Устройство для управления тиристорным инвертором

(51) 4 Н 02 М 7 55 А 1 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ИНВЕРТОРОМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических преобразователях. Цель изобретения- повышение коэффициента мощности. В данном устройстве обеспечивается коррекция уставки угла запаса инвертора в зависимости от зоны регулирования трансформатора, что позволяет устранить завышение уставки угла запаса на низких зонах и повысить устойчивость на высших зонах регулирования, 4 ил. в жеОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский институт инженерлезнодорожного транспорта40 45 50 55 На фиг. 2 и 3 изображены диаграммы напряжений на входе (11) и выходе блока 15 (Ы, Ъ, Ъз) и диаграммы напряжений на выходах блоков 12, 10, 2, 4, 13, 5, 17,Устройство работает следующим образом, В каждом полупериоде вырабатываются два импульса с углами а и а (фиг. 3). Первый импульс а формируется автоматически регулятором угла запаса инвертораблока 1 - 7, 10 - 13, фаза второго ар регулируется машинистом (при ручном управлении) при помощи задатчика 14 напряжения управления.Для формирования импульсов отпирания вентилей инвертора 17 с фазой а прямоугольные сигналы Бз (фиг. 3), пропорциональные по длительности процессу коммутации, с датчика 13 коммутации, реализоИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для регулирования инвертора на постоянство угла запаса, преимущественно на электроподвижном составе однофазно-постоянного тока в режиме рекуперативного торможения.Целью изобретения является повышение коэффициента мощности инвертора.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, подключенного к преобразовательному агрегату Инвертор трансформатор; на фиг. 2 и 3 - диаграммы выходных напряжений блоков устройства; на фиг, 4 - пример конкретной реализации элемента сравнения, распределительного устройства и кантователя по уровню,Устройство содержит последовательно соединенные задатчик 1 напряжения смеще. ния, элемент 2 сравнения, первый интегрирующий элемент 3, первый блок 4 фазового управления, элемент 5 совпадения, второй интегрирующий элемент 6, второй блок 7 фазового управления, распределительное устройство 8, блок 9 выходных усилителей. Устройство также имеет ключ 10, вход которого через выпрямительный мост 11 подключен к измерительному трансформатору 12, а выход - к второму элементу 1 сравнения. При этом управляющий вход ключа 10 соединен с выходом первого блока 4 фазового управления устройства. К второму элементу 5 совпадения подключен датчик 13 угла коммутации. Кроме того, устройство снабжено задатчиком 14 напряжения управления, выход которого подключен к входу квантователя 15 по уровню и через третий блок 16 фазового управления к второму входу распределительного устройства 8, причем выход квантователя 15 по уровню соединен с третьим входом элемента 2 сравнения и управляющим входом распределительного устройства 8. Устройство соединено с инвертором 17 и секционированным трансформатором 18. 5 О 5 20 25 30 35 ванного на основе трансформатора тока, подаются на первый вход элемента 5 совпадения. На второй его вход подаются прямоугольные сигналы 14 с выхода первого блока 4 фазового управления, пропорциональные по длительности заданному значению угла запаса инвертора. При совпадении напряжений .4 и 1.1 з на выходе элемента 5 совпадения формируется сигнал .ь, про. порциональный рассогласованию Л между заданным и фактическим углами запаса Л=Ь - оф. Этот сигнал корректирует уровень выходного напряжения второго интегри рующего элемента и соответственно изменяет фазу а отпирающих импульсов на выходе второго блока 7 фазового управления, реализующего способ формирования импульсов с развертывающим преобразованием. В результате осуществляется регулирование инвертора на постоянство угла запаса б= сопМ.Для формирования уставки угла запаса Ь с учетом величины и формы напряжения силового трансформатора сигнал Бд, пропорциональный питающему напряжению, с выхода измерительного трансформатора 12 через выпрямительный мост 11 подается на ключ 10, Одновременно в первом блоке 4 фазового управления формируется пилообразное развертывающее напряжение 1-., синхронизированное с сетью, которое сравнивается с напряжением 1 з на выходе первого интегрирующего элемента 3. Если 11 У, то на выходе первого блока 4 фазового управления формируется сигнал Б 4. Этот сигнал запирает ключ 10, на выходе которого появляется напряжение 11 о, равное .1В элементе 1 сравнения сопоставляются 01 О и напряжение смешения Б 1, которое выбрано таким, чтобы в установившемся режиме площади 5 и Я были равны. При искажении, приводящем к уменьшению напряжения питания силового трансформатора в интервале от а до л, аналогично изменяется сигнал .11 о и равенство плошадей нарушается 81 Я. Это приводит к изменению напряжения на выходе первого интегрирующего элемента 3 и соответственному изменению длительности сигналов первого блока 4 фазового управления. Последнее вызывает уменьшение длительности сигналов 1.1 о на выходе ключа 10. Этот переходный процесс прекращается в момент, когда вольтсекундная плошадь 8 напряжения о станет вновь равной вольтсекундной площади 8 напряжения 1. Таким образом, автоматически регулируется величина уставки угла запаса б за счет поддержания равенства за полупериод вольтсекундных площадей напряжения 11 о на выходе ключа 10 и напряжения Ь на выходе задатчика 1 напряжения смещения,Плавное регулирование напряжения 017 инвертора 17 осуществляется путем поворо 138715010 15 Формула изобретеная 55 та машинистом рукоятки контроллера на угол , что ведет к соответствующим изменениям сигнала 14 на выходе задатчика 14 напряжения управления и фазыс( регулируемых импульсов на выход третьего блока 16 фазового управления, реализующего способ формирования импульсов с развертывающим преобразованием (вертикальный способ),Квантователь 15 по уровню в зависимости от величины напряжения управления .14 формирует сигналы, соответствующие номеру зоны. Это приведет к изменению напряжения .), на выходе элемента 2 сравнения и си нала 1.1 з на выходе первого интегрирующего элемента 3 и соответственному изменению длительности сигналов первого блока 4 фазового управления, Последнее вызывает уменьшение длительности сигналов )о на выходе ключа 10. Этот переходный процесс прекращается в момент, когда вольтсекундная площадь 5 напряженияо станет вновь равной вольтсекундной площади Я напряжения .ь Таким образом, с учетом зоны регулирования автоматически регулируется величина уставки угла запаса з за счет поддержания равенства за полупериод вольтсекундных площадей напряжения 1 о на выходе ключа 10 и напряжения Б на выходе задатчика 1 напряжения смещения. Квантователь 15 по уровню представляет собой три пороговых элемента, включенных параллельно. Пороги их срабатывания настроены на разный уровень - 11 Б Цфиг. 2). Выходные сигналы пороговых элементов равны О при .1,(1; и 1 при1)1. служат логическими сигналами номера зоны регулирования. Наличие на выходах всех трех пороговых элементов сигналов О, т.е. при .3,( 1 п воспринимается как сигнал первой зоны регулирования. После срабатывания порогового элемента 19 на его выходе появляется сигнал 1, который служит сигналом второй зоны регулирования при наличии сигналов О на выходах пороговых элементов 19 и 20. После срабатывания порогового элемента 21 комбинация выходных сигналов всех пороговых элементов 1 1,О) соответствует третьей зоне. После срабатывания порогового элемента 20 комбинация выходных сигналов 1, 1, 1 соответствует четвертой зоне регулирования.Логиеские сигналы с выходов пороговых элементов квантователя 15 по уровню поступают на суммирующий вход элемента 2 сравнения, выполненного на базе операционного сумматора. В результате с переходом на более высокие зоны регулирования инвертора уставки угла запаса увеличиваются.Распределение импульсов с фазами к и ар по соответствующим плечам инвертора 20 25 30 35 40 45 50 7 в зависимости от зоны регулироания производится распределительным устройством 8. Это устройство является блоком диодных коммутаторов, узлы которого реализуют логические функции И. Оно может быть выполнено также на базе селектора-мультиплексора серии К 155 КП 1.На первый и второй входы распределительного устройства 8 подаются сигналы с фазой ар от третьего блока6 фазового управления и фазой а от второго блока 7 фазового управления. Сигналы от пороговых элементов 19 - 21 квантователя 15 по уровню подаются на управляющий вход распределительного устройства 8. Определенное сочетание этих сигналов обеспечивает реализацию заданного алгоритма управления. Квантователь 5 по уровню (фиг. 4) представляет собой три пороговых элемента, включенных параллельно. Выход квантователя 15 по уровню подключен к отдельному входу элемента 2 сравнения, выполненного на базе многовходового операционного сумматора.Распределительное устройство 8 реализовано на базе интегральных селекторов- мультиплексоров. Оно осуществляет распределение импульсов по плечам преобразователя в соответствии с алгоритмом его работы. На каждое плечо разрешается либо запрещается прохождение импульсов управления ) от второго блока 7 фазового управления либо от третьего блока 16 фазового управления в соответствии с зоной регулирования, что определяется управляющими сигналами от квантователя 15 по уровню. На выход селектора-мультиплексора разрешается прохождения сигнала одного из входов Х 1 - Хв, Х 16 - Х 23 в зависимости от комбинации сигналов на управляющих входах Х 11, Х 13 - Х 15,Устройство позволяет повысить коэффициент мощности инвертора за счет коррекции заданного угла запаса при работе на различных зонах регулирования. В частности, при снижении зоны регулирования и соответственном уменьшении индуктивности трансформатора понижение величины Ь позволяет увеличить возврат энергии в сеть и уменьшить потребление реактивного тока из питающей системы.Кроме того, повышается устойчивость инвертора в переходных режимах в результате учета изменения реактанса силового трансформатора. Устройство для управления тиристорным инвертором, содержащее датчик угла коммутации, вход которого предназначен для соединения с обмоткой силового трансформатора, выпрямительный мост. ключ, измерительный трансформатор и последова1387150 фиг.1 тельно соединенные задатчик напряжения смещения, элемент сравнения, первый интегрирующий элемент, первый блок фазового управления, элемент совпадения, второй интегрирующий элемент, второй блок фазового управления, а также блок выходных усилителей, выход которого предназначен для подключения к вентилям инвертора, при этом второй вход элемента совпадения соединен с выходом датчика угла коммутации, а выход первого блока фазового управления через ключ соединен с вторым входом элемента сравнения, управляющий вход ключа через выпрямительный мост соединен с выходом измерительного трансформатора, вход которого предназначен для подключения к обмотке силового трансформатора,отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности, оно снабжено задатчиком напряжения управления, квантователем по уровню, третьим блоком фазового управления, распределительным устройством, причем элемент сравнения снабжен третьим входом, а выход задатчика напряжения управления подключен к входу квантователя по уровню и через третий блок фазового управления - к первому входу распределительного устройства, второй вход которого соединен с выходом второго блока фазового управления, а выход - с входом блока выходных усилителей, выход квантователя по уровню подключен к третьему входу элемента сравнения и управляющему входу распределительного устройства.Редактор Г. ВолковаЗаказ 1227/55ВНИИПИ Государственно113035, МоПроизводственно-полигр Составитель А. ПТехред И. ВересТираж 665о комитета СССР поква, Ж - 35, Раушсфическое предприяти идатковКорректор А. ЗимокосовПодписноеелам изобретений и открытийая наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. Проектная, 4