Устройство для управления многомостовым тиристорным преобразователем

(191 ч АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВ ГОСУДАРСТЭЕНН 111 Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВ(71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.С.Елсуков, О.Р.Калабухов и В.А.Малютин(56) Электровод ВЛ 80 . - Руководство по эксплуатации. М.: Транспорт, 1985, с. 77, с. 110.Авторское свидетельство СССР В 1001841, кл. Н 01 В 13/16, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОМОСТОВЫМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - снижение энергопотребления. Устройство содержит силовой инвертор 1, силовой трансформатор 2, обмотку 4 возбуждения тягового двигателя, выпрямитель 5, блоки 12 и 13 фазового управления и выпрямителем и инвертором, выходами подключенные соответственно к управляющим входам выпрямителя и предбразователя, задатчик 24 напряжения управления, состоящий из источников 25 и 26 опорного напряжения, первый из которых подключен к блоку 12, а второй - к первому входу блока 27 сравнения, выход которого подключен к входу интегратора 28, выход которого подключен к управляющему входу блока 13 фазового управления инвертором, датчик 29 выходного напряжения инвертора, подключенный к второму входу блока 27 сравнения, Принцип действия устройства основан на функционировании угла опережения Е противоЭДС трансформатора и тока (потока) возбуждения тягового дви.гателя путем изменения фазы импуль- С сов управления, которые формируются устройством управления на выходах блоков 12 и 13; 4 ил. 1 вай Ю51 О15 Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике; и может быть исполь зовано для управления работой инвертора (тиристорного преобразова" теля в инверторном режиме) на электроподвижном составе (ЭПС) переменного тока с рекуперативным торможением.Цель изобретения - снижение энергопотребления.На фиг.1 представлена блок-схема устройства для управления многомостовым тиристорным преобразователем; на фиг.2 - схема блока фазового управления; на фиг.3 - принципиальная схема фиксатора уровня; на фиг.4 - укрупненная функциональная схема устройства. Многомостовой тирйторный преоб, разователь 1 подключен к секциониро ванной вторичной обмотке силового, трансформатора 2. Инвертор 1 нагру жен на тяговый двигатель 3 с неза. висимым возбужденем, обмотка 4 возбуждения которого питается от выпрямителя 5. Устройство управления преобразователем и выпрямителем содержит датчик 6 угла осчовной коммутации и регулятор 7 угла опережения,состоящий из компаратора 8, подключенного инверсным входом к выходу)сумматора 9, один из входов которого 1соединен с выходом синхронизированного сетью генератора 10 пилообразного напряжения, прямым входом к выходу логического элемента 11 НЕ,вход которого является одним из входов регулятора 7 угла опережения иподключен к выходу датчика 6 угла ос-.новной коммутации, а выход компаратора 8, являющийся выходом регулятора 7 угла опережения, подключен кодному из управляющих входов инвертора 1, блоки 12 и 13 фазового управления соответственно выпрямителем иинвертором, выходы которых подключены соответственно к управляющему входу выпрямителя 5 и к другому управляющему входу инвертора 1, два фиксатора 14 и 15 уровня, блок 16 управления регулятором, состоящий изпоследовательно соединенных логического элемента 17 НЕ и фильтра 18 .низкой частоты, выход которого является выходом блока 16 управления регулятором и подключен к .другому вхо 25 30 35 40 45 50 55 ду сумматора 9 входящего в составрегулятора 7 угла опережения, задатчик 19 угла запаса, состоящий из компаратора 20, инверсный вход которогоподключен к выходу синхронизированного сетью генератора 21 пилообразного напряжения, прямой вход - к выходу. источника 22 напряжения смещения, а выход компаратора 20 являетсявыходом задатчика 19 угла запаса иподключен к одному иэ входов логического элемента 23 И, который другим своим входом подсоединен к выходу датчика 6 угла основной коммутации, выходом - к входу логического элемента 17 НЕ, входящего в составблока управления регулятором, и к входам фиксаторов 14 и 15 уровней,выходы которых подключены соответственно к первым входам блоков 13 и 12 фазового управления, задатчик 24 напряжения управления, состоящий издвух источников 25 и 26 опорного на.пряжения, блок 27 сравнения, интегратор 28 и датчик 29 выходного напряжения преобразователя 1, причемблок 27 сравнения подключен инвертирующим входом к выходу датчика 29выходного напряжения ннвертора 1,неинвертирующим входом к выходу источника 26 опорного напряжения, входящего в состав задатчика 24 напряжения управления, выходом через инвертор 28 к второму вход, блока 13фазового управления инвертором 1, авыход источника 25 опорного напряжения, входящего в состав задатчика24 напряжения управления, подсоединен к второму входу блока 12 фазового управления выпрямителем 5. Блокифазового управления 12 и 13 состоятиз компаратора 30, подключенного инверсным входом к выходу сумматора31, один из входов которого соединенс выходом синхронизированного сетьюгенератора 32 пилообразного напряжения, другой вход сумматора 31 ипрямой вход компаратора 30 являютсясоответственно первым и вторым входами блока фазового управления, а выходы компараторов, входящих в составблоков фазового управления 12 и 13,являются их выходами. фиксаторы 14,15 состоят из последовательно соединенных диода 33 и интегрирующей КСцепи 34, выход которой нагружен нарезистор 35 и является выходом фиксатора уровня, а входами фиксаторов5 156 уровней являются аноды диодов, входящих в состав Фиксаторов уровней.На фиг.4 через 1-5 обозначены те же элементы, что и на Фиг,1; через 6 и 7 - блоки фазового управления соответственно выпрямителем и инвертором, 8 - задатчик напряжения управления, 9 и 10 - источники опорного напрчжения, 11 - блок сравнения, 12 - интегратор, а 13 - датчик выходного напряжения инвертора.Устройство работает следующим образом.Регулирование величины угла опережения р преобразователя, противо- ЭДС трансформатора и тока (потока) возбуждения тягового двигателя осуществляется путем изменения фазы импульсов управления, которые Формируются на выходах соответственно регуляторов блоков 12 и блока 13.По сигналу с задатчика 24 заданное значение выходного напряжения инвертора 1 поступает на первый вход блока 27 сравнения, где сравнивается с сигналом, пропорциональным истинному значению выходногЬ напряжения и поступающим на второй вход блока 27 сравнения с выхода датчика 29 выходного напряжения инвертора. На выходе блоха 27 сравнения выделяется сигнал ошибки и поступает на интегратор 28, где преобразуется в. сигнал, равный интегралу от ошибки, Выходной сигнал интегратора 28 поступает на один из входов блока 13 Фазового управления, который формирует на своем выходе импульсы напряжения для открытия тиристоров инвертора 1.Одновременно с этим на выходе датчика б формируются импульсы прямоугольной формы, длительность которых равна длительности основной коммутации токов в преобразователе, Указанные импульсы поступают на входы элемента И 23 и регулятора 16. На выходе регулятора 7 формируются импульсы напряжения с фазой р= 3+ у .Кроме того, если поступающие на один из входов элемента 23 выходные импульсы датчика б совпадают по времени с импульсами, которые равны по длительности заданному значению угла запаса Р и поступают с выхода задатчика 19 на другой вход элемента 23, то на выходе последнего формируется и затем поступает на входы фиксаторов 14 и 15 уровня и блока управле 1179 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ния регулятором серия прямоугольныхимпульсов. При поступлении на входыфиксаторов 4 и 15 серии импульсовпрямоугольной формы за время импульса абсолютная величина напряженияна их выходах увеличивается пропорционально длительности входных импульсов с малой постоянной времени,а за это время паузы медленно снижается, При поступлении сигналов навход блока 16 его выходное напряжениемедленно увеличивается, увеличиваятем самым угол опережения р, Формируемый регулятором 7, а при отсутст-вии входных импульсов так же медленно уменьшается. При этом скоростьизменения напряжения на выходе блока16 много меньше скорости изменения(увеличения по абсолютной величине)отрицательного напряжения на выходахФиксаторов 14 и 15.Следовательно, напряжение на выходе блока 16 компенсирует статическуюпогрешность регулирования угла опережения р при постоянстве угла запаса и не оказывает влияния на динамические свойства регулятора 7, фиксаторы 14 и 15 уровня вступают в работуи их выходные сигналы воздействуютна первые входы блоков 12 и 13 фазового управления только при действиивозмущающих воздействий, когда скорость изменения угла основной коммутации у становится больше скоростирегулирования угла опережения 3 . Вэтом случае пропорционально длительности входных импульсов изменяетсявеличина выходных напряжений фиксаторов 14 и 15, а следовательно, ифаза импульсов управления тиристорами на выходеблоков 12 и 13, котораяменяется пропорционально разностискоростей изменения углов основнойкоммутации и опережения, При этомрезко увеличивается противо-ЭДСтрансформатора, а также уменьшаютсяток возбуждения и скорость его изменения, В этом случае не только обеспечивается коммутационная устойчивость преобразователя при наличиисильных возмущающих воздействий, нои значительно снижаются скоростинарастания тока возбуждения и инвертиругмого тока, а значит и скоростьизменения тормозного усилия,В установившемся режиме статическая погрешность регулированияугла опережения р при постоянствеугла запаса равна нулю и жесткость тормозных характеристик остается максимальной.Таким образом, цель изобретения достигается эа счет того, что усло 5 вие электрической устойчивости инвертора в устройстве не зависит от величины активного сопротивления цепи нагрузки инвертора, Поэтому ста 1 О билизирующий резистор иэ цепи нагрузки инвертора можно исключить и снизить энергетические потери, повысив, тем самым, энергетические показатели ЭПС.15Технико-экономическая эффективность от применения данного устройствадля управления многомостовым тиристорным преобразователем заключается в снижении энергопотреблечияП путем исключения лз цепи якорной об, мотки двигателя стабилИзирующего резистора и повюпении за счет этого КПД н процента возврата активной энергии в контактную сеть.ФО рм 5;ла изобретенияУстройство для управления много=",11 мостовым тиристорным преобразователем, содержащее датчик угла основ" ной коммутации и регулятор угла Оп: режения состоящий из компарятора подк 11 юченного инверсным входом к выходу сумматора, один из входов ко." торого соединен с выходом синхрони. зированного сетью генератора пилообразного напряжения, а прямым входом: к выхопу логического элемента НЕ,1 г 1 вход которого является одним из дов регулятора угла опережения и подключен к выходу датчика угла основнс 1 коммутации, а выход компаратора явл 51 ющийся выходом регулятораЙ; угла опережения, подключен к клемме для входов преобразователя, блоки фазового управления выпрямителем и инвертором, каждый из которых состоит из ко 1 я 1 аратора подключенного 11 Н-5 О версным входом к выходу сумматора, один из входов которого соединен с выходом синхронизированного сетью генератора пилообразного напряжения, другой вход сумматора и прямой вход компаратора являются соответственно первым и вторым входами блока фазового управления, а выходы компараторовявляются выходами блоков фазовогоуправления и подключены соответственно к клеммам для подключения управ=ляющего входа выпрямителя и к клем."мам для подключения управляющеговхода инвертора, два фиксатора уровня,состоящие из последовательно соединенных диода и интегрирующей КСцепи, выход которой подключен к резистору и является выходом фиксаторауровня, а входами фиксаторов уровнейявляются аноды диодов, блок управления регулятором, состо 51 пий из последовательно соединенных логическогоэлемента НЕ и фильтр 1 изкой частоты, выход которого является выхсдомблока управления ре улятором и подключен к другому входу сумматора б О=ка регулятора угла опееления зссдатчик.угла запаса сосО 5(п 1 ий из комп:ратора, инверсный вход кстоОГО НОключен к выходу синхронизированногосетью генератора п 1 о 1 ОО(разного напряжения, прямой вход " к выходу испо,:ника напряжения смещения . я ьл(одкомпаратора яэ 1 яется вы 1(О.ом зада :.ка угла запаса и 1 одключен 1( Од 1 о.".из входов 3 огическ 010 элемента 11 1.:сторый другим с.воим входо; подсоединенк выходу датчика уг 11 а Основной коммутации, вькадом - к входу логнчесКОГО элемента НЕ бло 1(а у 11 радле.":.ярегулятором и к входа. фнксаторс:уровнейвыходы которых ло 11(11 ю.;1.соответственно к нервем лходам блс.:ков фазового 5 правлени 51 1 ыггр 51 ми 1 нверторои н задатчнк цг.р.;",ен;,5 правления ссста 5111111 й з вл; 5,1 ИКОН ОПОРНОГО 112 ПО 51(ен 5 1 Ь 1 х О 0 Яного из которых падя. ючен : с",О:;входу блока фазового управпрямителем О т л н . а р,;тем что с 1 е 1 ью снияГ: 11 я; 11 с.11 Опотребления, Оно с 11 Об 5(ено бло(омсравнения, интегратором и,;атчи 1(сс:выходного напряжения инвср; с 1, .чем блок сравнения пддклю е;111,ртирующим входом к выхо,: 111. (1 1.=ходного напряжения .нлертор(1, 1:е 1 -.вертиру 1 ящим входом к выходу дГОГО истОчникв ОПОрного на 11 ряен;:.задатчика напряжения 5 правления ввыходом через инвертор " к в,-.входу блока фазОВ 01 О 55 пр 11 лс 1;115вертором.561179 Составитель Е,КалинкинТехред Л.Олийнык Корректор В,Кабацнй тор М.Товти Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Умгоро Гагарина, О 1 аказ 983 Тираж 496 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС3035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5