Устройство для управления многомостовым тиристорным преобразователем

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 11 Н 02 М 7/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ О ВТОРСНОМ ВИДЕТЕ ЛЬСТ 21) (22) 146) 72) юл. У 19хов и С,А, Крамсковнаучно-исследовательонструкторский нинститут электроский техн возо 27(088.8)ское свидетель Н 02 Р 13/16,н Л.Д. и др. О и эксплуатациво СССР981.бенносэлектро1979,61 79 ти во с. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТ 3564942/24-018.03.8323.05.85. БО.Р, КалабуВсесоюзныйпроектно-кологическийстроения621.34.1, Автор7052, кл.КапустистройстваВЛ 80 Р. М3, рис.(54) 57 УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОМОСТОВЦМ ТНРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее последователь но соединенные измерительный трансФорматорнапряжения,: вход которого предназначен для подключения к сетевому трансформатору, выпрямительный мосг, пороговый элемент, первые К 5-триггер, предварительный Формирователь импульсов и выходной усилител с выводами для подключения к первым .противофазным плечам нерегулируемого 801157 моста преобразователя последовательно соединенные вторые Я 5 -триггерпредварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с выводамидля подключения к вторым противофаз-,:ным плечам нерегулируемого мостапреобразователя, блок фазового управления с выводами для подключения крегулируемому мосту преобразователя,блок синхронизации, выход которогосоединен с синхронизирующим входомканала Фазового управления н вторымвходом первого Р 5-триггера, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения устройства, повышенияточности регулирования и надежностиработы, оно снабжено элементом И-НЕ,подключенным к одному из его входовэлементом НЕ, вход которого подсоединен к выходу первого предварительного Формирователя импульсов, приэтом два других входа элемента И-НЕподключены к выходам первого к 5 триггера и порогового элемента, авыход подсоединен к одному входу. второго 5-триггера, другой входкоторого подключен к выходу блокасинхронизации,55 1 1157 ЬИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может бытьиспользовано для управления многомостовым тиристорным преобразователем, преимущественно на электроподвижном составе переменного тока.Известно устройство для управпения тиристорным преобразователемсодержащее распределитель, выход 10которого является выходом устройства для управления, разделительныйтрансформатор, выход которого подкпючен к входу порогового элемента,элемент И, фазорегулятор 11, 15Однако такое устройство обеспечивает. работу одномостового тиристорного преобразователя и не позволяетуправлять работой многомостовогопреобразователя, 20Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство для управления многомостовым тиристорным преобразователем,содержащее последовательно соединенные измерительный трансформаторнапряжения, вход которого предназначен для подключения к сетевомутрансформатору, выпрямительныйиост, пороговый элемент, первые.119-триггер, предварительный формирователь импульсов и выходнойусилитель с выводами, предназначенными для подключения к первымпротивофазным плечам нерегулируемо 35го моста преобразователя, последовательно соединенные вторые ЙБтриггер, предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения квторым противофазным плечам нерегулируемого моста преобразователя,блок фазового управления с выводами, предназначенными для подключения к регулируемому мосту преобразователя, блок синхронизации,выход которого соединен с синхрониэирующим входом канала фазовогоуправления и вторым входом первогоЮ-триггера 2 1. В известном устройстве измерение величины напряжения на анодах тнристоров второго контура коммутации 1 контур с меньшим напряжением ) и определением момента, когда это напряжение становится достаточным/для их открытия, осуществляются кос" венным путем, для этой цели исполь 31 г эуется включенный в цепь контура с большим напряжением ( первый контур коммутации ) специальный датчик угла коммутации, Датчик содержит трансформатор тока, который нагружен на дроссель большой индуктивности. На его выходе формируются сигналы 4, величина которых пропорциональна иидуктивности 1 дросселя и скорос 31ти изменения точки 0=1. а длительность соответствует величине угла коммутации в контуре с большим напряжением. Импульсы управл ления ао тиристорами в контуре с меньшим напряжением формируются по заднему фронту этих сигналов,Использование специального датчика угла коммутации усложняет и удорожает устройство, а косвенный метод измерения напряжения на анодах тиристоров снижает точность при управлении преобразователем, Так например, после окончания коммутации токов в первом контуре за счет запасенной в дросселе энергии сигнал на входе датчика еще некоторое вр мя продолжает формироваться. В переходных режимах скорость изменения рабочего тоха становится соизмеримой со скоростью изменения тока коммутации, и на выходе датчика формируются ложные сигналы. Аналогичные явления имеют место и при генерации в процессе работы преобразователя высокочастотных гармонических составляющих. Несоответствие между моментом формирования импульсов управления и моментом, когда анодНое напряжение нарастает до величины включения, приводит либо к снижению энергетических показателей, либо к нарушению нормальной работы параллельно последовательных групп тиристоров преобразователя. Кроме того, амплитуда сигналов на выходе датчика угла коммутации существенным образом заивсит от скорости протекания процессов коммутации токов и при малых углах управления или искажениях переднего фронта кривой питающего напряжения может оказаться недостаточной для правильной работы устройства. Наоборот, в аварийных режимах амплитуда и длительность сигналов на выходе датчика угла коммутации резко возрастает, что3 , 11576может привести к выходу из строяэлементов схемы устройства.Цель изобретения - упрощениесхемы, повьпвение надежности и точности регулирования, 5Поставленная цель достигаетсятем, что устройство, содержащееепоследовательно соединенные измерительный трансформатор. напряжения,вход которого предназначен для Оподключения к сетевому трансформатору, выпрямительный мост, пороговый элемент, первые Р 5 -триггер предварительный формирователь импульсови выходной усилитель с выводамидля подключения к первым противофазным плечам нерегулируемого мостапреобразователя, последовательносоединенные вторые Й 5-триггер,предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель свыводами для подключения к вторымпротивофазным плечам нерегулируемого.моста преобразователя, блок фазовогоуправления с выводами для подключения к регулируемому мосту преобразователя, блок синхронизации, выходкоторого соединен с синхронизирующимвходом канала фазового управления ивторым входом первого ЙВ -триггера30снабжено элементом И-НЕ, подключенным к одному из его входов элементов НЕ, вход которого подсоединен квыходу первого предварительногоформирователя импульсов, при этомдва других входа элемента И-НЕ подключены к выходам первого Р 5-триггера и порогового элемента, а выходподсоединен к одному входу второгоЙ 5-триггера, другой вход которогоподключен к выходу блока синхронизации.На фиг.1 приведена блок-схемапреобразователя и предлагаемогоустройства; на фиг. 2 - диаграммынапряжений на выходах. элементовсхемы устройства до появлениятока нагрузки;, на фиг, 3 - диаграммы напряжений на выходах элементовсхемы устройства при наличии токанагрузки.Я.Иногомостовой тиристорныйпреобразователь 1 подключен ксекционированной вторичной обмоткесилового трансформатора 2.Преобразователь 1 имеет нерегулируемую плечи 3-6 ) и регулируемую(плечи 7 и .8 ) ступени и нагруженна тяговый двигатель 9.г 31 фУстройство для управления многомостовым преобразователем содержитподключенный к тяговой обмотке не-.регулируемой ступени измерительныйтрансформатор 10 напряжения, выходкоторого через выпрямительный мост11 и пороговый элемент 12 соединенс одним иэ входов К 5 -триггера 3и элемента И-НЕ 14. Второй входК 5-триггера 13 подключен к выходублока 15 синхронизации, Выход блока15 синхронизации соединен, крометого, с синхронизирующим входомблока 6 фазового управления, имеющего выводы для подключения к тиристорам регулируемой ступени (плечи7 и 8 ) преобразователя 1, и к одномуиз входов второго Я 5-триггера 17,Выход К 5 -триггера 13 соединен сдругим входом элемента И-НЕ 14, атакже через предварительный формирователь 18 с входом выходногоусилителя 19, имеющего выводы дляподключения к плечам 5 и 6 преобразователя 1, и вхшом элемента НЕ20выход которого соединен с третьимвходом элемента И-НЕ, Выход эле-;мента И-НЕ 14 подключен к входу К 5 триггера 17, который через предварительный формирователь 21 импульсовсоединен с входом имеющего выводыдля подключения к плечам 5 и 6 преобразователя 1. выходного усилителя.Устройство работает следующимобразом.В соответствующей фазе с питающимнапряжением О на плечи 7 и 8 пре- .образователя 1 подаются регулируемые по фазе а импульсы управления О, которые формируются блоком16 фазового управления (фиг. 1 и2),Питающее напряжение О, черезизмерительный трансформатор 10 ивыпрямительный мост 11 подается навход порогового элемента 12, порогсрабатывания которого соответствуетнапряжению включения .силовых тирис-торов преобразователя .Выходные сигналыпороговогоэлемента 12 подаются йа вход ЙЗтриггера 13 и элемента И-НЕ 14.,йб-триггер 13 запускается переднимфронтов сигнала О и выключаетсятолько при подаче на его второйвход синхрониэирующего импульса свыхода блока 15 синхронизации, кото-,рый в момент перехода питающегонапряжения О через ноль. На выходе1-триггера 13 формируются импульсыпрямоугольной формы О, переднийфронт которых совпадает с моментомпервого за полупериод срабатыванияпорогового элемента 12.й 5, -триггер 3 защищает схему отформирования ложных сигналов,обусловленных амплитудными искажениями питающего напряжения О, прикоторых пороговый элемент 12 можетсрабатывать несколько раз в течениеполупериода (фиг. 3 ).Выходные сигналы О 85-триггера13 подаются на один из входов элемента И-НЕ 14 и на предварительный формирователь 18 импульсов.На его выходе формируются импульсыО малой длительности, совпадающиепо фазе с передним фронтом выходныхсигналов О и соответствующие имминимальному углу управления с (фиг.2),Выходным усилителем 9 эти импульсы преобразуются по амплитуде идлительности до величины О, необходимой для включения параллельнопоследовательных групп силовых тирисгоров, а затем распределяются поплечам З.и 4 преобразователя 1 всоответствии с фазой питающего напряжения О,Одновременно с этим выходные импульсы предварительного формирователя 18 после инвертирования элементомНЕ 20 ( О ) подаются на вход элемента И-НЕ 14, где они сравниваются свыходными сигналами О йэ-триггера 13и О порогового элемента 12.Результирующие сигналы Ое сравнения напряжения О, О и О с выхода элемента И-НЕ 4 подаются на первый входЙ 5-триггера 17, на второй вход которого поступают сигналы с выхода блока 15 синхронизации. Й 5 -триггер 17запускается при появлении на его первом входе нуля напряжения (логический нОн ), а выключаются при появлении логического 0" на втором входе. Лри отсутствии коммутации токов по плечам преобразователя 1 (исходное состояние схемы ) 15-триггер 17 срабатывает в момент появления нуля в напряжении Ое, что совпадает с формированием заднего фронта сигналов О на выходе предварительного .Формирователя 18 импульсов (фиг.2), Возвращается Ь-триггер 17 в исходное положение синхроимпульсомс выхода блока 5 синхронизации вмомент равентсва нулю питающегонапряжения О, т.е. в 7, . На его5 выходе кажцый полупериод формируетсясигналы Оэ прямоугольнои формы, которые подаются на предварительныйформирователь 21 импульсов,где по их переднему фронту формиО руются импульсы О, малой длительности, Выходным усилителем 22 этиимпульсы преобразуются по амплитудеи длительности до величины О,необходимой для включения параллель 5 но-последовательных групп силовыхтиристоров, а затем распределяютсяпо плечам 5 и 6 преобразователя1 в соответствии с фазой пи ающегонапряжения Ц , Фаза с. переднего3 фронта импульсов О задержана поотношению к импульсам ), с фазойЫ на величину длительности Т выходных сигналов О предварительногоформирователя 18 ймпульсов.25 После подачина соответствующиеплечи преобразователя 1 импульсов. ОгОс и О,с фазами сберегопоявляется ток нагрузки, величи-.на которого регулируется путем нзЗО менения момента формирования сигналов Ог на выходе блока 16 Фазовогоуправления, В кривой питающего напряжения,О появляются провалы, обусловленные коммутацией токов поплечаМ преобразователя, Предположим,что в рассматриваемый момент времениоткрыты 7-е и 4-е плечи преобразователя 1. Когда напряжение О достигает величины, достаточной дляоткрытия тиристоров, включается по 46роговыи элемент 2, срабатываетдтриггер 13 и элементы 18 и 9 форми-,руют импульс управления с фазойкоторый поступает на третьеплечо преобразователя, Начинается4коммутация токов между этим и седьмым плечом, В момент начала коммутации питающее напряжение О,резко уменьшается, и пороговыйэлемент 12 выключается. Время, втечение которого пороговый элемент12 находится во ключенном состояниипосле срабатывания, много меньшевремени Т , соответствующего задерж.ке сигналовО 1,. равной длительности55выходных сигналов О предварительного формирователя 8 импульсов.Повторное за полупериод срабатывание порогового элемента 12 проис57 б 31 8повышения точности измерения величины напряжения на анодах силовыхтиристоров в момент подачи импульсов управления,на их управляющие переходы, повышается защищенность схемыустройства от ложных срабатыванийв переходных режимах и при генерации высокочастотных составляющих,так как вместо дифференцирующих1 О элементов в контуре измерения углаиспользуется прямой способ измеренияанодного напряжения,на анодах вступающих в работу тиристоров преобразователя,ходит только после окончания коммутации токов в контуре с большим напряжением ( плечи 3 и 7 ), когда питающее напряжение О вновь нарастает .до величины, достаточной для включения силовых тиристоров. В соответствии с этим при сравнении сигналов О , 01 и О на выходе элемента И-НЕ 14 логический "О" формируется с задержкой, Величина. этой задержки равна длительности угла коммутации , в контуре с большим напряжением.Тем самым включение Й 5 -триггера 17 задерживается до момента, когда питающее напряжение вновь станетравным величине, достаточной для включения тиристоров, т.е. на время коммутации р. По фронту выходных ; сигналов О йЭ -триггера 17 формирователь 21 й выходной усилитель 22 формируют импульс управления О с фазой соз фиг. 3 , который подается иа плечо 6 преобразователя.В предлагаемом устройстве по сравнению с известным улучшаются энергетические показатели и надежность работы преобразователя эа счет 15 Независимо от величины минимального угла включения тпристоровнерегулируемого моста преобразователя обеспечивается надежное форми рование задержанных на угол коммутации в контуре с большим напряжением импульсов управления, отсутствует опасность выхода иэ строяэлементов схемы устройства при ЙЗ аварийных режимах в силовой цепипреобразователя, путем упрощениясхемы снижается стоимость устройства.1157631 Составитель С, ЛуэановРедактор Р, Цицика Техред М.Надь Корректор Г. Реюетник ПодписнССР д. 4/5 11 атент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Фили э 3388/52 Тираж 646 ВНИИПИ Государственного к по делам иэобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш