Устройство для управления выпрямительно-инверторным преобразователем

(57) Изобрете технике и мож для управлени зователем на лектроанообрасостаие относитсяет быть исполь я инверторным пр электроподвижном постоянного тока ве однофазноизобретения аботь держит транс соединенный пряжения и ч ком задержки ройством 21, 22, Устройст за текущим з ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) А,Н,Савоськин, В.Е.Коваль и В.Г.Зверев(56) Авторское свидетельство СССР М 546083, кл. Н 02 Р 13/16, 1977.Авторское свидетельство. СССР У 266036, кл, Н 02 М 7/515, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВА- ТЕЛЕМ повышение устоичивосертора. Устройство соорматор напряжения 17,блоком 18 Фиксации нарез нуль-орган 19 с бло и запоминающим уста также блок коррекции о осуществляет слежение ачением напряжения. 5 ил.Изобретение относится к вентильной преобразовательной технике и может быть использовано для управления выпрямительно-инверторным преобра 5 зователем в инверторном режиме, преимущественно на электроподвижном составе однофазно-постоянного тока с рекуперативным торможением.Цель изобретения - повышение энер-О гетических показателей и устойчивости инвертора при значительных искажениях формы питающей сети.На фиг, представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - схемы блоков 5 воздействия по напряжению (а) и возцействия по току (б), на фиг,3 ,блок задержки; на фиг.4 - блок фиксации напряжения, запоминающее устойство и блок коррекции, а также 20 иаграммы напряжений на этих элементах; на фиг.5 - блоки регулятора угла погасания.Устройство для управления выпрями- тельно-инверторным преобразователем Содержит выпрямительно-инверторный преобразователь 1, который связан через силовой трансформатор 2 с питаощей сетью 3,. измерительный трансформатор 4, подключенный к питающей 30 сети 3 и блоку 5 воздействия по наряженио, блок 6 воздействия по току, соединенный через трансформатоо 7 Постоянного тока с выпрямительно-инерторным преобразователем 1, трансюрматор 8 схемных блоков, соединеньй с измерительным органом 9 регулятора 10 угла погасания, сумматор 1, входы которого соединены с блоками 5 и 6 и блоком 12 ручного задайия уставки, элемент 13 сравнения, сравнивающий текущее и заданное значения угла запаса, соединенный выходом через блоки 14 и 15, вырабатывающие управляющее воздействие, про Порциональное отклонению угла запаса от уставки и интегралу от отклонения, с. формирователем 1 б импульсов. Кроме того, устройство содержит трансформатор 17 напряжения, соединенный50 с блоком 18 фиксации напряжения и через нуль-орган 19 с блоком 20 задержки и запоминающим устройством 21, а также блок 22 коррекции, выход которого соединен с входом сумматора 11.55Устройство работает следующим образом.На сумматор 11 подаются сигналы от блока 12 ручного задания уставки,от блоков 5 и 6 воздействия по среднему напряжению и среднему току и от блока 22 коррекции. Блок 12 ручного задания уставки реализуется.на базе потенциометра и формирует сигнал усвтавки угла запаса о , обеспечивающий устойчивую работу инвертора в квазиустановившихся режимах. Блок 5 вырабатывает сигнал, пропорциональный производной напряжения сети Це в случае уменьшения питающего напряжения. Блок 6 при увеличении тока нагрузки 1 н формирует на выходе сигнал, пропорциональный производной этого тока. Блок 22 коррекции вырабатывает корректирующий сигнал, пропорциональный уменьшению коммутационного напряжения Ц к. Такая работа блоков 5, 6 и 22 объясняется тем, что как при уменьшении напряжения сети и коммутирующего напряжения, так и при увеличении тока нагрузки, увеличивается время коммутации тока и тем самым уменьшается угол запаса инвертора. При резком изменении указанных параметров это может привести к опрокидйванию инвертора. Для предотвращения срывов при переходных процессах на выходе сумматора 11 формируется сигналд" = К +к /(- - -1/+к /( - -)/ +ИБс с 11 нса 1 сес 1.к+к /(- -- )3 С 1 фгде К, К , К - коэффициенты пропорциональности.Суммарный сигнал с с выхода сумматора 11 подается на элемент 13 сравнения регулятора 10 угла погасания, на второй вход которого поступает сигнал с текущим значением угла запаса сг, который формируется измерительным органом 9 по окончании коммутационного провала в кривой переменного тока трансформатора, Измерительный орган 9 формирует сигнал ц длительностью от момента окончания коммутации до момента перехода кривой питающего напряжения 11 через нуль На выходе элемента 13 сравнения формируется сигнал рассогласования/, подаваемый на блоки 14 и 15, которые вырабатывают управляющие сигналы, пропорциональные отклонению угла запаса и его интегральному значению. На вход формирователя 1 б подается больший из сигналов блоков 1431и 15 Би ц на его выходе формируются управляющие импульсы, поступающие на управляющие входы тиристороввыпрямительно-инверторного преобразователя. Формирователь 16 реализует"вертикальный" способ формированияимпульсов. В установившемся режимена регулятор 10 углов погасания послтупает сигнал, равный с =д, т.е.сигнал с блока 12 ручного заданияустановки.Для формирования сигнала, пропорционального изменению коммутирующегонапряжения, сигнал с выхода трансформатора 17 напряжения (фиг,3) подается на вход блока 19. Одновременно на другой вход блока 19 подаетсястробирующий импульс с фазой /строк130 эл.град, от блока 20 задержки,синхронизированного с сетью сигналомот нуль-органа 19. Величина углас рвыбрана из расчета, что в условияхэксплуатации угол запаса составляет20-25 эл.град а угол коммутации вноминальном режиме 15-20 эл.град.Запас в 5 эл.град. позволяет корректировать фазу с импульсов отпирания тиристоров инвертора в сторонууменьшения. На выходе блока 19 в момент прихода импульс 1 О формируется сигнал, пропорциональный напряжению питающей сети, Этот сигнал сопоставляется в суммирующем элементес сигналом, пропорциональным значению питающего напряжения в предыдущем полупериоде, зафиксированном взапоминающем устройстве 21, В случаеуменьшения величины питающего напряжения производится коррекция угла отпирания тиристоров инвертора ЫрТаким образом, контроль за текущим значением напряжения осуществляется до момента, практически предшествующего процессу коммутации винверторе,Конкретная реализация данного устройства возможна цифровым способомна микросхемах средней степени интеграции серии. Весь обмен информациейо величине напряжения в предкоммутационной зоне проиСходит в цифровомвиде, поэтому блок 18 снабжен аналого-цифровым преобразователем (АЦП)23, а блок коррекции 22 .- цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) 24.На вход АЦП 23 поступает сигнал, пропорциональный текущему значению напряжения питающей сети от трансформа 408511тора 17 напряжения. АЦП 23 формируетна своем выходе код К, который поступает на вход триггерного регистра25. В моментприхода стробирующего импульса от блока 20 задержки кодК 1, переписывается на выходе триггерного регистра 25, откуда поступаетна вход суммирующего элемента 26 ина вход запоминающего устройства 21,выполненного в виде триггерного регистра.В суммирующем элементе 26 в интервале С-йсравниваются код К ц иио15 код Кр, хранящийся на выходе запомийающего напряжения в предыдущемполупериоде (фиг.2 б). На выходе суммирующего элемента 26 формируетсякод 4 К, пропорциональный разности20 напряжений в предкоммутационной зонев текущем и предыдущем полупериодах,Код Л К преобразуется с помощью ЦАП24 в аналоговый сигнал, который поступает на сумматор 11 и корректируетфазу импульсов отпирания вентилей инвертора. Смена информации на выходезапоминающего устройства 21 осуществляется в момент 1, и Ти т,п т.ев момент прихода синхроимпульсов Цсот нуль-органа 19. Период квантования АЦП 23 и ЦАП 24 равен приблизительно 0,7 эл.град., что обеспечивает достаточное качество регулирования,Блок 5 (фиг.2 а) может состоять извыпрямителя, низкочастотного ЬС-фильтра Ф, дифференцирующей цепочки Ы/с 1 си усилителя У, блок 6 (фиг.2 б) - изнизкочастотного ЬС-фильтра Ф, дифференцирующей цепочки И/3 и усилителя У,Эффективность устройства обеспечивается за счет роста удельного объема рекуперируемой энергии. Увеличе 45 ние сэкономленной энергии может бытьполучено за счет уменьшения угла запаса инвертора и снижения количествасрывов режима рекуперации,Применение предлагаемого устройства повышает энергетические показатели и устойчивости режима рекуперативного торможения при наличии колебаний питающего напряжения,Формула изобретенияУстройство для управления выпрямительно-инверторным преобразователем, содержащее измерительный транс3 4085 20 25 форматор, предназначенный длв подключения вхоцом к питающей сети, а выходом " к входам блока воздействияпо напряжению, измерительного органа регулятора угла погасания и формирователя импульсов, трансформаторпеременного тока, подключенный входом к ьторичной обмотке силового трансформатора, который первичной обмоткой предназначен для соединения спитающей сетью, причем выход трансформатора переменного тока соединенс вторым входом измерительного органа регулятора угла погасания, блок 15воздействия по току, предназначенныйдля соединения входом через трансформатор постоянного тока с выходом тиристорного преобразователя, которыйполучает питание от силового трансформатора, блок ручного задания уставки угла опережения, соединенный содним из входов сумматора, к другимвходам которого подключены выходыблока воздействия по напряжению иблока возцействия по току, а выходсоединен с первым входом элементасравнения, к второму входу которогоподключен выход измерительного органа, причем вйход элемента сравнения 11 6подключен через пропорциональный иинтегральный блоки формирования управляющих воздействий в функции ототклонения угла погасания к второмувходу формирователя импульсов, выходкоторого соединен с входом тиристор -ного преобразователя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыщеения устойчивости работы выпрямительно-инверторного преобразователя,оноснабжено трансформатором напряжения,блоком фиксации напряжения нуль-органом, блоком задержки, запоминающимустройством и блоком коррекции, причем трансформатор напряжения, предназначенный для подключения входом кпитающей сети, соединен выходом с одним из входов блока фиксации напряжения а через нуш-орган - с блокомзадержки и одним из входов запоминающего устройства причем второй входблока фиксации напряжения соединен свыходом блока задержки, а выход - свторым входом запоминающего устройства и первым входом блока коррекции,втооой вход которого подключен к вы"ходу запоминающего устройства, а выход - к входу сумматора.1408511 Составитель В.БунаковТехред А,Кравчук Коррек дактор Н.Тупица Демч аказ ЗЭ 5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 Тираж 665 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж"Э 5, Раушс