Устройство для управления токопараметрическим тиристорным преобразователем Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления вентильными преобразователями.

Известно устройство для управления токопараметрическим вентильным преобразователем (ТПВП), состоящим из двух встречно-параллельных т-фазных тиристорных комплектов, подключенных на выходе тфазного параметрического источника тока, содержащее распределитель импульсов и выходные усилители 1.

Недостатком известного устройства является невозможность осуществления инверторного режима.

Наиболее близким является устройство для управления токопараметричес ким тиристорным преобразователем, выполненным из двух встречно-параллельных т-фазных тиристорных мостов, подключенных к гп-фазной сети переменного напряжения через параметрический источник тока, содержащее распределитель и блок раздельного управления, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам распределителя, а выходы последнего предназначены для подключения к управляющим цепям тиристоров, блок задания длительности нулевого тока нагрузки, соединенный со вторым входом распределителя, 4т нульорганов, каждый из которых подключен своим входом параллельно к силовым электродам соответствующего тиристора, а выходом - к соответствующему третьему входу распределителя 2.

Недостатком данного устройства является отсутствие инверторного режима работы, который необходим, например, при торможении -электропривода постоянного тока.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем введения инверторного режима работы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления токопараметрическим тиристорным преобразователем, выполненным из двух .встречно-параллельных т-фазных тиристорных мостов, подключенных к т-фазной сети переменного напряжения через параметрический источник тока, содержащее распределитель и блок раздельного управления, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам распределителя, а вь1ходы последнего предназначены для подключения к управляющим цепям тиристоров, блок задания длительности нулевого тока нагрузки, соединенный со вторым входом распределителя, 4ш нуль-органов, каждый из которых подключен к силовым электродам соответствующего тиристора, а выходом - к соответствующему третьему входу распределителя, 4 m элементами задержки, включенными на выходе каждого нуль-органа, распределитель снабжен 4ш дополнительными входами и входом сигнала инвертирования, выходы элементов задержки соединены с дополнительными входами распределителя, а распределитель содержит по 2т элементов 2 ИЛИ, 4ИЛИ, 2И, а также по 4т элементов ЗИ и 4И, причем каждый выход распределителя, предназначенный для управления нечетными тристорами первого моста и четными тиристорами второго моста соединен с выходом элемента 2 ИЛИ, входы которого соединены с выходами первых элементов

0 ЗИ и 4И, при этом первый вход каждого первого элемента ЗИ соединен с соответствующим третьим входом распределителя, а второй и третий - с первым и вторым входами первых элементов 4И и первыми входами распределителя, третьи входы первых элементов 4И подключены к соответствующим дополнительным входам распределителя, а четвертые - к выходу источника сигнала инвертирования, каждый выход . распределителя, предназначенный для управ0 ления четными тиристорами первого моста и нечетными тиристорами второго моста, соединен с выходом соответствующего элемента 4 ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов 2 И и вторых элементов 3 И и4 И, а также со сторым входом

5 распределителя, при этом первый вход каждого указанного элемента 3 И связан с соответствующим третьим входом распределителя, а второй и третий с первым и вторым входами вторых элементов 4 И, с первым и вторым входами элементов 2 И и с первыми входами распределителя, третий вход каждого указанного элемента 4 И соединен с соответствующим дополнительным входом распределителя, а четвертый - с входом сигнала инвертирования.

, На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для управления, например, трехфазным преобразователем; на фиг. 2 - схема однофазного преобразователя; на фиг. 3 - временные диаграммы его работы при инвертировании идеальной ЭДС; на

0 фиг. 4 - принципиальные схемы, реализующие выходные сигналы распределителя.

Устройство для управления токопараметрическим тиристорным преобразователем 1, выполненным из двух встречно-параллельных вентильных комплектов, подключенных

к сети переменного напряжения через параметрический источник тока 2, и питающего нагрузку 3 с внутренней ЭДС, содержит распределитель 4 импульсов и блок 5 раздельного управления, прямой М и инверсный N выходы которого подключены к распределителю 4, а выходы последнего соединены с управляющими цепями тиристоров. Если нагрузка 3 обладает значительной индуктивностью, как, например, машина постоянного

тока, то на выходе ТПВП параллельно нагрузке подключают конденсатор 6. Сигналы на выходе блока 5 принимают значения в соответствии со следующей таблицей: Наименование режима работы М N Положительный ток в нагрузке 1 О Отрицательный ток в нагрузке О 1 Нулевой ток в нагрузкеО О Устройство содержит также блок 7 задания длительности нулевого тока нагрузки 3, вырабатывающий сигнал Z-, а также нульорганы 8-19, элементы задержки 20-31, источник 32 сигнала инвертирования R, связанный выходом с одним из входов распределителя 4, и вентильные комплекты, состоящие из тиристоров 33.1-33.6 и 34.1 - 34.6. Каждый из упомянутых нуль-органов 8-19 подключен своим входом к силовым электродам соответствующего тиристора 33.1-33.6 и 34.1-34.6, а выходом - к распределителю 4 и к соответствующему элементу задержки 20-31. Выходные сигналы А.:.бИ. .. элементов задержки 20-31 подаются на другие входы распределителя 4 Каждый нечетный канал управления распределителя 4 содержит элемент 3 И 35 и элемент 4 И 36, подключенные ко входам элемента 2 ИЛИ 37. Каждый нечетный канал управления состоит из элементов 3И 35, элемента 4 И 36 и элемента 2 И 38, KOTOpbie подключены ко входам элемента 39. Устройство работает следующим образом. При низком уровне сигналов на выходе блока 7 и источника 32 и наличии соответствующей комбинации сигналов М и N на выходе блока 5, распределитель 4 вырабатывает сигналы управления Wf для включения, например, тиристоров 33.1 и 33.6, Включение тиристоров 331-33 будет происходить в точках естественного открывания по синхронизирующим сигналам Xi- Хб,..поступающим с нуль-органов 8-13 контролирующих прямое напряжение анод-катод на тиристорах 33i г ЗЗе...После включения тиристоров 331 7 ЗЗф в нагрузке 3 устанавливается ток положительного направления. Длительность сигнала управления, вырабатываемого распределителем 4, определяется длительностью наличия сигнала синхронизации, который исчезает после включения очередного тиристора, так как. падение напряжения на проводящем вентиле является недостаточным для поддержания соответствующего нуль-органа во включенном состоянии. Указанное, позволяет минимизировать мощность управления тиристорами преобразователя. Реверс тока в нагрузке 3 начинается при переключении блока 5. Очередной тиристор вступит в работу из второго комплекта по сигналу синхронизации своего нульоргана. Далее тиристоры 34i-34e .второго комплекта вступают в работу в циклическом порядке по синхронизирующим сигналам нуль-органов 14-19. Для регулирования выходного тока преобразователя любой полярности, осуществляется перевод тока на время, определяемое блоком 7, из нагрузочной цепи в короткозамкнутые контуры, создаваемые тиристорами 33.2, 33.4 и 33.6 первого комплекта, а также тиристорами 34j 34j и 34s .второго комплекта. Алгоритмы управления тиристорами, вырабатываемые распределителем 4, описываются следующим обобщенными логическими уравнениями Wzi-t Xii,tMNVPu iMN Wji Xtj MN VySuMNRVZVMN, Wjt-i X i-iMN -tMNR VZ VMN, Wzi .X,iMNVpii , где i 1,2,3,..., (последнее число в ряду определяется количеством тиристоров в одном комплекте); Xi,Xi ..- сигналы синхронизации, вырабатываемые нуль-юрганами напряжения тиристоров 33.1-33.6 и 34.1-34.6; )5j,i- УГЛЫ инвертирования тиристоров первого и второго комплектов. Для перевода преобразователя в режим инвертирования энергии нагрузки 3 подают с выхода источника 32 на один .из входов распределителя 4 сигнал R 1. В зависимости от направления тока, ранее протекавше го в нагрузке 3, в инверторном режиме начинает работать либо первый 33, либо второй 34 комплект тиристоров. Приведенные выще алгоритмы функционирования распределителя 4 составлены для режима инвертирования применительно к мащине постоянного тока, т.е. для нагрузки 3, внутренняя ЭДС которой направлена встречно току при .работе преобразователя в выпрямительном режиме. Следовательно, перевод преобразователя в инверторный режим осуществляется без изменения полярности внутренней ЭДС нагрузки 3. Инверторный режим нагляден на примере схемы .замещения однофазного ТПВП при инвертировании идеальной ЭДС EQ (фиг. 2). На фиг. 3 даны временные диаграммы токов, напряжений и углов проводимости тиристоров. При указанной на фиг. 3 полярности ЕО роль основных тиристоров выполняет Vi-V|, а роль дополнительных - Vt V Если полярность ЕО изменится на противоположную, то и функции тиристорных комплектов также изменяются. Из временных диаграмм следует, что основные тиристоры, Vj- V во танавливают свои вентильные свойства в течение интервалов J3 .под действием падения напряжения на вспомогательных тиристорах Vt - Vi , .которые запираются под действием Е при открывании следующего основного тиристора. Угол,. отсчитанный от точки естественного отпирания тиристора, определяется элементами задержки 20-31 и не должен быть меньше предельного угла инвертирования /mir, который, в свою очередь, определяется временем выключения тиристора. На фиг. 3 угол лишь для наглядности показан большим.

Применение описанного устройства позволяет обеспечить инверторный режим работы преобразователя, расширить функциональные возможности.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛ НИЯ ТОКОПАРАМЕТРИЧЕСКИМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, выполненным из двух встречно-параллельных m-фазных тиристорных мостов, подключенных к ш-фазной сети переменного напряжения через параметрический источник тока, содержащее распределитель и блок раздельного управления, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам распределителя, а выходы последнего предназначены для подключения ,к управляющим цепям тиристоров, блок задания длительности нулевого тока нагрузки, соединенный со вторым входом распределителя, 4т нуль-органов, каждый из которых предназначен для подключения входом параллельно силовым электродам соответствующего тиристора, а выходом - к соответствующему третьему входу распределителя, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения инверторного режима токопараметрического вентильного преобразователя, оно снабжено источником сигнала инвертирования, 4т элементами задержки, включенными на выходе каждого нуль-органа, распределитель снабжен 4т дополнительными входами и входом сигнала инвертирования, выходы элементов задержки соединены с дополнительными входами распределителя, а распределитель содержит по 2т элементов 2 ИЛИ, 4 ИЛИ, 2 И, а также по 4т элементов ЗИ и 4И, причем каждый выход распределителя, предназначенный для управления нечетными тиристорами первого моста и четными тиристорами второго моста, соединен с выходом соответствующего элемента 2 ИЛИ, входы которого соединены с выходами первых элементов ЗИ и 4И, при этом первый вход каждого перцого элемента ЗИ соединен с соответствующим третьим входом распределителя, а второй и третий -, с первым и вторым входами первых элементов 4И и первыми входами распределителя, третьи входы первых элементов 4И подключены к соответствующим дополнительным входам распределителя, а четвертые - к выходу источника сигнала инвертирования, каждый выход распределителя, предназначенный для управления четными тиристорами первого моста и нечетными тиристорами второго моста, соединен с выходом соответствующего элемента 4ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов 2И и вторых элементов ЗИ и 4И, а также со вторым СО входом распределителя, при этом первый со вход каждого указанного элемента ЗИ свя зан с соответствующим третьим входом распределителя, а второй и третий - с первым и вторым входами вторых элементов 4И, с первым и вторым входами элементов 2И и с первыми входами распределителя, третий вход каждого указанного элемента 4И соединен с соответствующим дополнительным входом распределителя, а четвертый - с входом сигнала инвертирования.

фигЛ

V V2 Vf V3

и

A

FT

Vf V3 V4 V ue.Z

.t

V,f Vl, V2

V/, V2 УЗ. V4

П

l

l

d

id

41;

Lf

.

+

фие.З

W,/ZL-1

Фиг.