Устройство для дискретного управления многофазным вентильным преобразователем

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2805,76 (21) 2365600/24-07с присоединением заявки Ио(23) Приоритет -Опубликовено 250580, Бюллетень Мо 19Дата опубликования описания 30. 05. 80 р 1)м ) 2 Н 02 Р 13/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТНОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ Изобретение относится к системам управления тиристорными импульсными преобразователями постоянного тока,Известны дискретные устройства уп равления, содержащие задающий генератор, соединенный с тактовым счетчиком импульсов, который подключен к дешифраторам, соединенным с реверсивными счетчиками управления, подключенными к управляющему органу через распределительное устройство (1). Устройство, позволяет осуществлять дискретный сдвиг управляющих импульсов шестифазного преобразователя, для 15 увеличения плавности регулирования которого введено распределительное устройство И 3.Однако в аварийных режимах данное устройство не позволяет осуществлять 20 изменение смещения во времени работы фаэ преобразователя.Наиболее близким к предлагаемому является дискретное устройство для автоматического управления многофаз ным тиристорным широтно-импульсным преобразователем электровоза постоянного тока, содержащее задающий генератор, соединенный с тактовым счетчиком импульсов, подключенным к двум 39 дешифраторам, один из которых подключен к реверсивному счетчику управления, соединенному шинами набора и возврата позиций с управляющим органом,выполненньк в виде контролера машиниста и блока автоматическогоуправления и позволяет осуществлять управление щ параллельно соединенными двухфазными преобразователями, у которых одна фаза может быть представлена однофазньм преобразователем,Однако эта дискретная схема управления при выходе иэ строя одной из Фазпреобразователя продолжает управлениеостальными Фазами без изменения смещения во времени работы фаэ преобразователя, что приводит к усложнению режи"мов работы источника питания в связис возникновением биений входного тока,что может привести к ухудшению состава гармонических составляющих. Цель изобретения - повышение качества регулирования в аварийных режимах.Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для дискретного управления многофаэным вентильным преобразователем, содержащЕе задающий генератор с выходом, соединенным совходом тактового счетчика, своими выходами подключенного к двум дешифраторам, один из которых входными шинами подключен к реверсивному счетчику управления, соединенному шинами набора, и возврата позиций с управляющим органом и блок защиты введен дополнительный функциональный блок, содержащий элементы И, НЕ, ИЛИ, при этом выхоцные шины дешифраторон соединены с одними входами соответствующих элементов И Функционального блока, к другим входам которых подключены соответствующие выходы блока защиты, подключенные также к элементу ИЛИ, выход которого подсоединен к элементу НЕ, соединенному с входами соответствующих элементов И, а выходыэлементов И Функционального блока подключены к управляющим электродам вентилей преобразователя.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого дискретного устройства управления многофазным преобразователем; на Фиг. 2 - схема Функциональ;ого блока; на Фиг. 3 - схема многоФазного (четырехфазного) тиристорно- импульсного преобразователя, управление работой которого осуществляетсяпомощью предлагаемого устройства;на Фиг. 4 - диаграммы процессов н злементах преобразователя в случае работы всех фаз; на фиг. 5 - диаграммы процессов н элементах преобразователя при вьходе из строя второй Фазы преобразователя с изменением смещения воВремени работы фаз преобразователяпри помощи предлагаемого устройства.Дискретное устройство управлениясодержит задающий генератор 1, которыйвыполнен н виде. мультинибратора к соединенный с тактовым счетчиком 2 импульсов, представляющим собой дноич -ный счетчик со сквозным переносом единкцы и соединенный своими 2 и выходами (п - число триггерон в счетчиках) с дешифраторами 3 и 4, выполненными в виде диодных матриц. Дешифратор 4 соединен также 2 и входами с реверсивным счетчиком 5, выполненным в виде двоичного счетчика и соединенным с управляющим органом 6 шиной 7 набора и шиной 8 возврата позиций; кроме того, дешифраторы 3 и 4 соединены с функциональным блоком 9 выходными шиами, которые являются нходами .,О, 11,12 13, 14, 3.5, 3.6, 17, 18, 19, 20, 21, 22 и 23 н блок 9. Выходы 24 25, 26 и 27 Функционального блока 9 идут иа управляющие электроды гланных тиристорон 28, 29, 30 и 31 соответстненио. а выходы 32, 33, 34 и 35 идут на управляющие электроды коьвтутирующих тиристоров Зб, 37, 38 и 39, Кроме то:;о, Функциональный блок 9 соединен выходами 40, 41, 42 и 43 с блоком защиты силового преобразователя, причем40-й идет с блока защиты 1-й Фазы;41-й с блока защиты 11-й Фазы; 42-й с блока защиты 111 - й Фазы; 43-й с блока зашиты 1 Ч-й Фазы, Входы 40,41, 42 к 43 от блока защиты подключены к элементу ИЛИ 44 и соответственно к элементам И 45, 46, 47, 48, 49 50, 51, 52, 53, 54 г 55 ю 5 бф 57 с 58 г 59( 60 ю 61 г 62 63, 64, 65, бб, 67 и 68; вход 11 подключен к элементам И 45, 51, 57 и 63; вход 13 - к элементам И 46, 52, 58 и 48; вход 15 - к элементам И 47, 54 59, 65; вход 17 - к элементам И 48, 54, 66; вход 20 - к элементам И 49 55, 61, 67; вход 23 - к элементам И 50, 56, 62, 68.Кроме того функциональный блок 9 содержит элемент НЕ 69, который сноим выходом подключен к элементам И 70, 73, 72, 73, 74, 75, 76 и 77, другие Входы которых подключены к соответствующим входам 10, 12, 14, 16, 18, 19, 21 и 22, а выходы указанных элементов И - к соответствующим выходам 24, 25, 2 б, 27, 32, 33, 34 и 35.Многофазный тиристорно-импульсный преобразователь состоит из четырех фаз 78, 79, 80 и 81, которые содержат главные тиристоры 28, 29, 30 и 33, закрытие которых осуществляется с помощью коммутирующих тиристоров 36, 37, 38 и 39 при приложении напряжения ком - мутирующкх конденсаторов 82, 83, 84 и 85 к соответствующим главным ткристорам; креме того, преобразователь состоит кз обратных диодов 86, 87, 88 и 89 и Общей нагрузки 90 которая может быть раздельной.Многофазный тиристорно-импульсный преобразователь, управление которым возможно с помощью предлагаемого устройства, работает следующим образом.При открытии главного ткристора 28 первой Фазы 78 к нагрузке 90 прикладывается напряженке источника питания и н цепи нагрузкк 90 ток возрастает От приня:Ого мкнимального значения 1 Р, и до максимального тпах а в источГПСЬХ / нике питания ток 1 возрастает анало -сгично. После истечения требуемой продолжительности импульса происходит открытие коммуткрующего тиристора 36 и главный ткристор 28 закрывается. ТОК Н НаГруЗКЕ в ПЕРиод паУзы подлеР- живается через обратный диод 86 благодаря электромагнитной энергии, накопленной в период импульса, причем н период паузы ток как в нагрузке, так и в сети, снижается по экспоненте от значения 1 до 1,п Через аПП0,25 Т производится открытие главного тиркстора 29 второй фазы 79 и процессы в нагрузке и н сети повторяются. При открытик коммутирующего тиристора 37 главный тиристор 29 закрывается, Через 0,25 Т после Открытия главного тиристора второй Фазы производится открытие главного ткристора 30 третьей Фазы и через 0,25 ТФ после открытия главного тиристора 30 открывается главный тиристор 31 четвертойФазы 81 и далее работа фаз преобразователя повторяется.При выходе из строя одной из Фаз преобразователя, например второй, работа преобразователя продолжается с прежним сдвигом между фазами на О,25 Тф. Однако, учитывая, что вторая фаза из работы исключена, например при помощи автоматического выключателя, в цепи нагрузки и в то же времногофазным преобразователем работает следующим образом.При пбступлении от задающего генератора 1 импульсов на тактовый счетчик 2 триггеры последнего изменяют свои состояния, в соответствии с которыми информация в виде кодов поступает на дешифратор 3. Диодная матрица дешифратора 3 набрана таким образом, что на выходных шинах 10, 12, 14 и 16 появляются импульсы, не сдвигаемые во времени и смещенные относительно друг друга на 0,25 ТФ и на выходных шинах 11, 13 и 15 появляются импульсы, смещенные относительно друг друга на 1/3 Т, . По указанным выходным шинам импульсы проходят на функциональный 40 блок 9, имеющий соответствующие входы. Одновременно при поступлении импульсов от управляющего органа б иа реверсивный счетчик 5 по шине 7 набора позиций происходит изменение состоянийтриггеров реверсивного счетчика. Присовпадении состояний триггеров тактового 2 и реверсивного 5 счетчиков навыходах 18, 19, 21 и 22 появляютсяимпульсы, смещенные относительно друг 50 друга на 0,25 Тф , и сдвинутые относительно соответствующих импульсов, идущих по выходам 10, 12, 14 и 16 на величину 1,) = -ф"- (1 - число импульйсов, поступивших на реэерсивный счетчик по шине набора позиций), а по выходным шинам 17, 20 и 23 смещенные относительно друг друга на 1/3 ТФ и сдвинутые относительно соответствующих импульсов идущих по шинам 11, 13 и 15 также на 1,у = -ф- (1)Учитывая, что при отсутствии .аварийных режимов с блока защиты не поступает сигнал по выходам 40, 41, 42,мя в источнике питания, ток снижается не до значения , , аниже (кривая 1,10 фиг. 4), или может наступить режим прерывистых оков (кривая 2, фиг. 4), что усложняет режим работы источника питания.Предлагаемая система управления 15 позволяет в случае возникновения аварийных режимов при выключении одной из преобразователя автоматически изменять смещения эо времени открытия тиристоров остальных фаз, при этом 20 смещение во времени и между фазами равно 1/3 Т (Фиг. 5), Ток в сети в данном случае пульсирующий с постоянной минимальной и максимальной амплитудой.25Дискретное устройство управления и 43 на. элементы ИЛИ 44 и далее на элемент НЕ 69, с выхода элемента НЕ поступает сигнал на элементы И 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76 и 77. Импульсы, поступая по выходу 10 дешифратора 3 на элемент И 70 проходят на выход 24 Функционального блока 9 и далее на главный тиристор 28 первой Фазы преобразователя, С выхода 18 дешифратора 4 импульсы поступают на элемент И 74 и далее по выходу 32 на коммутирующий тиристор 36 первой Фазы, С выхода 12 дешифратора 3 импульсы поступают на элемент И 71 и далее на главный тиристор 29 второй Фазы преобразователя, По истечении времени (1) с выхода 19 дешифратора 4 импульсы проходят на элемент И 75 и далее по выходу 33 на коммутирующий тиристор 37.По выходу 14 дешифратора 3 импульсы, поступая на элемент И 72, следуют по выходу 26 на главный тиристор 30 третьей фазы преобразователя. На коммутирующий тиристор 38 импульсы поступают с дешифратора 4 по выходу 21 через элемент И 76 и выход 34. На главный тиристор 31 четвертой фазы 81 пре- образователя импульсы поступают с дешифратора 3 по выходу 16 через элемент И 73 и выход 27, а на коммутирующий тиристор 39 четвертой фазы преобразователя - с дешифратора 4 по выходу 22 через элемент И 77 и выход 35.При выходе из строя одной из Фаз преобразователя, например второй 79, производится выключение последней с помощью автоматического выключателя и одновременно подается потенциальный сигнал по выходу 41 на элемент ИЛИ 44 и на элементы И 45, 46, 47, 48, 49 и 50, Сигнал, поступая по выходу 41 на элемент ИЛИ 44, проходит на элемент НЕ 69, в связи с чем сигнал с элементов И 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76 и 77 исчезает. Поэтому импульсы с дешифраторов 3 и 4, идущие по выходным шинам 10, 12, 14, 16, 18, 19 и 22, не проходят на соответствующие выходы 24, 25, 26, 27, 32, 33, 34 и 35.Учитывая, что вторая фаза из работы исключена и продолжают работать три фазы, происходит изменение смещения в работе фаз, которое теперь равно 1/3 Т, Устройством управления указанное изменение смещения обеспечивается следующим образом.Импульсы, следуя с дешифратора 3 по выходной шине 11, поступают на элемент И 45 Функционального блока 9, на другой вход которого подан потенциальный сигнал с выхода 41 блока защиты, проходят на выход 24 и далее на главный тиристор 28 первой фазы. На коммутирующий тиристор 36 первой фазы импульсы поступают с дешифратора 4 по выходной шине 17 через элемент И 48 и выход 32. Через 1/3 Тф импульсы поступают на главный тиристор 30 третьей фазы с дешифратора 3 по выходной шине13 через элемент И 46 и выход 26, а закрытие главного тиристора 30 производится открытием коммутирующего тиристора 38 путем подачи управляющего импульса с дешифратора 4 по выходной шине 20 через элемент И 49 и по:выходу 34 И, наконец, на главный тиристор 5 39 четвертой фазы импульсы поступают через 1/3 Тф после нключения н работу третьей фазы с дешифратора 3 по выходной шине 15 через элемент И 47 и выход 27. Коммутирующий тиристор 39 чет О вертай Фазы открывается при поступлении импульса с дешифратора 4 по выходной шине 23 через элемент И 50 по выходу 35.При выходе из строя третьей фазы 15 80 в работе остаются первая, нторая и четвертая фазы, управление которыми со смещением во времени на 1/3 Т, осущестнляется следующим образом.От блока защиты поступает сигнал по входу 42 на элемент ИЛИ 44 и одновременно на элемент И 51, 52, 53, 54, 55 и 56, чем достигается подача управляющих импульсов на главный тиристор 28 первой фазы от дешифратора 3 по вы- ходу 11 через элемент И.51 и выход 24, а на коммутирующий тиристор 36 первой фазы - от дешифратора 4 по выходу 17 через элемент И 54 и по выходу 32 еЗОГлавный тиристор 29 второй Фазы открывается при поступлении управляющего элемента с дешифратора 3 по выходной шине 13 через элемент И 52 и через выход 25 Функционального блока. Коммутирующий тиристор 37 этой же Фазы открывается при поступлении упра:вляющих импульсон с дешифратора 4 по выходу 20 через элемент И 55 и выход 39.Открытие главного тиристора 31 четвертой Фазы 81 осуществляется импуль О сами, идущими с дешифратора 3 по выходной шине 15 через элемент И 53 ФунКционального блока 9 и выход 27, а коммутирующего тиристора 38 четвертой фазы - при подаче управляющих импульсов с дешифратора 4 по выходной шине 23 через элемент И 56 и выход 35.В случае выхода из строя четвертой фазы 8 в работе остаются перная, вторая и третья Фазы, открытие тирис- Я торон у которых смещено по времени 1/3 ТФ.От блока защиты сигнал поступает по выходу 43 на элементы И 57, 58, 59, 60, 61 и 62 функционального блока. На у главный тиристор 28 первой Фазы по выходу 11 с дешифратора 3 импульсы поступают через элемент И 57 и выход 26, а на коммутирующий тиристор 36 этой же Фазы - по выходу 17 с дешифратора 4 через элемент И 60 и выход 32 Ф 4Главный тиристор 29 второй Фазы открывается благодаря поступлению управляющего импульса с дешифратора 3 по выходу 13 через элемент И 58 и по выходу 25, коммутирующий же тиристор 65 37 этой же фазы открывается при поступлении импульсов с дешифратора 4 по выходу 20 через элемент И 61 и выход 33.Главный тиристор 30 третьей Фазы открывается при поступлении управляющего импульса с дешифратора 3 и по выходу 15 через элемент И 59 и выход 26, при этом коммутирующий тиристор 38 от крывается при поступлении управляющего импульса с дешифратора 4 по выходу 23 через элемент И 62 и выход 34.Наконец, при выходе из строя 1-й Фазы управление остальными фазами происходит следующим образом.На гланный тиристор 29 второй фазы импульсы поступают с дешифратора 3 по ныходу 11 через элемент И 63 и выход 25, "на коммутирующий же тиристор 37 импульсы поступают с дешифратора 4 по выходу 17 через элемент И 66 и выход 33. Главный тиристор 30 третьей фазы отпирается при подаче управляющих импульсов с дешифратора 3 по выходу 13 через элемент И 64 и выход 26, при этом коммутирующий тиристор 38 открывается при подаче управляющих импульсов с дешифратора 4 по выходу 20 через элемент И 67 и ныход 34. Главный тиристор 31 четвертой фазы открывается при поступлении с дешифратора 3 упранляющих импульсов по выходу 15 через элемент И 65 и выход 27, а коммутирующий тиристор 39 при поступлении управляющих импульсов от дешифратора 4 по выходу 23 через элемент И 68 и выход 35.Таким образом, при применении предлагаемого дискретного устройства управления многофазным преобразователем предстанляется нозможность при выходе из строя одной из фаз преобразователя осушествлягь автоматиче: кое изменение смещения времени открытия тиристоров фаз относительно друг друга, что позноляет устранить биения тока в источнике питания, улучшить состав гармонических составляющих.Формула изобретенияУстройство для дискретного управления многофазным вентильным преобразователем, содержащее задающий генератор с выходом, соединенным со входом тактового счетчика, своими выход,ми подключенного к двум дешифраторам, один из которых входными шинами подключен к ренерсинному счетчику управления, соединенному шинами набора и возврата позиций с управляющим органом, и блок защиты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества регулирования в аварийных режимах, оно дополнительно снабжено Функциональным блоком, содержащим элементы И, НЕ, ИЛИ, при этом выходные шины дешифраторов соединены с одними входами соответстнующнх элементов И Функционального блока, к другим входам которых подключены соответствующиевыходы блока защиты, соединенные также с элементом ИЛИ, выход которогоподключен к элементу НЕ, соединенному выходом с входами соответствующихэлементов И, а выходы элементов Ифункционального блока подключены куправляющим электродам силовых вентилей преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, авторское свидетельство СССР 9 424290, кл. Н 02 Р 13/16, 1971.2. Труды Днепропетровского института инженеров транспорта, вып. 163 1975, с. 21-26 (прототип).736342 Заказ 2284/11 Тираж 783 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Х, Раушская наб., д. 4/5