Устройство для управления тиристорным преобразователем

Изобретение относится к преобразовательной технике, предназначено для управления тиристорными преобразователями с параллельным соединением Выпрямительных мостов и может быть5 использовано в электроприводе с многоступенчатым регулированием напряжения Иа нагрузке, преимущественно на электрическом транспорте. 1 ОЦелью изобретения является повышеие энергетических показателей и адежности работы преобразователя,На фиг.1 изображена блок-схема редлагаемого устройства; на фиг.2 - иаграмма напряжений, поясняющая работу устройства.Устройство управления тиристорным греобразователем (фиг,1) содержит ногосекционный силовой трансформатор 20 1, на напряжение первой секции вто 1 ичной обмотки которого подключен трансформатор 2 напряжения, выход которого через выпрямительный мост 3 и компаратор 4 соединен с входом 25 формирователя 5 импульсов. Выход формирователя 5 импульсов подключен к третьему входу блока 6 распределения, выходные цепи которого через соОтветствующие усилители блока выходЙых усилителей 7 соединены с соответствующими управляющими электродами силовых тиристоров многомостового преобразователя 8, тиристорные мосты Которого каждой из зон регулирования подключены к соответствующим екциям вторичной обмотки силового трансформатора 1, Второй вход блокараспределения через последовательно включенные блок 9 формирователей им пульсов блок 10 ограничения величины регулируемых углов управления и блок 11 фазового управления соединен с выкодом задатчика 12 напряжения управЛения, Выход задатчика 12 напряжения управления соединен также с входами первого 13, второго 14 й третьего15 пороговых элементов. Выход первого порогового элемента 13 соединен с первым входом логического элемента ИЛИ 16, а через первый делитель 17 напряжения - с вторым входом сумматора 18. Выход второго порогового элемента 14 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 16, а через второй делитель 19 напряжения - с третьим входом сумматора 18, Выход третьего - . порогового элемента 15 соединен с третьим входом элемента ИЛИ 16, а через делитель 20 напряжения - с четвертым входом сумматора 18, первыйвход которого подключен к выходузадатчика 21 напряжения смещения,Выход сумматора 18 подключен,к второму входу .компаратора 4,Предлагаемое устройство предназначено для управления тиристорным преобразователем с четырьмя зонами. регулирования напряжения. Если число зон регулирования больше или меньше четырех, то соответственно необходимоизменить количество пороговых элементов 13 - 15 и логических элементов И,ИЛИ блока 6 распределения, Сумматор18 и делители 17, 19 и 20 напряженияявляются широко распространеннымиэлементами.Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии напряжениена выходах задатчика 12 напряженияуправления, пороговых элементов 13-15и делителей 17, 19 и 20 напряженияравно нулю, При работе многомостовогопреобразователя.8 на первой. зонерегулирования на выходе сумматора 18 вырабатывается .напряжение БЬ 1 ф пропорциональное напряженияю, подаваемому на один из его входовсвыхода задатчика 21 напряжения смещения. Напряжение П с выхода сумматоИ 1ра 18 подается на один из входов компаратора 4. Особенностью работы устройства является то, что при работе преобразователя 8 на первой и на всех последующих зонах регулирования на другой вход компаратора 4 от первой секции вторичной обмотки силового трансформатора 1 через измерительный трансформатор 2 напряжения и выпрямительный мост 3 подается напряжение, пропорциональное напряжению питания тиристорного моста первой зоны регулирования преобразователя 8. Компаратор 4 срабатывает в момент равенства напряжения, подаваемого на его второй вход с выхода сумматора 18, мгновенному значению полупериода выпрямленного напряжения, подаваемого с выхода выпрямительного моста 3 на первый вход коипаратора 4 (фиг.2).При срабатывании компаратора 4 на его выходе вырабатываются импульсы с фазой Ы , обеспечивающие минимальный угол управления (открытия) тирнсторов на первой зоне регулирования при потенциальных условиях, достаточных5Г для надежного открытия тиристоров соответствующих плеч первого моста преобразователя 8, Импульсы с фазой а, с выхода компаратора 4 через формирователь 5 импульсов подаются на третий вход блока 6 распределения, состоящего из логических элементов И, ИЛИ, на второй вход которого подаются импульсы с регулируемой фазой о(ег, вырабатываемые блоком 11 фазового управления, Блок 11 фазового управления, содержащий несколько однотипных фазосдвигающих элементов (их количество и определяется количеством зон регулирования тиристорного преобразователя 8), преобразует выходное напряжение задатчика 12 напряжения управления в последовательность импульсов, фаза о , которых изменяется на каждой из зон регулирования от начальной максимальной еег сдо минимальной с,пропорционально изменению напряжения от 0 до Н уй макс на выходе задатчика 12 напряжения управления, Импульсы с регулируемой фазой сг с выхода блока 11 фазово- го управления поступают на вход блока 10 ограничения величины регулируемых углов управления, ограничивающего фазу этих импульсов в диапазоне от 6 до со+ у, моментом окончания основной коммутации у обусловленной работой тиристорного преобразователя 8 с минимальным углом управления (открытия) тиристоров с, С .выхода блока 10 ограничения величины регулируемых углов управления, состоящего из логических элементов И (И-НЕ), количество которых соответствует коЛичеству фазосдвигающих элементов блока 11 фазового управления, через блок 9 формирователей импульсов сформированные импульсы управления с регулируемой фазой ог подаются на второй вход блока 6 распределения, На первый вход блока 6 распределения подается сигна с выхода элемента ИЛИ 16, входы которого подключены к выходам пороговых элементов 13-15. Если преобразователь. 8 работает на первой зоне, то напряжения, подаваемые с выходов пороговых элементов 13-15 на соответствующие входы элемента ИЛИ 16, равны нулю, При отсутствии напряжения на выходах пороговых элементов 13-15 разрешена работа . только тех логических элементов И, ИЛИ блока 6 распределения, на другие82301входы которых подаются импульсы сфазами с. и оег,1, Это позволяетсгруппировать импульсы управления,соответствующие очередности работыплеч преобразователя 8 на первойзоне регулирования, согласно алгоритму управлейия преобразователем 8.С выхода блока 6 распределения черезблок 7 выходных усилителей сгруппиро-.ванные импульсы управления подаются науправляющие электроды соответствующихсиловых .тиристоров первой зоны регулирования многомостового преобразователя 8. При увеличении напряженияна выходе задатчика 12 напряженияуправления от 0 до П угол регулирования на первой зоне изменяется20 водит к увеличению выпрямленногонапряжения на выходе преобразователя8, обеспечивая на первой зоне плавное регулирование напряжения на нагрузке преобразователя, например на тяго 25 вых двигателях.После выборки первой зоны (первойступени) регулирования тиристорногопреобразователя 8 срабатывает пороговый элемент 13, с выхода которого30 одновременно через элемент ИЛИ 16подается напряжение на первый входблока 6 распределения, обеспечиваяперевод нагрузки тиристорного преобразователя 8 на вторую зону регулирования, и через делитель 17 напряжения - на второй вход сумматора 18,обеспечивая уменьшение минимальногоугла управления (открытия) тиристоровна второй зоне регулирования, ко 40 торой соответствует более высокое,чем на первой эоне, напряжение Псилового трансформатора 1. Уменьшениеминимального угла управления тиристоров на второй зоне по сравнению с45 его значением на первой зоне происходит за счет того, что в сумматоре18 напряжение, поступающее на еговторой вход с выхода порогового элемента 13, вычитается из напряжения;50 поступающего на его первый вход с выхода задатчика 21 напряжениясмеще-.ния, что приводит к уменьшению напряжения на выходе сумматора 18 дозначения Н (фиг,2). Напряжение55 Нс выхода сумматора 18 подаетсяна один из входов компаратора 4,на другой вход которого так же, каки при работе преобразователя 8 напервой зоне регулирования, по-преж 1582301нЕму подается напряженгле с выхода выпрямительного моста 3, Мгновенное зНачение полупериода этого выпрямленного напряжения сравггивается компаратором 4 с уменьшенным по сравнению с ецио значением на первой зоне напряжением Б вследствие чего напряжен н 1 ле срабатывания компаратора 4 умень- ш ется до значения, равного Б 2 ( иг.2), В момент равенства этих с авниваемых напряжений срабатывает кмпаратор 4 и на его выходе образуются им.1 ульсы с меньшей, чем на перв й зоне регулирования, Фазой а 02, о еспечивающие минимальный угол у равления тиристоров на второй зоне регулирования при потенциальных услов 1 лях, достаточных для надежного .открытия тиристоров соответствующих плеч второго моста преобразователя 8, Импульсы с Фазой Д с выхода ком 02 прратора 4 через Формирователь 5 подаются на третий вход блока б распределения, на второй нход которого че рез блок 9 формирователей импульсов и блок 10 ограничения величины регулируемых углов управления подаются импульсы с регулируемой фазой вЬ 1 рабатываемые одним из фазосдвигаю щих элементов блока 11 фазового управления, На первый вход блока б распределения с выхода порогового элемента 13 через элемент ИЛИ 1 б подается сигнал, запрещающий работу одних логических элементов И, ИЛИ блока б распределения и разрешающий работу других ,его логических элементов И, ИЛИ, на другие входы которых подаются импульсы с Фазами ов и Орд40Этопозволяет сгруппировать импульсы упрайления, соответствующие очередности работы плеч преобразователя 8 " на второй зоне регулирования, согласно алгоритму управления преобраэователем 8, С выхода блока б распределения через блок 7 выходных усилителей сгруппированные импульсы управления подаются на управляющие электроды силовых тиристоров второй зоны (второго моста) регулирования преобразопателя 8.Аналогично после выборки второй или третьей зоны регулирования срабатывает пороговый элемент 14 или 15, обеспечивая перевод нагрузки многомостового преобразователя 8 соответственно с второй на третью или с третьей на четвертую зону регулирования, которой соответствует болеенысокое, чем на первой и второй зонах, напряжение силового трансформатора 1. При переходе к регулированиюна третьей или четвертой зоне напряжение с выхода порогового элемента14 через делитель 19 напряжения илис выхода порогового элемента 15 через делитель 20 напряжения поступаетсоответственно на третий или четвертый вход сумматора 18, в котором оновычитается из напряжения, поступающего на.первый вход сумматора 18 свыхода задатчика 21 напряжения смещения. Это приводит к дальнейшемууменьшению напряжения У или Уна выходе сумматора 18, которое с егевыхода подается на один из входовкомпаратора 4,На другой вход компаратора 4 также, как и при работе преобразователя8 на первой и второй зонах регулирования, по-прежнему подается напряжение с выхода выпрямительного моста 3.Мгновенное значение полупериода этоговыпрямленного напряжения сравнивается компаратором 4 "с еще более уменьшенным по сравнению с его значениемна первой и второй зонах напряжением1103 или 11 н 4 ф вследствие чего происходит дальнейшее уменьшение напряжениясрабатывания компаратора 4, Этоприводит к дальнейшему уменьшению посравнению с его значением на первойили второй зоне регулирования минимального угла управления тиристоровсоответствующих плеч третьего иличетвертого моста преобразователя 8,подключенных к секциям силового трансформатора 1 с более высоким, чемна первой или второй зоне регулирования, напряжением.Таким образом, введение в устройство трех делителей 17, 19 и 20напряжения и сумматора 18 позволяетна каждой зоне регулирования автоматически изменять уставку срабатываниякомпаратора 4 в сторону уменьшенияминимального угла управления тиристоров каждого моста преобразователя 8по мере подключения его тиристорныхмостов к секциям силового трансформатора 1 с более высокг 1 м напряжением,При подключении трансформатора2 напряжения к секциям вторичнойобмотки силового трансформатора 1с максимальным напряжением (высшаязона регулирования) изменение мини 1582301 10мального угла управления тиристоровпреобразователя 8 при переходе с первой на вторую, с второй на третьюи с третьей на четвертую зоны регулирования необходимо осуществлять путемувеличения напряжения срабатываниякомпаратора 4,При использовании предлагаемогоустройства исключается недорегулирование выпрямительных мостов тиристор-ного преобразователя, достигающее26 эл. град, на четвертой зонерегулирования при искаженной синусоиде питающего напряжения в сети,за .счет того, что при переходе с предыдущей зоны регулирования на последующую зону величина минимальногоугла управления тиристоров автоматически принимает новое (меньшее) эначение по сравнению с его значениемнапредыдущих зонах. Вследствие этогоувеличивается расчетный диапазон регулирования выходного напряжениятиристорного преобразователя на 2519,5 эл, град. на третьей .зоне регулирования и на 26 эл. град, на четвертой зоне регулирования, что позволяет более полно использовать мощность силового трансформатора, повысить энергетические показатели и надежность тиристорного преобразователя.,Формула изобретенияУстройство для управления тиристорЭ 5 ным преобразователем, содержащее задатчик напряжения смещения, задатчик напряжения управления, выход которого через ипороговых элементов с порогами срабатывания, соответствующюи переходу преобразователя с предыдущей на последующую зону регулирования, где и - число зон регулирования преобразователя, подключен к входду логического элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к первому входублока распределения управляющих импульсов по зонам регулирования и пополупериодам питающего преобразовательнапряжения в соответствии с заданнымалгоритмом его работы, второй входблока распределения через блок фазового управления, состоящий из и фазосдвигающих элементов, генерирующих длякаждой из и зон преобразователя регулируемыепо фазе импульсы управленияподключен к выходу задатчиканапряжения управления, третий входблока распределения подключен квыходу компаратора, определяющегомомент формирования регулируемых пофазе импульсов управления о, одиниз входов компаратора подключен кклеммам для подключения выпрямленногосетевого напряжения, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью.повышения энергетических показателейи надежности преобразователя, оноснабжено сумматором и иделителяминапряжения, при этом первый вход сумматора соединен с выходом задатчиканапряжения смещения второй входчерез первый делитель напряжения - свыходом первого порогового элемента,третий вход через второй делительнапряжения - с выходом второго порогового элемента, четвертый вход через третий делитель напряжения - свыходом третьего порогового -элемента, а выход подключен к второму входу компаратора,1582301 Составитель О.Парфеноваа Техред Л,Олийнык Корректор М. Шароши Редактор А.Лежи Заказ 2095 аж 500 Госуда НТ СССР тени ка роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ценного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Ра Подписное и открытиям приаб., д, 4/5