Устройство для управления тиристорным инвертором

1100709 жит задатчик максимального угла включения тиристоров, триггер, элемент И, причем выход задатчика максимального угла включения тиристоровподключен к информационному входутриггера, синхронизирующий вход которого является первым входом блокадля ограничения максимального углавключения тиристоров инвертора, выходтриггера подключен к одному из входов элемента И, другой вход которогоявляется вторым входом блока дляограничения максимального угла вклюИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления работой инвертора.Известно устройство для управления тиристорным инвертором, содержащее измеритель угла коммутации, выход которого подключен к входу одновибратора. Выходы измерителя угла коммутации и одновибратора подсоединены к соответствующим входам элемента совпадения (элемента И), выход которого через интегрирующий усилитель подсоединен к узлу управления инвертором 1 .Недостатком этого устройства явля" ется наличие в регулируемой системе положительной обратной связи по току, вследствие чего возрастает вероятность опрокидывания инвертора.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления тиристорным инвертором, содержащее первый элемент И, к одному из входов которого подключен прямой выход задатчика угла запаса, а к другому входу - прямой выход измерителя угла коммутации, второй элемент И, к одному из входов которого подключен прямой выход одновибратора, а выход подключен к входу триггера "Установка 1", третий элемент И, к одному из выходов которого подключен инверсный выход одновибратора, четвертый элемент И, последовательно соединенные инвертор, фазосдвигающий элемент, распределитель импульсов и блок выходных усилителей, имеющий выводы для подключения к тиристорам инвертора 2 3. чения тиристоров, а выход элемента И является выходом блока для ограничения максимального угла включения тиристоров инвертора.3. Устройство по п. 1, о т л и - . ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости отработки сигнала рассогласования между заданной и фактической величиной угла запаса тиристоров инвертора, выход генератора импульсов подключен к .третьему входу первого и к четвертому входу четвертого элементов И. 2Это устройство характеризуется недостаточной точностью регулирования,вызванной отсутствием связи междускоростью регулирования величины углаопережения и скороСтью протеканияэлектромагнитных процессов,Цель изобретения - повышение точности регулирования.Поставленная цель достигается тем,10 что устройство для управления тиристорным инвертором, содержащее первыйэлемент И, к первому входу которогоподключен прямой выход задатчикаугла запаса, а к второму входу под 15 ключен прямой выход измерителя углакоммутации, второй элемент И, к пермому входу которого подключен прямойвыход одновибратора, а выход второго элемента И подключен к информациО онному входу триггера, третий элемент И, к первому входу которого подключен инверсный выход одновибратора,четвертый элемент И, последовательносоединенные инвертор, фазосдвигающий25 элемент, распределитель импульсови блок выходных усилителей, имеющийвыводы для подключения к тиристораминвертора, первый вход четвертогоэлемента И и вход одновибратора Соеди.ЗО нены с выходом фазосдвигающего элемента, снабжено блоком для ограничения максимального угла включениятиристоров инвертора, генераторомимпульсов, мультиплексором, причемЗ 5 выход генератора импульсов подключенк второму входу второго элемента Ии к второму входу третьего элемента И, третий вход второго элемента Иподсоединен к инверсному выходу, аМа фиг. 2 приведены временные диаграммы напряжений на выходах соответствующих элементов устройства, когда длительность импульсов 11 с выхода измерителя 3 угла коммутации меньше длительности импульсов Ц 3 11007 третий вход третьего элемента И подсоединен к прямому выходу измерителя угла коммутации, инверсный выход задатчика угла запаса соединен с вторым входом четвертого элемента И, третий вход которого соединен с ин"версным выходом измерителя угла коммутации, выход фазосдвигающего элемента подключен к первому входу блока для ограничения максимального уг ла включения тиристоров, второй вход которого подключен к первому ,выходу мультиплексора, выход блока для ограничения максимального угла включения тиристоров соединен с инверсным входом интегратора, прямой вход которого подключен к второму выходу мультиплексора, информационные входы которого соединены с выходами соответствующих элементов И, а адресный вход - с выходом триггера, синхронизирующий вход которого соединен с выходом первого элемента И.БлОк для Ограничения максимально го угла включения тиристоров инвертора может содержать задатчик максимального угла включения тиристоров, триггер, элемент И, причем выход задатчика максимального угла включения30 тиристоров подключен к информационному входу триггера, синхронизирующий вход которого является первым входом блока для ограничения максимального угла включения тиристоров инвертора, выход триггера подключен к одному из входов элемента И, другой вход которого является вторым входом блока для ограничения максимального угла включения тиристоров, а выход элемента И является выходом блока для огра ничения максимального угла включения тиристоров инвертора.С целью повышения скорости отработки сигнала рассогласования между заданной и фактической величиной угла 45 запаса тиристоров инвертора выход генератора импульсою подключен к третьему входу первого и к четвертому входу четвертого элементов И.На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2- 6 - временные диаграммы напряжений на выходах элементов устройства.%Устройство для управления тиристорным инвертором (фиг. 1) содержит 55 задатчик 1 угла запаса (генератор прямоугольнйх импульсов), прямой выход которого подсоединен к первому 09 4входу первого элемента И 2. Инверсный выход измерителя 3 угла коммутации подключен к третьему входу. второго элемента И 4, Прямой выход измерителя 3 угла коммутации подсоединен к третьему входу третьего элемента И 5 и к второму входу первого элемента И 2. Инверсный выход задатчика 1 угла запаса подключен к второму входу четвертого элемента И 6, третий вход которого подсоединен к инверсному выходу измерителя 3 угла коммутации. Выход фазосдвигающего 1элемента 7 подключен к входу распре. делителя 8 импульсов, к входу, одноибратора 9, к первому входу блоа 10 для ограничения максимального угла включения тиристоров и к четвертому входу четвертого элемента И 6. Первые входы второго и трет -его элементов И 4 и 5 через одновибратор соединены с выходом генератора 1 1 импульсов, причем прямой выход одновибратора 9 соединен с первым входом второго элемента И 4, а инверсный выход - с входом элемента И 5. Выходы элементов И 2, 4, 6, подключены соответственно к первому - четвертому информационным входам мультиплексора 12, адресный вход которого подсоединен к выходу триггера 13 с динамической записью ин; формации. Синхронизирующий вход триггера 13 подключен к выходу первого элемента И 2, информационный - к вы-ходу второго элемента И 4. Первый выход мультиплексора 12,подключен к второму входу блока 10 для ограничения максимального угла включения тиристоров, выход которого подсоединен к инверсному входу интегратора 14. Второй выход мультиплексора 12 подключен к прямому входу интегратора 14, выход которого подсоединен к входу фазосдвигающего элемента 7. Выход распределителя 8 импульсов через блок 15 выходных усилителей подключен к управляющим электродам силовых тиристоров соответствующих сту. пеней и плеч инвертора 16, который подсоединен к тяговому двигателю 17 и силовому трансформатору 18.с выхода одновибратора 9, а временное совпадение импульсов 0. с выходазадатчика 1 угла запаса и импульсов0 с выхода измерителя 3 угла коммутации отсутствует.Т5На фиг. 3 приведены временныедиаграммы напряжений на выходах соответствующих элементов устройства,когда длительность импульсов 0 свыхода измерителя 3 угла коммутации 10больше длительности импульсов 0с выхода одновибратора 9, а временное совпадение импульсов 0 5 с выходазадатчика 1 угла запаса и импульсов 0 с выхода измерителя 3 угла 15коммутации по-прежнему отсутствует,На фиг. 4 приведены временныедиаграммы напряжений на выходах соо 1ветствующнх элементов устройства,когда имеет место временное совпадение импульсов 0 с выхода задатчика 1 угла запаса и импульсов 0 свыхода измерителя 3 угла коммутации,На фиг, 5 приведены временные диаграммы напряжений на выходах соответствующих элементов устройства,когда длительность импульсов 0 свыхода измерителя 3 угла коммутациибольше длительности импульсов О,с выхода одновибратора 9, а временное совпадение импульсов О с выхода эадатчика 1 угла запаса и импульсов 0 с выхода измерителя 3угла коммутации отсутствует.На фиг. 6 приведены временныедиаграммы напряжений устройства, ког.да имеет место ограничение максимального угла включения тиристоровблоком 10.Устройство работает следующим 40образом.Задатчик 1 угла запаса, синхронизированный напряжением питающей (контактной) сети, формирует в конце каждого полупе 9 иода, питающего преобразователь напряжения, прямоугольныеопорные импульсы 0 длительностькоторых равна заданной величине углазапаса 0 тиристоров инвертора(фиг. 2 - 6),50Импульсы 0 с выхода задатчика 1угла запаса поступают на первый вход элемента И 2, на выходе которого импульсы 0 отсутствуют до тех пор, пока длительность импульсов 0 пода 55ваемых с прямого выхода измерителя 3 угла коммутации на второй вход элемента И 2, такова, что величина фактического угла. запаса б"ф тиристоров инвертора 16 больше заданного угла запаса О., т.е. пока сР, )д" (фиг, 5),5При этом на первый вход мультиплексо. ра 12 и на синхронизирующий вход триггера 13 с динамической записью информации импульсы 0 не поступают,Фазосдвигающий элемент 7, синхронизированный напряжением питающей сети, формирует импульсы 0 прямоугольной формы, фаза передних фрон. тов которых соответствует величине угла включения р тиристоров инвертора 16. Фаза передних фронтов импульсов 0 фазосдвигающего элемента 7 определяется информацией в видег кода, которая имеется на выходе дискретного интегратора. В частном случае интегрирующий элемент 14 может быть выполнен как реверсивный двоичный счетчик, информация с выхода которого в виде параллельного кода записывается синхроимпульсом (который формируют в момент перехода кривой напряжения сети через ноль) в фазосдвигающий элемент 7, выполненный в виде многоразрядного счетчика с предварительной записью информации. После этого импульсы с выхода генератора развертки фазосдвигающего эле мента 7 подаются на считывающий вход многоразрядного счетчика, пока на его выходе не появятся импульсы переполнения, которые подаются на один из входов триггера, на второй вход которого подаются синхроимпульсы. Выходные импульсы триггера соответствуют импульсам 0 с выхода фазосдвигающего элемента 7, которые через распределитель 8 этих импульсов по,полупериодам питающего напряжения и через блок 15 выходных усилителей поступают на управляющие электроды тиристоров соответствующих ступеней и плеч инвертора 16, Импульсы 0 с выхода фазосдвигающего элемента 7 поступают также на первый вход блока 10 для ограничения максимального угла включения тиристоров, второй вход которого подключен к первому выходу мультиплексора 12. Выход блока 10 подключен к инверсному входу интегратора 14. Блок 10 выполняет ограничение максимального угла включения тиристоров инвертора 16.Одновибратор 9 формирует прямые 0 и инверсные 0 - прямоугольные импульсы постоянной длительности(фиг. 2 и 3), первые из которых поступают на первый вход элемента И 4,а вторые - на первый вход элементаИ 5,Высокочастотные импульсы с выхода,генератора 11 импульсов поступают нафвторые входы элементов И 4 и 5, Натретий вход элемента И 4 подают инверсные импульсы О,а на третий входэлемента И 5 постуйают прямые импуль 0сы 0 длительностьюс выхода измерителя 3 угла коммутации, при этом,еслиг, на выходе элемента И 5 формируется пачкаимпульсов, число которых прямо пропорционально разностисигналов -и которые поступают начетвертый вход мультиплексора 12,Если с 7, пачка импульсов, числокоторых прямо пропорционально разности сигналов Г-, формирующаяся навыходе элемента И 4, поступает навход "Установка 1" триггера 13 с динамической записью информации, синхронизирукиций вход которого подклю"чен к выходу элемента И 2. Незави 25симо от наличия импульсов на синхрониэирующем входе триггера 13 с выхода элемента И 2 импульсы с выходаэлемента И 4 устанавливают триггерв единичное состояние на выходе.Если при отсутствии импульсов на входе "Установка 1" на синхронизирукщийвход триггера 13 приходят импульсы,триггер устанавливается в нулевоесостояние на выходе, так как на его 35информационном входе постоянно имеется логический "01.Импульсы 0 с выхода фазосдвигающего элемента 7 поступают на третийвход элемента И б,на выходе которо-. 40го импульсы Од отсутствуют до техпор, пока длительность импульсов 0,подаваемых с инверсного выхода измерителя 3 угла коммутации, поступающих натретий вход элемента И 6, такова, что величина фактического углазапаса дф тиристоров инвертора мень;.ше заданного угла запаса д"5, т.е.пока Уф(8 (фиг. 6)".Импульсы с выходов элементов И 26 поступают соответственно на первыеинформационные входы мультиплексора 12, адресным входом которого управляет выходное напряжение с выходатриггера 13. Таким образом, при на"личин логического ".0" на выходе триггера 13 импульс, имеющийся на первоми третьем входах мультиплексора 12 проходит соответственно на первый и второй выходы мультиплексора, а при наличии логической "1" на выходе триггера 13, на первый и второй выходы мультиплексора 12 проходят соответственно импульсы с его второго и четвертого входов. Прямой вход интегратора 14, в соответствии с выходным сигналом которого фазосдвигающий элемент 7 формирует импульсы 0, подключен к второму выходу мультиплексора 12В исходном состоянии в фазосдвигающий элемент 7 записывают код, который определяет длительность импульсов 0, фаза передних фронтов которых соответствует начальной величине угла включения фо тиристоров инвертора.Инвертируемый ток инвертора 16минимален или равен нулю, поэтомудлительность импульсовс выходаизмерителя 3 угла коммутации меньшедлительности импульсов 0с выходаодновибратора 9 и на выходе элемента И 5 формируются импульсы 06, переключащие триггер 13 в единичноесостояние на выходе (фиг. 2). Насинхронизирующий вход триггера 13с динамической записью информациис выхода элемента И 2 импульсы непоступают, так как временное совпадение импульсов 0 с выхода задатчика 1 угла запаса и,импульсов 0с выхода измерителя 3 угла коммутации отсутствует, Под действием единичного сигнала на адрееном входе мультиплексор 12 пропускает импульсына втором и четвертом входах соответственно на свои первый 0и второй 011 выходы. Импульсы 0 1. - с первого выхода мультиплексора 12 поступают на инверсный вход интегрирующего элемента 14 через блок 10, который ограничивает величину максимального угла включения тиристоров.Цри увеличении инвертируемого тока до значения, при котором длительностьимпульсов О, с выхода измерителя 3 угла коммутации становится больше длительности Т импульсов 0 с выхода одновибратора 9, на выходе элемента И 4 формируется пачка импульсов 0 (фиг. 3)., число которых прямо пропорционально разности между т и Т. фазосдвигающий элемент 7 в соответствии с числом этих импульсов уменьшает длительности импульсов 0 в следующий полупериод.Но в момент уменьшения фазы передних фронтов импульсов П, подаваемых на тиристоры инвертора 16, происходит увеличение противо - ЭДС трансформатора 18 и в соответствии с 5 формулойП-Е11 кгде 1 - ток тягового двигателя10(генератора);П - напряжение на двигателе(генераторе);Е - противо- ЭДС трансформатора;1 К - суммарное сопротивление якорной цепи,инвертируемый ток инвертара 16 стремится уменьшиться до некоторой величины, уменьшая тем самым и длительность импульсов П . Таким образом,в следующий лолупериод уменьшениеразности между длительностями сигналовиприводит соответственно куменьшению количества импульсов навыходе элемента И 4. При этом фазосдвигающий элемент 7 в этотполупериод уменьшает уже на меньшую величину длительность импульсов П 5, т.е,отработка угла опережения (15 происходит от некоторого начального зна 30чения в зависимости от величины рассогласования между заданнойифактическойвеличинами длительности угла коммутации со скоростью,определяемой этим рассогласованием.При длительности импульсов 0Тс выхода измерителя 3 угла коммутации меньше длительности импульсов П;с выхода одновибратора 9 на выходеэлемента 5 формируется пачка импульсов П(фиг. 2), число которых пря 40мо пропорционально разности между Ти р фазосдвигающий элемент 7 поддействием сигнала ис выхода интегрирующего элемента 4 увеличиваетдлительность импульсов П на величи 45ну, определяемую разностьюиувеличивая инвертируемый ток инвертора 16 т.е. устройство осуществляет вход в рекуперативное торможениес длительностью угла коммутацииравной , поддерживая ток рекуперации на определенном постоянном уровне.Уменьшение фазы передних фронтовимпульсов 0 , подаваемых на тиристо-, 551 Фры инвертора 16, происходит до техпор, пока величина фактическогоугла запаса Уф тиристоров инвертоГра не станет равной или меньше за"данного угла запаса д",Формирующиеся на выходе,элемента И 2 импульсы при временном совпадении импульсов П с выхода задатчика 1 угла запаса и импульсов Пс выхода измерителя 3 угла коммутации переключают триггер 13 с динамической записью информации в нулевое состояние на выходе, и устройство из режима взвода в рекуперациюпереводится в режим поддержания заданного постоянного угла запаса тиристоров инвертора. При этом сформированные на первом и третьем входах мультиплексора импульсы Уи П+ переходят на его первый и второй выходы,Из режима поддержания заданного постоянного угла запаса дз тиристо- . ров инвертора 16 устройство выходит, если. длительность импульсов П, с выхода измерителя 3 угла коммутации становится меньше длительности импульсов ПС с выхода одновибратора 9, т.е. если р(С формирующиеся на выходе элемента И 4 импульсы Ппереключают триггер 13 с динамической записью информации в единичное состояние на выходе. Устройство переводится в режим вывода. из рекуперации и поддерживает ток рекуперации равным определенной постоянной величине путем поддержания длительности импульсов 0 , с выхода измерителя 3 угла коммутации равной Т при уменьшении противо- ЭДС трансформатора 18, т,е. при увеличении фазы переднихфронтов импульсов П р от р до 9 щ возвращаясь в исходное состояние,- значение фазы включения тиристоров инверторов при у=7 в режиме поддержания д" =сопя.Новый вход в режим инвертирования происходит аналогичным образом,Блок 10 для ограничения максимального угла включения тиристоров соержит задатчик.19 максимального угла (генератор прямоугольных импульсов) включения тиристоров, выход которого подключен к информационному входу триггера 20, синхронизирующий вход которого является первым входом блока 10. Выход триггера 20 подключен к одному из.входов элемента И 21, второй вход которого является вторым входом блока 10, а выход элемента И 21 является выходом блока 10 для. ограничения максимальногоугла тиристоров иквертора 16.Блок 10 для ограничения максимального угла включения тиристоров работает следующим образом. 5До тех пор, пока фронт О/1 импульса Уз с выхода фазосдвигающего элемента 7 находится в пределах им" пульса Ущ с выхода задатчика 19 максимального угла включения тиристо ров, на один из входов элемента И 21 с выхода триггера 20 с динамической записью информации подается напря жение 00, соответствующее логической "1", так как на информационном входе триггера 20 имеется сигнал логической "1" в момент записи инфор" мации, определяемой фронтом О/1 импульса П 5 с выхода Фазосдвигающего элемента 7, и выходные импульсы П. с первого выхода мультиплексора 12 через второй вход элемента И 21 поступают на инверсный вход интегрирующего элемента 14. В соответствии25 с выходным сигналом Пиг интегрирующего элемента 14 регулируется фронт О/1 импульса П на выходе фазосдвигающего элемента 7. Если под действием сигнала Сиз с выхода интегрирующего элемента 14 длительность р30 импульсов П с выхода фазосдвигающего. элемента 7 становится больше заданной длительности р, импульсов 0 с выхода задатчика 19 максималь- Фного угла включения тиристоров 35(т.е. при р р ), триггер 20 Фронтом О/1 импульса ц , подаваемым на его синхронизирующйй вход, переключается в состояние "Оф на выходе, так как на информационном входе триг гера 20 имеется сигнал логического "0" в момент записи информации, кото. рый определяется фронтом О/1 импульса У, (Фиг. 6)и элемент И 21 запрещает прохождение импгльсов У 1 гс первого выхода мультиплексора 12 на инверсный вход интегрируЮщего элемента 14, т,е, информация на выходе интегрирующего элемента 14 не изменяется, и соответственно фаза передних фронтов импульсов У ограничивается заданным максимальным углом включения тиристоров инвертора 16.При подключении генератора 11 импульсов к третьему входу элемента И 2 и четвертому входу элемента И 6 повышается скорость отработки сигнала рассогласования между заданной и фактической величинами угла запаса тиристоров инвертора 16. Для повышения помехозащищенности устройства выход фазосдвигающего устройства 7 (0, фиг. 2 и 3) подключают к одному из входов элемента И 5, при этом на выходе элемента И 5 до момента появления импульсов отсутствует возможные импульсные помехи