Устройство для управления однофазным двухмостовым полностью управляемым тиристорным преобравзователем с импульсно фазовым управлением

(21 (22 М ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТГ)о изОБРетениям и ОткР 1,ТиямПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР М А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Московский институт инженеровжелезнодорожного транспорта,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫМ ДВУРЮСТОВЕМ ПОЛНОСТЫ УПРАВЛЯЕМЬМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМИМПУЛЬСНО-ФАЗОВЫ 1 УПРАВЛЕНИЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использована втиристорных преобразователях. Цельизобретения состоит в повышении энергетических показателей и снижении помех линии связи. Устройство содержитизмерительный трансформатор 3, датчик тока 15, диференцирующую цепочку 16, интегратор 1 7, в обратнуюсвязь которого включен транзисторныйключ 18, управляемый триггерам 19..Устройство осуществляет слежение заинтервалом коммутации тока при изменении реактанса питающей сети, благодаря чему устраняется ошибка в определении момента включения второгомоста. 2 ил,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования вентильных преобразователей с импульсно-фаэовым управлени 5 ем, преимущественно на электроподвижном составе однофазно-постоянного тока.Цель - повыщение энергетических показателей и снижение помех линии 10 связи.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на Фиг, 2 - временные диаграммы работы элементов устройства. 15Устройство (Фиг, 1) содержит трансформатор 1 напряжения, подключенный первичной обмоткой к питающему напряжению, а вторичной - к блоку 2 синхронизации, триггер 3 синхронизации, 20 выходами подключенный к Формирователю 4 опережения положительной полу- волны и формирователю 5 опережения отрицательной полуволны, формирователь 6 импульсов подготовки, регулятор 7 фазы включения первого моста, Формирователь 8 диапазона изменения Фазы включения первого моста для положительной полуволны напряжения, формирователь 9 диапазона изменения 30 фазы включения первого моста для отрицательной полуволны, триггер 1 О пуска, Формирователь 11 импульсов подготовки регулятора 12 фазьг включения второго моста, измерительный 35 трансформатор 13, подключенные к вто- ричной обмотке силового трансформатора 14, и датчик 15 тока, дифференцирующую цепочку 16, интегратор 17, в цепь обратной связи которого вклю чен транзисторнь 1 й ключ 18, управляемый триггером 19, нуль-орган 20, блок 21 управления пуском, формирователь 22 импульсов включения первого моста, Формирователь 23 импульсов включения 45 второго моста, выключатель 24, вывод 25 для подключения положительного полюса источника питания, формирователь 26 и формирователь 27 начала эо. - ны выключения первого моста соответственно для положительной и отрицательной полуволн напряжения, формирователь 28 и формирователь 29 диапазона изменения Фазы выключения первого моста соответственно для положительной и отрицательной полуволн на,пряжения, формирователь ЗО импульсов подготовки регулятора 31 фазы выклю-чения первого моста, Формирователь 32 импульсов выключения первого моста, Логический блок 33 выполняет следующие логические Функции: Хл 9 Х 1 УХьОХУ - ХхХ7 Ху Х Хт 1 где Х,-У., - логические функции на 110 входах логическогоблока 33;71-У 6 - логические функции на выходах логического блока 33;логический блок 33, соединенный выходами с блоком 34 выходных усилителей, который выходами соединен с соответствующими управляющими входами тиристорного преобразователя 35, усилитель 36 заряда, подключенный через разделительный диод 37 к конденсатору 38 и входу 1 Г регулятора 31 и через разделительный диод 39 - к выходу усилителя 40 разряда, подключенному своим входом к выходу триггера 41 измерения интервала времени между включением первого и второго мостов, а входы триггера 41 подключены к выходам формирователей 22 и 23. Датчик тока .15 включен в цеь входного конденсатора 42.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии напряжение питания на устройство подано, первичная обмотка трансформатора 1 под" ключена к переменному напряжению, питающему двигатели через тиристорный преобразователь, выключатель 24 замкнут, потенциал с вывода 25 поступает на вход триггера 10 пуска и на соответствующий вход логического блока 33, запрещая выдачу импульсов на вход блока 34 выходных усилителей и на тиристорный преобразователь 35, ток в двигателях равен нулю.При раэмыкании ключа 24 снимается запрет с выхода триггера 10, однако на его входе сохраняется положительный потенциал и логический блок 33 заперт. Запрет с входа блока 33 снимается только при первом переходе питающего напряжения через нуль.На каждом переходе синусоиды напряжения через нуль (Фиг. 2) с блока синхронизации. поступают короткие импульсы на разные входы триггера 3 синхронизации, переключая его в различные положения. Потенциалы с выхо 1480063дов триггера 3 поступают на входы логического блока 33, обесгечивающиевыключение второго моста в момент перехода синусоиды питающего напряжения 5через нуль. Синхронно с положительными фронтами сигналов триггера 3 переключаются формирователи 4 и 5, формируя отрицательные импульсы ширинойпримерно70 эл.град. На положительных фронтах сигналов формирователей4 и 5 соответственно срабатывают формирователи 8 и 9 диапазона измененияфазы включения первого моста, обеспечивая при этом отрицательные сигкалы на входах логического блока 33,синхронизирующих момент включенияпервого моста. Получение этих отрицательных импульсов при помощи формирователей позволяет исключить ложныевключения тиристоров преобразователя,которые возможны при синхронизации. от триггера, так как триггер при отсутствии синхронизирующего напряженияпостоянно выдает на логический блок 1 2533 разрешение с одного из своих выходов, из-за чего возможны сбои привосстановлении напряжения. Формирователи 8 и 9 при отсутствии напряжениясинхронизации одновременно выдают на З 0выходах положительные потенциалы ипри восстановлении питания срабатывает только соответствующий полуволнеформирователь,Формирователь 6 импульсов подготовки срабатывает также на положи тельных фронтах сигналов формирователей 4, 5 и формирует короткие импульсы, которые переключают триггер 10пуска в положение, при котором ка 40.его выходе присутствует отрицательный потенциал, разрешающий работу ло.гического блока 33, и, поступая навход "Взвод" регулятора 7, переключает его триггер в положение с отрицательным потенциалом на выходе, а через вход "Пуск" обеспечивает разрядконденсатора. в генераторе пилообразного напряжения. С появлением положительного фронта в сигнале формирователя 6 начинается отсчет времени регулятора 7, длительность которого задается уровнем напряжения на входеБ, поступающего с блока 21 управления пуском. Темп изменения этого напряжения определяет режим пуска иможет задаваться вручную или автоматически. В момент равенства пилообразного напряжения напряжению Е срабатывает регулятор, это обеспечиваетсрабатывание формирователей 22 и 11.Короткий отрицательный импульс с выхода формирователя 22 поступает на 1вход логического блока 33, которыйпоступает на один из выходов в соответствии с сигналами с формирователей 8 и 9Формирователь 11 импульсовпоцготсвки выдает на выходе отрицательный потенциал, который уже взвел .триггер регулятора 12, разрядил егоконденсатор, но пуск регулятора специально задерживается, чтобы предотвратить слишком раннее включениевторого моста. В момент включенияпервого моста срабатывает триггер 9,тем самым размыкая транзисторный ключ18 в обратной связи интегратора 17,На входы интегратора 17 поступаютсигналы Б; тока с датчика 15 тока иБсс дифференцкрующей цепочки 16,которая питается от измерительноготрансФорматора 13 и представляет собой КС-цепочку. При равенстве напряжения на выходе интегратора 17 нулюсрабатывает нуль-орган 20 и формирователь 23 формирует импульс включения второго моста, поступающий на соответствующий вход логического блока 33. Триггер 19 сменяет свое состояние и закорачивает интегратор 17,тем самым исключая влияние псмех наработу иктегратора. Чтобы исключитьсбои в работе нуль в орга 20, регу -лятор 12 настроен на максимально возможное в данной сети значение выдержки времени, соответствующей минимально возможной частоте колебательного процесса в силовой цепи. Если нуль-орган 20 ке выдает импульс в течение максимального времени задержки, это делает регулятор 12. Такимобразом, регулятор 12 обеспечиваетмаксимапьную, формирователь 11 - минимальную выдержку времени включениявторого моста, а блоки 13, 5 - 20автоматическую задержку в момент оптимума,При изменении частоты колебаний всиловом контуре необходимо изменитьи фазу выключения первого моста.Наиболее целесообразно гасить ток вобмотке трансформатора к моменту перехода синусоиды через нуль, для этого импульс включения первого мостадолжен автоматически устанавливатьсяна время опережения нуля напряжения,равное времени между включением пер 1480063вого и второго мостов, Для этого устройство снабжено элементами 36-41,Импульсом отрицательного напряжения на выходе формирователя 1 включается усилитель 36 и через диод 37,конденсатор 38 начинает заряжаться,Одновременно импульсом с формирователем 22 триггер 41 переключается в положение, когда на его выходе при"сутствует отрицательный потенциал, врезультате чего усилитель 40 образует цепь разряда конденсатора 38. Поскольку постоянная времени зарядазначительно меньше постоянной времени разряда, то конденсатор 38 быстрозаряжается до уровня напряжения пита-,ния. Одновременно с приходом положительного фронта импульса формирова теля 11 отключается . цепь заряда конденсатора 38. В зависимости от длительности интервала времени до включения второго моста устанавливаетсяуровень напряжения на конденсаторе38, определяющий длительность выдерж"ки времени регулятора 31, а его срабатывание обеспечивает через формирователь 32, логический блок 33 и блок34 выключение первого моста, причеммомент начала выключения опережаетпереход синусоиды через нуль на время, равное интервалу между включением первого и второго мостов чтосоответствует гашению тока в нуле синусоиды напряжения.Диапазон изменения фазы выключенияпервого моста задается зоной положительной полуволны формирователя 28,отрицательный потенциал с которогопоступает на вход логического блока33, а начало зоны изменения фазы выключения первого моста задается положительным фронтом импульса на выходеформирователя 26, на вход которогопоступают импульсы с триггера 3 синхронизации. В отрицательный полупериодработают соответственно блоки 27и 29,Формула изобретенияУстройство для управления однофазным двухмостовым полностью управляемым тиристорным преобразователем с импульсно-фазовым управлением, содержащее блок синхронизации, подключенный входом к вторичной обмотке транс" форматора напряжения,а выходами через триггер синхронизации - к входам5 1015 20 2530 формирователя опережения положительной полуволны питающего напряжения, формирователя опережения отрицательной полуволны синусоиды питающего напряжения и к первому и второму входам выключения второго моста в момент перехода питающего напряжения через нуль логического блока, регулятор фазы включения первого моста,подключенный входами "Взвод" и "Пуск" через формирователь импульсов подготовки к выходам. формирователей опережения положительной и,отрицательной полуволны синусоиды питающего напряжения, управляющим входом - к выходу блока управления пуском, а выходом через формирователь импульсов включения первого моста - к девятому входу логического блока, регулятор фазы включения второго моста, выходом подключенный через формирователь импульсов включения второго моста к десятому входу логического блока, регулятор фазы выключения первого моста,выходом подключенный через формирователь импульсов выключения первого моста к восьмому входу логическогоблока, триггер пуска, один из выходов которого подключен к выходу формирователя импульсов подготовки, авыход соединен с другим его входом,с седьмым входом логического блока ичерез выключатель связан с выводом са источника питания, формировательимпульсов подготовки регулятора фазывключения второго моста, вход которого подключен к выходу регуляторафазы включения первого моста, а выход - к входу усилителя заряда и входам "Взвод" и "Пуск" регулятора фазы включения второго моста, триггеризмерения интервала времени междувключением первого и второго мостов,входы которого подключены к выходамформирователей импульсов включенияпервого и второго мостов, а выход через усилитель разряда и диод - к отрицательной обкладке конденсатора,подключенной к управляющему входу регулятора фазы выключения первого моста и через диод - к выходу усилителязаряда, причем положительная обклад 40 45 50 ка конденсатора подключена к выходудля подключения положительного полюса источника питания, формировательимпульса подготовки регулятора фазывыключения первого моста, входы котоЗ 5 для подключения положительного полю7ХХюЦй4 4 фУ 6 - Х "ХаХб т, - Х,Х,Х 1, у, - Х,Х,фХ.;=Х,ХХ 25 где Х -Х - логические функции на первом-десятом входах логического блока;30У- логические функции на рого соединены с пятым и шестым входами логического блока и через отдельные для каждой полуволны напряжения питания формирователи диапаэо" на изменения фазы и формирователи начал зон выключения первого моста " с выходами триггера синхронизации, а выход - с. выходами "Взвод" и "Пуск" регулятора фазы выключения первого 10 моста, формирователи диапазонов из.менения фазы включения первого моста для положительной и отрицательной полуволн, входы которых подключены к выходам формирователей опережения по ложительной и отрицательной полуволн напряжения, а выходы - к третьему,и четвертому входам логического блока, синхронизирующим момент включения первого моста, при этом логический 20 блок выполняет следущие логические функции а первом-шестом входах логического блока,а выходы логического блока через усилители импульсов соединены с выводамидля подключения цепей управления силовыми тиристорами преобразователя,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения энергетических показателей и снижения помех линиисвязи, оно снабжено датчиком тока,измерительным трансформатором, дифференцирующей цепочкой, интегратором,куль-органом, триггером и транзисторным ключом, причем датчик тока включен в цепь входного конденсатора, авыход датчика тока соединен с однимиз входов интегратора, другой входкоторого соединен через последовательно включенную дифференцирукщуюцепочку и измерительный трансформаторс вторичной обмоткой силового трансформатора, а выход через нуль-орган -с входом формирователя импульсоввключения второго моста, триггер подключен взводящим входом к выходу формирователя импульсов включения первого моста, сбрасывающим - к входувкуль-органа, а выходом - к управляющему входу транзисторного ключа,включенного в обратную связь интегратора.,д жулах 76 Ф Ю Уд И ЗУ Л Составитель В.БунакоТехред Л. Сердюкова орректор С.Шекма едактор Л,Маковск Заказ 2554/53 Тираж 647 ВНИШИ Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж, Подписноебретениям и открытиям приаушскан наб., д, 4/5 ВТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101