Устройство для управления тиристорным инвертором Советский патент 1984 года по МПК H02P13/18 

жит задатчик максимального угла включения тиристоров, триггер, элемент И, причем выход яадатчика максимального угла включения 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 ограничения максимального угла включения тиристоров инвертора.

3. Устройство по п. 1, о т л и т чающееся тем, что, с целью повышения скорости отработки сигнала рассогласования между заданной и фактической величиной угла запаса тиристоров инвертораJ выход генератора импульсов подключен к «третьему входу первого и к четвертому входу четвертого элементов И.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕ- , НИЯ ТИРИСТОРНЫМ ИНВЕРТОРОМ, содержащее первый элемент И, к первому входу которого подключен прямой выход задатчика.угла запаса, а к второму входу подключен прямой выход измерителя угла коммутации, второй элемент И, к первому входу которого под слючен прямой выход одновибратора, а выход второго элемента И подключен к информационному входу триггера, третий элемент И, к первому входу которого подключен инверсный выход одновибратора, четвертый элемент И, последопательно соединенные инвертор, фазосдвигающий элемент, распределитель импульсов и блок выходных усилителей, имеющий выводы для под-, кпючения к тиристорам инвертора, первый вход четвертого элемента И и вход одновибратора соединень с выходом фазосдвигающего элемента, отличаюш1ееся тем, что, с целью повышения точности регулирования , устройст-во снабжено блоком для ограничения максимального угла включения тиристоров инвертора, генератором импульсов, мультиплексором, причем выход генератора импульсов подключен к второму входу второго элемента И и к второму входу третьего элемента И, третий вход второго элемента И подсоединен к инверсному выходу, а 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 котдэрого соединен с и.нверсным выходом измерителя угла коммутации, выход фазосдвигающего элемента подключен к первому входу блока для ограничения максимального угла включения тиристоров, второй вход которого подключен к первому выходу , мультиплексора, выход блока для М ограничения максимального угла О включения тиристоров соединен с ;о инверсным входом интегратора, прямой вход которого подключен к второму выходу мультиплексора, информационные входы которого соединены с входами соответствующих элементов И, а адреснь1й вход - с выходом триггера, синхронизирующий вход которого соединен с выходом первого элемента И. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок для ограничения максимального угла включения тиристоров инвертора содер

Изобретение 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 Cl JНедостатком этого устройства является 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.

Это устройство характеризуется недостаточной точностью регулирования, вызванной отсутствием связи между скоростью регулирования величины угла

опережения и скоростью протекания электромагнитных процессов.

Цель изобретения - повышение точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем,

что устройство для управления тиристорным инвертором, содержащее первый элемент И, к -первому входу которого подключен прямой выход задатчика угла запаса, а к второму входу подключен прямой выход измерителя угла коммутации, второй элемент И, к пермому входу которого подключен прямой выход одновибратора, а выход второго элемента И подключен к информационному входу триггера, третий элемент И, к первому входу которого подключен инверсный выход одновибратора, четвертый элемент И, последовательно соединенные инвертор, фазосдвигакиций

элемент, распределитель импульсов и блок выходных усилителей, имеющий вьтрды для подключения к тиристорам инвертора, первый вход четвертого элемента И и вход одновибратора соедв:

нены с выходом фазосдвигающего элемента, снабжено блоком для ограничения максимального угла включения тиристоров инвертора, генератором импульсов, мультиплексором, причем

выход генератора импульсов подключен к второму входу второго элемента И и к второму входу третьего элемента И, третий вход второго элемента И подсоединен к инверсному выходу, а третий вход третьего элемента И подсоединен к прямому выходу измерителя угла коммутации, имверсный выход задатчика угла запаса соединен с вторым входом четвертого элемента И, третий вход которого соединен с инверсным выходом измерителя угла коммутации, выход фазосдвиганзщего элемента подключен к первому входу блока для ограничения максимального угла включения тиристоров, второй 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 вхо которого соединен с вькодом первого элемента И. Блок для ограничения максимального угла включения тиристоров инверто ра может содержать задатчик максимального угла включения тиристоров, триггер, элемент И, причем выход задатчика максимального угла включения тиристоров подключен к информационному входу триггера, синхронизирующи 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 элемен та И является вькодом блока для огра ничения максимального угла включения тиристоров инвертора. С целью повышения скорости отработки сигнала рассогласования между заданной и фактической величиной угл запаса тиристоров инвертора выход ге нератора импульсов подключен к треть ему входу первого и к четвертому входу четвертого элементов И. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.26 - временные диаграммы напряжений на выходах элементов устройства. Устройстйо для управления тиристорным инвертором (фиг. 1) содержит задатчик 1 угла запйса (генератор прямоугольных импульсов), прямой выход которого подсоединен к первому входу 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 элемента 7 подключен к входу распределителя 8 импульсов, к входу .одно|вибратора 9, к первому входу блока 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 11 импульсов, причем прямой вькод 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 ступеней и плеч инвертора 16, который подсоединен к тяговому двигателю 17 и силовому трансформатору 18. lla фиг. 2 приведены временные диаграммы напряжений на выходах соответствукяцих элементов устройства, когда длительность импульсов U с выхода измерителя 3 угла коммутации меньше длительности импульсов 5 с выхода одновибратора 9, а временное совпадение импульсов U с выход задатчика 1 угла запаса и импульсов и, с выхода измерителя 3 угла комму тации отсутствует. На фиг. 3 приведены временные диаграммы напряжений на выходах соо ветствующих элементов устройства, когда длительность импульсов U с выхода измерителя 3 угла коммутации больше длительности импульсов 1 с выхода одновибратора 9, а временное совпадение импульсов выхода задатчика 1 угла запаса и импульсов у с выхода измерителя 3 угла koм fyтaции по-прежнему отсутствует. На фиг. 4 приведены временные диаграммы напряжений на выходах соот ветствукяцих элементов устройства, когда имеет место временное совпадение импульсов выхода задатчика 1 угла запаса и импульсов и., с вьпсода измерителя 3 угла коммутации На фиг. 5 приведены временные ди граммы напряжений на выходах соответствзгющих элементов устройства, когда длительность импульсов U/ с выхода измерителя 3 угла коммутации больше длительности импульсов U с выхода одновибратора 9, а временное совпадение импульсов Ug- с выхода задатчика 1 угла запаса и импульсов V у. с выхода измерителя 3 угла коммутации отсутст-вует. Иа фиг. б приведены временные диаграммы напряжений устройства, ко да имеет место ограничение максимального угла включения тиристоров блоком 10. Устройство работает следующим образом. Задатчик 1 угла запаса, синхрони зированный напряжением питающей (ко тактной) сети, формирует в конце ка дого полупе)иода, питающего преобразователь напряжения, прямоугольны опорные импульсы U длительность которых равна заданной величине угл запаса U, тиристоров инвертора (фиг. 2-6). Импульсы и с выхода задатчика 1 угла запаса поступают на первый вхо элемента И 2, на выходе которого им пульсы и. отсутствуют до тех пор, п „ ка длительность импульсов и-. подаваемых с прямого выхода измерителя угла коммутации на второй вход элемента И 2, такова, что величина фак 9 тического угла, запаса сГф тиристоров инвертора 16 бойьше заданного угла запаса U.j, т.е. пока (фиг. 5). При этом на первый вход мультиплексора 12 и на синхронизирующий вход триггера 13 с динамической записью информации импульсы U не поступают. Фазосдвигающий элемент 7, синхронизированный напряжением питающей сети, формирует импульсы U прямоугольной формы, фаза передних фронтов которых соответствует величине угла включения /Ь тиристоров инвертора 16. Фаза передних фронтов импульсов НА фазосдвигающего элемента 7 определяется информацией в виде кода, которая имеется на выходе дискретного интегратора. В частном случае интегрирующий элемент 14 может быть вьшолнен как реверсивный двоичный счетчик, информация с выхода которого в виде параллельного кода запиcывaetcя синхроимпульсом (которьй формируют в момент перехода кривой напряжения сети через ноль) в фазосдвигающий элемент 7, вьтолненный в виде многоразрядного счетчика с предварительной записью информации. После этого импульсы с выхода генератора развертки фазосдвигающего элемента 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. Вькодные импульсы tpиггepa соответствуют импульсам Uyj 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 соответствуклцих ступеней и плеч инвертора 16. Импульсы U с выхода фазосдвигающего злемента 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 вьшолняет ограничение максимального угла включения тиристоров инвертора 16. ,, Одновибратор 9 формирует прямые инверсные U прямоугольные импульсы постоянной длительности 7 n (фиг. 2 и 3), первые из которьгх поступают на первый вход элемента И 4, а вторые - на первый вход элемента И 5. Высокочастотные импульсы с выхода генератора 11 импульсов поступают на втОрые входы элементов И 4 и 5. На третий вход элемента И 4 подают инверсные импульсы на третий вход элемента И5 поступают прямые импульсы и А, длительностью с, выхода измерителя 3 угла коммутации, при этом, если , на выходе элемента И5 формируется пачка-импульсов, число которых прямо пропорционально разности сигналов -j- f и которые поступают на четвертый вход мультиплексора 12. Если , пачка импульсов, число которых прямо пропорционально разности сигналовТ--}-, формирующаяся на выходе элемента И 4, поступает на вход Установка 1 триггера 13 с динамической записью информации, синхронизирующий вход которого ПОДКЛЮ чен к выходу элемента И 2. Независимо от наличия импульсов на синхронизирующем входе триггера 13 с выхода элемента И 2 импульсы с выхода элемента И 4 устанавливают триггер в единичное состояние на выходе. Если при отсутствии импульсов на вхо де Установка 1 на синхронизирующий вход триггера 13 приходят импульсы, триггер устанавливается в нулевое состояние на выходе, так как на его информационном входе постоянно имеется логический О. Импульсы и с выхода |)азосдвигающего элемента 7 поступают на третий вход элемента И 6, на выходе которого импульсы отсутствуют до тех пор, пока длительность импульсов Us:, подаваемых с инверсного выхода измерителя 3 угла коммутации, поступающих на третий вход элемента И 6, такова, что величина фактического угла запаса тиристоров инвертора мень ше заданного угла запаса cf, т.е. пока (5(фиг. 6). Импульсы с выходов элементов И 2 6 поступают соответственно на первые информационные входы мультиплексора 12, адресным входом которого управляет выходное напряжение с выхода триггера 13. Таким образом, при наличии логического .О на выходе триггера 13 импульс, имеющийся на первом и 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 U.J, подключен к второму выходу мультиплексора 12. В исходном состоянии в фазосдвигающий элемент 7 записывают ;код, который определяет длительность импульсов UB, фаза передних фронтов которых соответствует начальной величине угла включения |Г0 тиристоров инвертора. Инвертируемый ток инвертора 16 минимален или равен нулю, поэтому длительность импульсов с выхода измерителя 3 угла коммутации меньше длительности импульсов U/f с выхода одновибратора 9 и на выходе элемента И 5 формируются импульсы ив, перехлючащие триггер 13 в единичное состояние на выходе (фиг. 2). На синхронизирующий вход триггера 13 с динамической записью информации с выхода элемента И 2 импульсы не поступают, так как временное совпадение импульсов , с выхода задатчика 1 угла запаса и .импульсов U --. с выхода измерителя 3 угла коммутации отсутствует. Под действием единичного сигнала на адресном входе мультиплексор 12 пропускает импульсы на втором и четвертом входах соответственно на свои первый U т. и второй выходы. Импульсы и 2 с первого выхода мультиплексора 12 поступают на инверсный вход интегрирующего элемента 14 через блок 10, который ограничивает величину максималь включения тиристоров, увеличении инвертируемого тока до значения, при котором длительность f импульсов и с выхода измерителя 3 угла коммутации становится больше длительности f импульсов и, с выхода одновибратора 9, на выходе элемента И 4 формируется пачка импульсов U (фиг. 3)., число которых прямо пропорционально разности между у и Г. Фазосдвигающий элемент 7 в соответствии с числом этих ютульсов уменьшает длительности импульсов Up, в следующий полупериод. 9 Но в момент уменьшения фазы пере них фронтов импульсов Ua, подавземых на тиристоры инвертора 16, прои ходит увеличение противо - ЭДС тран форматора 18 и в соответствии с формулой т и-5 ZR где I - ток тягового двигателя (генератора); и - напряжение на двигателе (генераторе); Е - поотиво- ЭДС трансформатора IR - суммарное сопротивление якор ной цепи, инвертируемой ток инвертора 16 стремится уменьшиться до некоторой величины, уменьшая тем самым и длительность импульсов и... Таким образом в следующий полупериод уменьшение разности между длительностями сигналов Т и Y приводит соответственно уменьшению количества импульсов на выходе элемента И 4. При этом фазосдвигакщий элемент 7 в этотполупериод уменьшает уже на меньшую величину длительность импульсов Ua, т.е отработка угла опережения |i происходит от некоторого начального значения в зависимости от величины рассогласования между заданной (f) и фактической () величинами длительности угла коммутации со скоростью, определяемой этим рассогласованием. При длительности импульсов с выхода измерителя 3 угла коммутации меньше длительности импульсов U с выхода одновибратора 9 на выходе элемента 5 формируется пачка импуль сов и (фиг, 2), число которых прямо пропорционально разности между Т и -г. Фазосдвигающий элемент 7 под действием сигнала п с выхода инте грирующего элемента 14 увеличивает длительность импульсов U на величи ну, определяемую разностью -у K,Vf увеличивая инвертируемый ток инвертора 16. т.е. устройство осуществля ет вход в рекуперативное торможение с длительностью угла коммутации -у равной S, поддерживая ток рекуперации на определенном постоянном уров не. Уменьшение фазы передних фронтов импульсов UA, подаваемых на тиристо ры инвертора 16, происходит до тех пор, пока величина фактического угла запаса сЛф тиристоров инверто9ра не станет равной или меньше заданного угла запаса «3 . Формирующиеся на в 1ходе элемента И 2 импульсы при временном совпадении импульсов и с выхода задатчика 1 угла запаса и импульсов U с выхода измерителя 3 угла коммутации переключают триггер 13 с динамической записью информации в нулевое состояние на выходе, и устройство из режима взвода в рекуперацию переводится в режим поддержания заданного постоянного угла запаса инвертора. При этом сформированные на первом и третьем входах мультиплексора импульсы U и U +переходят на его первый и второй выходы. Из режима поддержания заданного постоянного угла запаса А тиристо- . ров инвертора 16 устройство выходит, . длительность импульсов U с выхода измерителя 3 угла коммутации становится меньше длительности импульсов с выхода одновибратора 9, т.е. . Формирующиеся на выходе элемента И 4 импульсы и.пёреключают 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 и -р с выхода измерителя 3 угла коммутации равной t при уменьшении противо- ЭДС трансформатора 18, т.е. при увеличении фазы передних фронтов импульсов и л от до рр,, возвращаясь в исходное состояние, jb-1 - значение фазы включения тиристоров инверторов при у f в режиме поддержания f const. Новый вход в режим инвертирования происходит аналогичным образом. Блок 10 для ограничения максимальiHoro угла включения тиристоров со держит 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 Б торьв4 входом блока 10, а выход; элемента И 21 является выходом блока 10 для ограничения максимального угла тиристоров инвертора 16. Блок 10 для ограничения максималь ного угла включения тиристоров работает следукяцим образом. До тех пор, пока фронт 0/1 импульса Uft с выхода фазосдвигающего элемента 7 находится в пределах импульса с выхода задатчика 19 максимального угла включения тиристо ров, на один из входов элемента И 2, с выхода триггера 20 с динамической записью информации подается напряжение U20, соответствующее логической 1, так как на информационном входе триггера 20 имеется сигнал ло гической 1 в момент записи информации, определяемой фронтом 0/1 импульса Uft с выхода фазосдвигающего элемента 7, и выходные импульсы U-j. с первого выхода мультиплексора 12 через второй вход элемента И 21 поступают на инверсный вход интегриру элемента 14. В соответствии с выходным сигналом UMJ интегрирующего элемента 14 регулируется фронт 0/1 импульса и на выходе фазосдвигающего элемента 7. Если под действием сигнала UHJ с выхода интегрирующего элемента 14 длительность /ь импульсов Up с выхода фазосдвигающего элемента 7 становится больше заданной длительности р-м импульсов U« с выхода задатчика 19 максималь ного угла включения тиристоров (т.е. при fb), триггер 20 фронтом 0/1 импульса Uft, подаваемым на его синхронизирукяций вход, переключается в состояние О на выходе, так как на информационном входе триг гера 20 имеется сигнал логического О в момент записи информации, который определяется фронтом 0/1 импульса Up (фиг. 6), ,и элемент И 21 з прещает прохождение импульсов U Г с первого выхода мультиплексора 12 на инверсный вход интегрирукнцего элемента 14, т.е. информация на выходе интегрирующего элемента 14 не изменяется, и соответственно фаза передних фронтов импульсов Ug 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 повьш1ается скорость отработки сигнала рассогласования между заданной и фактической величинами угла запаса тиристоров инвертора 16. Для повышения помехозащищенности устройства выход фазосдвигающего устройства 7 (U, 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 импульс ные помехи..