Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя

СНИХсних СООЭ СОВЕТСОЦИАЛИРЕСПУБЛИ 93 (И. 2 а) 4 Н 02 М 7/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМ,Ф СВИ ЛЬСТВУ научно-исследовано-конструкторскийй институт электрохов и А. Г. Журавлев(088.8)видетельство СССР02 Р 13/16, 1979.детельство СССР02 Р 13/16, 1981.ПЕРЕ КЛЮЧЕ НИЯТОВОГО ТИРИСТОРНОГОСУДАРСТВЕНКЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯСТУПЕНЕЙ МНОГОМОСГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ57) Изобретение относится к электротехнике и может быть примененодля управления многомостовым выпрямительно-инверторным тиристорнымпреобразователем. Целью изобретенияявляется повышение надежности и повышение устойчивости работы. Фазосдвигающий элемент 2 первой ступени А регулирования формирует импульсы синхронно с напряжением сети, Регулировка фазы импульсов фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования начинается по окончании регулировки фазы импульсов фаэосдвигающего элемента 2. Выходные сигналы первого триггера 8 с раздельным запуском используются для формирования команды переключения ступеней преобразователя. Триггер 9 перебрасывается из одного состояния в другое по синхронизирующему импульсу, который формируется дополнительным фазосдвигающим элемен,том 23 . На этом заканчивается процесс перехода с первой ступени регулирования на вторую. Обратный пере ход осуществляется при уменьшении напряжения управления и увеличении сначала фазы импульса фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования, а затем фазы импульса фазосдвигающего элемента 2 .первой ступени регулирования. 3 ил.1 1Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразова; тельной технике, и может быть применено для управления работой много- мостового выпрямительно-инверторного тиристорного преобразователя, используемого в электроприваде с много ступенчатым регулированием напряжения на нагрузке, преимущественно на электрическом транспортеЦелью изобретения является обеспечение условий надежной работы тиРисторов преобразователя и повышение устойчивости работы устройства,На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройствами нафиг.2 и 3 - временные,циаграммы напряжений, поясняющие работу устройства соответственно до переключения и в момент переключения преобразователя с предыдущей регулируемой ступени на последующую.Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя содержит формирователь 1 опорных импульсов, фазосдвигающий элемент 2 первой ступени регулирования, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 3, второму входу первого элемента И-НЕ 4 и входу первого элемента НЕ 5, выход которого соединен с вторым входов второго элемента И-НЕ 6, первый вход которого подключен к выходу элемента 7 временной задержки. Выходыпервого и второго элементов И-НЕ 4 и 6 соединены соответственно с первым и вторым входами первого триггера 8 с раздельным запуском, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам синхронно- . го триггера 9, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 3, а второй - с первым входом второго элемента И 10, второй вход которого подключен к выходу фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования. Выходы первого и второго логических элементов И 3 и 10 через распределитель 12 импульсов и блок 13 усилителей соединены с управляющими электродами тиристоров многомостового тиристорного преобразователя 14.Блок 15 селективного суммирования состоит из второго триггера 16 с раздельным запуском, третьего элемента И-НЕ 17, одновибратора."18 и вто 264277 Ъ В начале каждого полупериода выходного напряжения питающего трансформатора 22 формирователь 1 опорных импульсов формирует импульс 01 с фазой О(, (фиг.2 и 3), который одновременно поступает на вход одновибратора 18 и на первый вход третьего элемента И-НЕ 17, на второй вход которого поступает сигнал Ос вы" хода одновибратора 18. Каждый полу- период выходного напряжения питающего трансформатора 20 тиристоры многомостового тиристорного преобразователя 14 открываются в начальной фазе 4, и регулируемой С(ррпоэтому 5 О 5 20 25 З 0 35 40 рого элемента НЕ 19, вход которого через датчик 20 угла коммутации подключен к силовой цепи многомостового тиристорного преобразователя 14.Датчик 20,угла коммутации предназначен для формирования импульсов, длительность которых должна соответствовать углу коммутации тока в тиристорах многомостового тиристорного преобразователя 14. Выход формирователя 1 опорных импульсов соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ 17 и входом одновибратора 18, выход которого соединен с входом третьего элемента И-НЕ 17, третий вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ 19. Выходы блока 21 синхронизации и третьего элемента И-НЕ 17 соединены соответственно с первым и вторым входами второго триггера 16 с раздельным запуском, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И-НЕ 4, а второй выход второго триггера 16 соединен с входом элемента 7 временной задержки, Выход питающего трансформатора 22 подключен к силовой цепи многомостового тиристорного преобразователя 14. Вход блока 21 синхронизации подключен к напряжению сети. Выход дополнительного фазосдвигающего элемента 23 подключен к третьему входу синхронного триггера 9, входы дополнительного фазосдвигающего элемента 23, фазосдвигающего элемента 2 первой ступени регулирования, фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования, формирователя 1 опорных импульсов подключены к напряжению сети.Устройство работает следующим образом.1264277 4 3датчик 20 за тот же промежуток времени выдает импульсы Ого (фиг.2,3)длительностью 7 формируемые отимпульсов Фи 7 формируемые отимпульсов с Длительность импульсов Т, и Х равна времени коммутации соответствующих тиристоров многомостового тиристорного преобразователя 14.Сигнал Оо инвертируется вторым 0элементом НЕ 19 и подается на третий вход третье 1 о элемента И-НЕ 17,на выходе которого формируется сигнал О равный логической сумме сигналов формирователя 1, одновибратора 18 и ичвертированных сигналовдатчика 20. Сигналы длительностью7, сдвинуты относительно импульсовд, на некоторый угбл. Это обусловлено конечным временем срабатывания элементов устройства, через которые проходит импульс с фазой А ,и наличием в схеме естественных линий задержки. Выходные импульсы одновибратора 18 при сложении с импульсами д, и у, запрещают появление "йросечек" между этими импульсами на выходе третьего элемента й-НЕ 17.Блок 21 формирует импульсы Од 30с фазой, равной фазе перехода напряжения сети, т.е. выходного напряжения питающего трансформатора 22,через нуль. Сигналы с выхода блока21 подаются на первый вход второго, триггера 16 с раздельным запуском,на второй вход которого поданы им 1пульсы О, Выходные импульсы О, иЦ" триггера 16 и всего блока 15селективного суммирования равны логической сумме импульсов с(, и ТИмпульсами О, можно пренебречь,таккак практически их величина значительно меньше длительности Ы. и Юа импульсы Т данным устройствомзапрещены. Импульсы О с первоговыхода второго триггера 16 подаютсяна первый вход первого элемента И-НЕ14, на второй вход которого поданыимпульсы О. Импульсы О фаэосдви 50гающего элемента 2 первой ступенирегулирования формируются синхронно с напряжением сети с фазой, равной о(рог, При изменении напряжения упРавления фаза бр изменяется от 180 до 0 эл,град., так какданный элемент имеет обратную фазовую характеристику,фазосдвигающий элемент 11 второй ступени регулирования аналогичен фазосдвигающему элементу 2 первой ступени регулирования, а регулировка фазы его выходных импульсов начинается по окончании регулировки фазы импульсов Ырег,До тех пор, пока импульсы О, и О (фиг. 2 н 3) поступают на первый элемент И-НЕ 4 неодновременно, его выходной сигнал 04, соответствующий 1, поступая напервый вход первого триггера 8, не изменяет его состояния. Импуль Псы О, с второго выхода второго триггера 16 подаются на вход элемента 7, а с его выхода импульсы 07) фаза фронта которых задержана отно Исительно О, подаются на первый вход второго элемента И-НЕ 6, на второй вход которого поступает сформированный фазосдвигающим элементом 2 первой ступени регулирования и инвертированныч элементом НЕ 5 импульс О (фиг,2 и 3). При одновременном присутствии на входах второго элемента И-НЕ 6 сигналов О и О на его выходе формируется сигнал, соответствующий логическому кулю, Оь (фиг.2), который, поступая на второй вход. первого триггера 8, переключает его в состояние, при котором с его первого выхода снимается разрешающий сиг 11нал О (фиг.2), а с второго - запрещающий сигнал 0 . Оба эти сигнала поступают соответственно на первый и второй информационные входы синхронного триггера 9. При этом на первом выходе синхронного триггера 9 формируется сигнал, который, поступая на второй вход первого элемента И 3, обеспечивает прохождение выходных импульсоз О, фазосдвигающего 2 элемента первой ступени регулирования через первый элемент И 3. Далее эти импульсы через распределитель 12 импульсов, блок 13 усилителей проходят на первую ступень многомостового тиристорного преобразователя 14, регулируя. фазу открытия тиристоров в плечах этой ступени. На втором выходе синхронного триггера 9 формируется сигнал, который, поступая на первый вход второго элемента И 10, запрещает прохождение импульсов фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования12 б 4277 5 0 5 20 35 40 50 5на многомостовой тиристорный преобразователь 14.По мере увеличения напряжения управления Фаза срюимпульсов О с выхода Фазосдвигающего элемента 2 первой ступени регулирования уменьшается, но, пока выполняется неравенство с + 7 (Юеь, продолжается регулирование напряжения первой ступени многомостового тиристорного преобразователя 14, так как на входы первого элемента И-НЕ 4 иммульсов О и С все еще поступают неодновременно. При этом сигнал, соответствующий "О", на выходе первого элемента И-НЕ 4 отсутствует и первый триггер 8 с раздельным запуском, а следовательно, и синхронный триггер 9 остаются в прежнем состоянии. При дальнейшем уменьшении фазы ("рог и достижении ею величины Ысо(.+ У, на выходе первого элемента Й-НЕ 4 Формируется сигнал О ,соответствующий "О". На выходе второго элемента И-НЕ 6 прекращается выдача импульсов, соответствующих "О", так как на его входах прекращается одновременная подача импульсов, соответствующих з 11 иТаким образом, созданы необходимые условия, при которых первый триггер 8 с раздельным запуском меняет свое состояние на обратное. Это приводит к изменению состояния синхронного триггера "., и на его первом выходе формируется запрещающий сигнал для прохождения импульсов 0 через первый элемент И 13, а разрешающий сигнал, сформированный на втором выходе синхронного триггера 9, обеспечивает прохождение вы" ходных импульсов фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования через второй элемент И 10, Далее эти импульсы через распределитель 12 импульсов, блок 13 усилителей приходят на вторую ступень многомостового тиристорного преобразователя 14, регулируя фазу открытия тиристоров в плечах этой ступени. Таким образом, выходные сигналы первого триггера 8 с раздельным запуском используются для формирования команды переключе" ния ступеней многомостового тиристорного преобразователя. Первый и второй входы синхронного триггера 9 являются информационными, третий вход синхронизирующий, поэтому приизменении сигналов на информационныхвходах данный триггер перебрасывается из одного состояни в другое только по синхронизирующему импульсу,приходящему на его третий вход, формируется синхронизирующий импульсдополнительным Фазосдвигающим элементом 23, На этом заканчиваетсяпроцесс прямого перехода с предыдущей (первой) ступени регулированияна последующую (вторую). Аналогичномогут осуществляться прямые переходы с второй ступени на третью, стретьей на четвертую и т.д. Обратный переход, например с второй ступени регулирования на первую, осуществляется при уменьшениинапряжения управления и увеличениисначала фазы импульса Фазосдвигающего элемента 11 второй ступени регулирования, а затем Фазы о(его импульса О с выхода фазосдвигающегоэлемента 2 первой ступени регулирования. Однако, пока фаза сменьше фазы выходного напряжения элемента7 временной задержки (фиг.2 и 3)продолжается регулирование второйступени многомостового тиристорногопреобразователя 14, так как на первом выходе первого триггера 8 с раздельным запуском формируется сигнал,соответствующий "О".При Фазе с( , , большей или равной фазе выходного импульса элемента 7 временной задержки, на выходе второго элемента И-НЕ б формируется сигнал, соответствующий "О" который возвращает первый триггер 8 с раздельным запуском, а следовательно,синхронный триггер 9 в первоначальное состояние. Таким образом, происходит обратное переключение многомостового тиристорного преобраэователя 14 с последующей (второй) регулируемой ступени на предыдущую(первую)Элемент 7 временной задержки выдает выходной импульс О,Фаза которого задержана относительно входного О, и тем самым исклюь т1чается режим "звонковой работы устройства, который может происходитьза счет асимметрии выходных импульсов фазосдвигающего элемента 2 первой ступени регулирования,Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении надежно ти264277 8 5 О 15 20 25 30 35 Устройство для переключения ступЕней многомостового тиристорного преобразователя, содержащее формирователь опорных импульсов, фазосдвигающий элемент первой ступени 40 регулирования, выход которого подключен к первому входупервого элемента И, второму входу первого элемента И-НЕ и входу первого элемента НЕ, выход которого соединен с 45 вторым входом второго элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к вы.ходу элемента временной задержки, выходы первого и второго элементов И-НЕ соединены соответственно с 50 первым и вторым входами первого триггера с раздельным запуском, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам синхронного триггера с раз 7 1 работы тиристоров многомостового тиристорного преобразователя и увеличении устойчивости работы устройства, достигаемых за счет того,что необходимым условием герехода с одной зоны регулирования на другую является выполнение неравенства ср(о + у , Импульсы с фазой с(с, практически не заходят в зону коммутации у которая в эксплуатации достигает 20-25 эл.град., ибо, как только фаза импульса ср, становится равной фазе о(,3"формируется команда перехода с одной зоны ретулирования на другую. Устройство обеспечивает подачу импульсов уп.равления отолько тогда, когда анодное напряжение тиристоров достигает величины, при которой гарантируется их надежное включение и, следовательно, создаются необходимые условия для включения всех параллельных ветвей плеча выпрямительно-инверторного преобразователя, поэтому перегрузка тиристов по анодному току отсутствует. Кроме того, поскольку импульсо,. не заходит в зону коммутации 3, в регулировочной характеристике отсутствуют "мертвые эоны", а значит созданы условия устойчивой работы устройства, особенно с применением автоматики. Формула из обретения дельным запуском, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а второй - с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу фазосдвигающего элемента второй ступени регулирования, выходы первого и второго элементов И через распределитель импульсов и блок усилителей предназначены для соединения с управляющими электродами тиристоров многомостового тиристорного преобразователя, выход дополнительного фазосдвигающего элемента подключен к третьему входу синхронного триггера, входы дополнительного фазосдвигающего элемента, фазосдвигающего элемента первой ступени регулирования, фазосдвигающего элемента второй ступени регулирования и формирователя опорных импульсов предназначены для подключения к напряжению сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы выпрямительно-инверторного преобразователя и повышения устойчивости работы устройства, оно снабжено датчиком угла коммутации, блоком синхронизации и устройством селективного суммирования, состоящим из второго триггера с раздельным запуском, третьего элемента И-НЕ, одновибратора и второго элемента НЕ, вход которого через датчик угла коммутации предназначен для подключения к силовой цепи многомостового тиристорного преобразователя, выход формирователя опорных импульсов соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ и входом одновибратора, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ, третий вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ, выходы блока синхронизации и третьего элемента И-НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами второго триггера с раздельным запуском,первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, а второй выход указанного триггера соединен с входом элемента временной задержки, вход блока синхронизации предназначен для подключения к напряжению сети.(ф фУ фм 2 Составитель С. ЛузановТехред Л.Сердюкова Корректор М. Самборска Редактор К. Волощук аказ 5570/5 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,ВНИИПИ по 13035, Тираж 631 Под осударственного комитет лам изобретений и откры сква, Ж,.Раушская на исноеСССРий