Устройство для переключения ступенеймногомостового тиристорного преобра-зователя

(1 )849409 ОПИСАЙ ИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик льное к авт. свил-ву 5.10. 79 (21) 2826839/24 лнит 51)М, Кл. 3делам изобретений и открытий Оп 7. 81, Бюллетень 53) УДК 621,316. 727(088 8) овано Дата опубликования описания 23, 07,81) Авторыизобретени И. ОР. Калабухов 7) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТУПЕНЕЙ МНОГОМОСТОВОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ к напряжения, выходин из логических элеодсоедияен к одномуго основного элемен+ преобразователь торого через од ментов ИЛИ-НЕ и из входов перво ро ще ность.Наиб сущнос реключе тиристо жащее ф сов в н олее близким по ти является устро ния ступеней мно рного преобразов ормирователь опо ачале полупериод ехиическои ство для пеомостового теля, содерных импуль- питающего Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и может быть применено для управления работой многомосто-вого выпрямительно-инверторного тиристорного преобразователя, исполь 5 зуемого в электроприводе с многоступенчатым регулированием напряжения на нагрузке, преимущественно на электрическом транспорте.1 оИзвестно устройство для переключения ступеней многомостового статического тиристорного преобразователя 111.Недостатком устройства является то, что иэ-за наличия в схеме этого. устройства триггера с счетным запуском оно имеет низкую помехозащищента совпадения, ко второму входу котого подсоединен выход фазосдвигаюго элемента первой ступени преобразователя, а выход первого основного элемента совпадения подсоединен к одному из входов основного триггера с раздельным запуском, к второму входу этого триггера подсоединен выход второго основного элемента совпадения, к одному из входов которого через элемент временной задержки подсоединен выход упомянутого формирователя опорных импульсов, а к второму входу второго элемента совпадения через другой логический элемент ИЛИ-НЕ подсоединен выход упомянутого фазосдвигающего элемента первой ступени преобразователя, выход этого жефазосдвигающего элемента подсоединен также к одному из входов третьего основного элементапреобразователя, выход последнегоподсоединен также к одному из входовтретьего элемента совпадения, выходфазосдвигакнцего элемента второй ступени преобразователя подсоединен кодному из входов четвертого элемента совпадения, выходы третьего и четвертого элементов совпадения черезраспределитель импульсов и блок усилителей соединены с управляющимиэлектродами силовых тиристоров соответствующих ступеней и плеч преобразователя, подключенного к электродвигателю и силовому трансформатору,снабжено дополнительным фазосдвигающим элементом, дополнительным триггером с раздельным запуском и двумя дополнительными элементами совпадения,к первым входам которых подсоединены соответствующие выходы триггера сраздельным запуском, а к вторым входам - выход дополнительного фазосдвигающего элемента, а их выходы - к соответствующим входам дополнительноготриггера с раздельным запуском, подсоединенного выходами к вторым входамтретьего ичетвертого элементов совпадения.На фиг. 1 изображена принципиальная блок-схема устройства; на фиг.2и 3 - временные диаграммы напряжений,поясняющие работу устройства соответственно до переключения и в моментпереключения преобразователя с преды" дущей регулируемой ступени на последующую ступень.Устройство для переключения ступе-.ней многомостового тиристорного преобразователя содержит формировательопорных импульсов, предназначенныйдля формирования опорных импульсов вначале каждого полупериода питающегопреобразователь напряжения, и черезлогический элемент 2 ИЛИ-НЕ, подсоединенный к одному из входов первого основного элемента 3 совпадения, к второму входу которого подсоединен выход фазосдвивающего элемента 4 первой ступени преобразователя. Выход первого основного элемента 3 совпадения подсоединен к одному из входов основного триггера 5 с раздельным запуском, соединенного вторым входом с выходом второго основного элемента 6 совпадения. К одному из входов второго основного элемента 6 совпадениячерез элемент 7 временной задержки подсоединен выход формирователя3 849409совпадения, к второму входу которого .подсоединен один из выходов основноготриггера с раздельным запуском, вторым выходом подсоединенного к одном Уиз входов четвертого основного эле 5мента совпадения, к второму входукоторого подсоединен выход фазосдви-.гающего элемента второй ступени преобразователя, выходы основных третьегои четвертого элементоВ совпадения через.распределитель импульсов фазосдвигающих элементов и блок усилителей соединены с управляющими электродами силовых тиристоров соответствующих ступеней и плеч преобразователя 21 15Недостатком укаэанного устройстваявляется то, что момент переключенияосновного триггера с раздельным запуском, а, следовательно, и моментпереключения ступеней преобразовате-ля фиксирован и всегда соответствуетфазе минимального угла регулирования.Таким образом, это переключающееустройство имеет ограниченный диапазон работы, соответствующий моментусовпадения опорного импульса, формируемого в начале каждого полупериода питающего преобразователь напряжения, с импульсом, регулирующимфазу открытия тиристоров,30Цель изобретения - расшире 1 уе диапазона работы переключающего устройства, путем обеспечения возможностипереключения ступеней преобразователя в моменты времени, соответствующиелюбой фазе полупериода питающего преобразователь напряжения.Поставленная цель достигается тем,что известное устройство, содержащее Формирователь опорных импульсов, 40выход которого через один из логичес-ких элементов ИЛИ-НЕ подсоединен кодному из входов первого элементасовпадения, подключенного вторым входом к выходу фазосдвигающего элемента первой ступени преобразователя,а выход первого элемента совпаденияподсоединен к одному из входов триггера с раздельным запуском, вторымвходом подсоединенного к. выходу второго элемента совпадения, к одномуиз входов которого через элемент временной задержки подсоединен выходформирователя опорных импульсов, а квторому входу второго элемента совпадения через другой логический элемент ИЛИ-НЕ подсоединен выход фазосдвигающего элемента первой ступениопорных импульсов, К второму входу второго основного элемента 6 совпадения через логический элемент 8 ИЛИ-НЕ подсоединен выход фазосдвигающего элемента 4 первой ступени преобразователя. Выходы основного триггера 5 с раздельным запуском подсоединены к первым входам первого и второго дополнительных элементов 9 и 10 совпадения, к вторым входам которых под О соединен выход дополнительного фазосдвигающего элемента 11. Выходы обоих дополнительных элементов 9 н 10 совпадения подсоединены к соответствующим входам дополнительного триггера 15 12 с раздельным запуском. Дополнительные элементы 9 и 10 совпадения, дополнительный фазосдвигающий элемент 11 и дополнительный триггер 12 с раздельным запуском образуют логи ческий узел 13. Выходы дополнительно-го триггера 12 с раздельным запуском подсоединены к первым входам третьего и четвертого основных элементов 14 и 15 совпадения, а к их вторым вхо,25 дам подсоединены соответственно выходы фазосдвигающих элементов 4 и 16 первой и второй регулируемых ступеней преобразователя. Выходы элементов 14 и 15 совпадения через распредели тепь 17 импульсов, предназначенный для распределения импульсов, регулирующих фазу открытия тиристоров, по полупериодам питающего преобразователь напряжения, и через блок 18 уси- З 5 лителей соединены с управляющими электродами силовых тиристоров соответствующих ступеней и плеч преобразователя 19, подключенного к электро 40 двигатепю 20 и силовому трансформатору 21.Устройство работает следующим образом.В начале каждого полупериода, пи 45 тающего преобразователь, напряжения . формирователь 1 (фиг. 1) формирует опорный импульс 0,1 с фазой 3 е, который одновременно поступает на вход элемента 2 ИЛИ-НЕ и на вход элемента50 7 временной задержки (фиг.2 и 3). Инвертированный опорный импульс 0 с выхода элемента 2 ИЛИ-НЕ поступает на один из входов элемента 3 совпадения на вход которого подается реЭс 5 гулируемый. по фазе рвг,1 и импульс 04. Импульс 01 формируется фазосдвигающнм элементом 4 первой ступени преобразователя, который преобразует нап 849409 6ряжение управления в импульсы прямоу-гольной формы.11 ри увеличении напряжения управле .ния фаза импульсьв О изменяется от180 эл,град. доЫ0 эл.град.,,-рег. Ттак как фазосдвигающие элементы 4 и16 имеют обратную фазовую характеристикуДо тех пор, пока инвертированныйопорный импульс 02 с выхода элемента2 ИЛИ-НЕ и импульс 04 с выхода фазосдвигающего элемента 4 будут поступать на входы элемента совпадения 3неодновременно, сигнал О на его вы-.ходе и на одном из входов триггера 5с раздельным запуском будет отсутствовать.Снимаеьий с выхода элемента 7 за"держки (фиг,1 задержанный опорныйимпульс О (фиг.2 и 3), имеющий фазу4. поступает наодиниз входов элемента 6 совпадения, на второи в дхокоторого поступает сформированныйфазосдвигающим элементом 4 и инвертированный с: помощью элемента 8ИИИ-НЕ (фиг.1) импульс 0(фиг.2).При одновременном присутствии навходах элемента 6 совпадения импульсов О и 08 на его выходе образуетсясигнал 06(фиг.2). Сигнал с выходаэлемента 6 совпадения поступает навторой вход триггера 5 с раздельнымзапуском, переключая его в такоесостояние, при котором с одного иэего выходов снимается разрешанщийсигнал О(фиг.З), поступающий наодин из рходов элемента 9 совпадениямиа с другого выхода триггера 5 снимается запрещающий сигнал О(фиг.З), поступающий на один из входов элемента10 совпадения. При этом импульс ОА,1с выхода дополнительного фавосдвигающего элемента 11 через открытый элемент 9 совпадения поступает на первый вход дополнительного триггера 12с раздельным запуском.До тех пор, пока триггер 5 остается в первоначальном устойчивом состоя"нии на втором входе триггера 12 с раздельным запуском сигнал 0,1 отсутствует.,Сигнал 0 с выхода элемента 9 совпа 11,дения, поступающий на вход триггера,12 с раздельным запуском поддерживаетего в таком состоянии, при котором содного из его выходов снимается разрешакщий сигнал О (фиг.2поступающий на один из входов элемента 14совпадения, а с другого выхода сни50 ла фазы импульса 0 с выхода фазосдвигающего элемента 16 второй ступенипреобразователя, а затем при дальней шем уменьшении напряжения управлещгяпри увеличении фазы 1. импульса О с выРЕГ.1хода фазосдвигающего элемента 4 первойступени преобразователя. Пока 4Р .1 91 О мается запрещающий сигнал 01(фиг.2),поступающий на один из входов элемента 15 совпадения (фиг.1),Импульсы с, выхода фазосдвигающегоэлемента 4 через открытый элемент 14совпадения, распределитель 17 импуль+сов, блок 18 усилителей поступают напервую, ступень преобразователя 19,регулируя фазу открытия тиристоров вплечах этой ступени. Импульсы О свыхода фазосдвигакяцего элемента 16через закрытый элемент 15 совпадеАния на вторую ступень преобразователя при этом не проходят.По мере увеличения напряжения управления, фаздбр 0 г.1 импульсов 01 свыхода фазосдвигающего элемента 4уменьшается, Однако пока выполняетсянеравенствосо(д.р 0(д.оп(фиг 2)продолжается регулирование первойступени преобразователя, так как навходы элемента 3 совпадения импульсы0 и 04 все еще поступают неодновременно. При этом на выходе элементасовпадения 3 сигнал отсутствует итриггер 5, а, следовательно, и триггер 12 продолжают оставаться в прежнем состоянии.Присд.щ(фиг.3) инвертированныйопорный импульс О с выхода элемента2 ИЛИ-НЕ и импульс 0,4. с выход фазосдвигающего элемента 4 одновременнопоступают на входы элемента 3 совпадения. При этом на выходе элемента3 совпадения появляется сигнал О(фиг. 3), опрокидывающий триггер 5 втакое состояние, при котором с одного из его выходов снимается запреЦщающий сигнал 05,поступающий на одиниз входов элемента 9 совпадения, а сдругого выхода триггера 5 снимаетсяразрешающий сигнал О , (фиг. 3),поступающий на один из входов элемента 10 совпадения. При этом импульсО с выхода дополнительного фазосдвигающего элемента 11 через закрытыйэлемент 9 совпадения не проходит напервый вход триггера 12 с раздельнымзапуском, а проходит через открытыйэлемент 10 совпадения на его второйвход и триггер 12 изменяет свое состояние. В этом состоянии с одного извыходов триггера 12 снимается запрещающий сигнал О , поступающий на один0из входов элемейта 14 совпадения, ас другого выхода триггера 12 снимается разрешающий сигнал 012, поступающий на один из входов элемента 15 8совпадения. Импульсы 04 с выхода фаэосдвигающего элемента 4,через зак" рытый элемент 14 совпадения не проходят на первую ступень преобразователя 19; а импульсы Оь с выхода фазосдвигающего элемента 16 через открытый элемент 15 совпадения распредели/тель 17 импульсов и блок 18 усилителей поступают на управляющие электро" ды тиристоров второй ступени преобразователя 19, регулируя фазу открытиятйристоров в плечах этой ступени,Таким образом, сигналы с;Выходовдополнительного триггера 12 с раэ дельным запуском используются каккоманды для переключения ступенеймногомостового тиристорного преобразователя 19, момент подачи которыхопределяется фазой сигналов ОИ ф 20 формируемых дополнительным фазосдви-гающим элементом 11. Путем изменения фазы сигналов 0 переключение11ступеней преобразователя может бытьосуществлено в момент времени, соответствующий любой фазе полупериодапитающего преобразователь напряженияНа этом заканчивается процесс прямого перехода с предыдущей (первой) ЗО ступени регулирования на последующую (вторую ) ступень. Аналогичноосуществляется прямой переход совторой ступени на третью, с третьейна четвертую и т.д.35 . В связи с тем, что на выходе дополнительного фазосдвигающего элемента 11 формируются импульсы 01, фаза которых соответствует необходимому в течение полупериода питающего 40 напряжения моменту переключения ступеней преобразователя и может не совпадать с моментом переключения триггера 5, переключение триггера 12 происходит только в момент поступления 45на его вход сигнала Ос выходов соответствующих элементов 9 или 1 О совпадения.Обратный переход, например, со второй ступени регулирования на первуюосуществляется при уменьшении напряжения управления и увеличении снача(фиг.2 и 3) будет продолжатся регулирование второй ступени преобразователя, так как триггер 5, а следовательно, и триггер 12 продолжают оставаться в состоянии опрокинутом сигналом 50 с выхода элемента 3 совпадения,посколькусигнала 06 на выходе элемента 6 совпадения при этом не будет,ПрийР )Аопна. входы элемента 6 совРВг 1падейия поступают одновременно сигналы О и О а снимаемый при этом8с его выхода сигнал 06 (фиг.2) возвратит триггер 5, а, следовательнои триггер 12 в первоначальное исходное состояние, позволяющее произвести обратное переключение преобразователя с последующей (второИ регулируемойступени на предыдущую (первую) ступень в момент, соответствующий фазесигналов 041 с выхода дополнительного 20фазосдвигающего элемента 11.В результате применения предлагаемого устройства расширяется диапазонработы переключающего устройства засчет введения в устройство дополни 25тельных фазосдвигающего элемента,триггера с раздельным запуском и двухэлементов совпадения, позволяющихобеспечить программное переключениеступеней преобразователя в моментывремени, соответствующие любой фазеполупериода питающего преобразователя напряжения, а также предотвращается выход из строя (пробой) сило"вых тиристоров преобразователя за 35счет обеспечения более четкой подачи на него импульсов управления.Формула изобретения40Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя, содержащее формирова 45 тель опорных импульсоввыход которого через ощн из логических элементов ИЛИ-НЕ подсоединен к одному иэ входов первого элемента совпадения, подключенного вторым входом к вы 1 ходу фазосдвигающего элемента первойступени преобразователя, а выход пер-.вого элемента совпадения подсоединенк одному из входов триггера с раздельным .запуском, вторым входом подсоединенного к выходу второго элемента совпадения, к одному из входовкоторого через элемент временной задержки подсоединен выход формирователя опорных импульсов,. а к второмувходу второго элемента совпадения через другой логический элемент ИЛИ-НЕподсоединен выход фазосдвигающегоэлемента первой ступени преобразователя, выход последнего подсоединентакже к одному из входов третьегоэлемента совпадения, выход фазосдвигающего элемента второй ступени преобразователя подсоединен к одному извходов четвертого элемента совпаде-ния, выходы третьего и четвертогоэлементов совпадения через рачпределитель импульсов и блок усилителейсоединены с выводами для подключенияк управляющим электродам силовых тиристоров, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что, с целью расширения диапазона работы, оно снабжено дополнительным фазосдвигающим элементом,дополнительным триггером с раздельным запуском и двумя дополнительными элементами совпадения, к первымвходам которых подсоединены соответствующие выходы триггера с раздельным запуском, к вторым входам - выход дополнительного фазосдвигающегоэлемента, а их выходы " к соответствукщим входам дополнительного триггера с раздельным запуском, подсоединенного выходами к вторым входамтретьего и четвертого элементов совпадения.ГИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 440283, кл. В 601, 9/13, 1969,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 88994, кл. Н 02 Р 13/16,1976.849409 и Ци Фиг. Я Фиг,ЗСоставитель О. ПарфеноваРедактор А. Шандор Техред А. Ач Корректор Г. Решетки Заказ 11303 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Филиал 11/73НИИПИ Гопо дел5, Москв Тираж 730ударственногом изобретенийЖ, Раушс Подписноекомитета СССРи открытийая наб д, 4/5