик 1 О угла коммутации за тот же промежуток времени выдает импульсы По (Фиг.2)длительностью, формируемые от3 / и импульсов осо, и длительностью формируемые от импульсов ЖР, , Длительность импульсови " равна времени коммутации соответствующих тиристоров многомостового тиристор 35 ного преобразователя 11, Импульсы 1 первого Фазосдвигакщего элемента 2 засинхронизированы напряжением сети, а их фаза Ы, при изменении напряже 1ния управления изменяется от максимального до О, так как данный элемент имеет обратную Фазовую характеристику. На выходе второго элемента И-НЕ 13 формируется импульс "О" приФвыполнении условия Ы р, (оФ5 С помощью этого импульса происходит переброс из одного состояния в другое второго триггера с раздельным запуском 1, а затем и первого синхронного триггера, Выходные импульсы триггера 18 являются командой перехода с пер" вой зоны на вторую, На выходе третьего элемента И-НЕ 15 с помрщью первого элемента 16 задержки и второго элемента НЕ 14 Формируется сигнал лог. "0" при выполнении условия Ы., ЪфЕо, + ++ Ь , где Ь - Фазовый сдвиг импульса с., +; заданный первым элементом 16 задержки. Лалее этот сигнал лог. "0" используется для переброса второго триггерас раздельным запуском 17, а затем ипервого синхронного триггера 18. Таким образом Формируется обратныйпереход со второй на первую зону, Син -хронизация работы первого синхронноготриггера 18 осуществляется с помощьютретьего Фазосдвигающего элемента 4.Первый элемент 16 задержки задает ко-.эффициент возврата устройства припереходе с первой зоны на вторую иобратно и, тем самым, исключается режим звонковой" работы устройства,который мог происходить при асимметрии выходных импульсов первого Фазосдвигающего элемента 2. Блок 5 синхгронизации формирует импульсы с Фазой,равной Фазе перехода выходного напряжения силового трансформатора 20через нуль. Сигнал с выхода блока 5синхронизации подается на первый вхЬдпервого триггера с раздельным запуском 6.Таким образом, при выполнении условия Ы,( с о, +первый синхронный триггер 18 Формирует сигнал перехода с первой эоны регулирования на вторую. Однако на распределитель 12 импульсов будут продолжать поступать импульсы о(01, так как вторые входы шестого элемента И-НЕ 27 и седьмого элемента И-НЕ 28 при этом поданы раз решающие сигналы лог. "1", Разрешение на прохождение импульсов оо, будет существовать до тех пор, покавыполняется условие о,Ыо, Как толькоЮ Р,оо, на выходе пятого элемента И-НЕ 24 формируется сигнал лог. "0", который перебросит третий триггер с раздельным запуском 25, азатем и второй синхронный триггер 26 1в противоположное состояние. Указанный триггер запретит прохождение импульсов о 0, через шестой элемент И-НЕ 27 и разрешит прохождение импульсовчерез четвертый элементИ-НЕ 22. Таким образом, при Ыр,со на вход седьмого элемента И-НЕ 28, а затем и на первый вход распределителя12 импульсов подается сигнал о при обр,о. на указанные элементы (см, Фиг.2) будет подан сигнал о Обратный процесс запрещения од и разрешения М , происходит синхронно с обратным переходом со второй зоны1 на первук, т.е. при о, о++ Ь .При этом на выходе третьего элементаи иИ-НЕ 15 формируется сигнал лог. 0который возвращает в исходное состояние третий триггер с раздельным запусБком 25, а затем и второй синхронныйтриггер 26 и тем самым происходитзапрет прохождения импульсов М, иразрешение импульсов со,.10Распределитель 12 импульсов, который может состоять, например, из элементов И-НЕ, с помощью сигналов первого синхронного триггера 18 распределяет импульсы Ыр Ори ю 001, или 15 о через блок 19 усилителей по управ-. ляющим цепям соответствующих тиристоров многомостового тиристорного пре-образователя 11. Таким образом осуществляется плавное регулирование выходного напряжения указанного преобразователя. Источником питания данного преобразователя является силовой трансформатор 20.25Формула изобретения Устройство 1 для переключения ступе.с ней многомостового тиристорного преобразователя, содержащее формирователь опорных импульсов, три фазосдвигаюших элемента, блок синхронизации, входы которых объединены и предназна" чены для подключения к напряжению сети, выход блока синхронизации подключен к первому входу первого триггера с раздельным запуском, второй вход которого соединен с выходомпервого элемента И-НЕ, соединенного первым входом с входом одновибратора, 40 вторым входом - с его выходом, а тре" тий вход предназначен для подключения к силовой цепи многомостового тиристорного преобразователя через первый элемент НЕ и датчик угла коммутации, 45 выход первого фазосдвигающего элемента соединен с одним из входов распределителя импульсов, с вторым входом второго элемента И-НЕ и через второй элемент НЕ - с вторым входом третьего элемента И-НЕ, первый вход которого через первый элемент задержки соединен с вторым выходом первого триггера с раздельным запуском, подключенного первым выходом к первому входу второго элемента И-НЕ, соединенного выходом с первым входом второго триг гера с раздельным запуском, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И-,НЕ, первый и второй выходы второго триггера соединены соответственно с вторым и третьим входами первого синхронного триггера, первый вход которого соединен с выходом третьего фазосдвигающего элемента, а первый и второй выходы первого синхронного триггера соединены с соответствующими входами распределителя импульсов, следующий вход которого соединен с выходом второго фазосдвигающего элемента, а выход распределителя импульсов через блок усили- . телей предназначен для подключения к управляющим электродам тиристоров многомостового тиристорного преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повышения коэффициента мощности, более полного использования мощности силового трансформатора, оно снабжено третьим элементом НЕ, четвертым - седьмым элементами И"НЕ, третьим триггером с раздельным запуском, вторым синхронным триггером, вторым элементом задержки, причем вход последнего соединен с выходом формирователя опорных импульсов, вторым входом четвертого элемента И-НЕ и через третий элемент НЕ - с первым входом пятого элемента .И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу первого фазосдвигающего элемента, а его выход соединен с первым входом третьего триггера с раздельным запуском, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента И-НЕ, а его выходы соединены с первым и вторым входами второго синхронИЬго триггера, третий вход которого подключен к выходу третьего фаэосдвигающего элемента, первый и второй выходы второго синхронного триггера соединены соответственно с вторым входом шестого элемента И-НЕ и первым входом четвертого элемента И-НЕ, выход второго элемента задержки подключен к входу одновибратора и через шестой и седьмой элементы И-НЕ - к первому входу распределителя импульсов, а выход четвер- тога элемента И-НЕ подключен к второму входу седьмого элемента И-НЕ,