Устройство для управления многомостовым тиристорным преобразователем Советский патент 1985 года по МПК H02M7/00 

Изобретение относится к электро технике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления многомостовым тиристорным преобразова- гелем, преимущественно на электроподвижном составе переменного тока Известно устройство для управления тиристорным преобразователем содержащее распределитель, выход которого является выходом устройст на для управления, разделительный трансформатор, выход которого подк чен к входу порогового элемента, элемент И, фазорегулятор СJ« Однако такое устройство обеспечивает работу одномостового тирист ного преобразователя и не позволяе управлять работой многомостового преобразователя, . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления многомос вым тиристорным преобразователем, содержащее последовательно соедине ные измерительный трансформатор напряжения, вход которого предназначен для подключения к сетевому трансформатору, выпрямительный ноет, пороговый элемент, первые Р5-триггер, предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с вьюодами, предназначенными для подключения к первым противофазным плечам нерегулируемо го моста преобразователя, последовательно соединенные вторые RSтриггер, предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к вторым противофазным плечам нерегу лируемого моста преобразователя, блок фазового управления с выводами, предназначенными для подключения к регулируемому мосту преобра- зователя, блок синхронизации, выход которого соединен с синхрони зирующим входом канала фазового управления и вторым входом первого й5-триггера 2. , И известном устройстве измерение величины напряжения на анодах тиристоров второго контура коммута ции (контур с меньшим напряжением и определением момента, когда это напряжение становится Достаточным для их открытия, осуществляются ко венным путем, для этой цели исполь зуется включенный в цепь контура с большим напряжением (первый контур коммутации ) специальный датчик угла коммутации. Датчик содержит трансформатор тока, который нагружен на дроссель большой индуктивности. На его выходе формируются сигналы величина которых пропорциональL дросселя и скоросна индуктивности ти изменения точки Ж- . а длительность соответствует величине угла коммутации в контуре с большим напряжением. Импульсы управл ления otoj тиристорами в контуре с меньшим напряжением формируются по заднему фронту этих сигналов. Использование специального датчика угла коммутации усложняет и удорожает устройство, а косвенный измерения напряжения на анодах тиристоров снижает точность при управлении преобразователем. Так например, после окончания коммутации токов в первом контуре за счет запасенной в дросселе энергии сигнал на входе датчика еще некоторое продолжает формироваться. В переходных режимах скорость изменения рабочего тока становится соизмеримой со скоростью изменения тока коммутации, и на выходе датчика формируются ложные сигналы. Аналогичные явления имеют место и при генерации в процессе работы преобразователя высокочастотных гармонических составляющих , Несоответствие между моментом формирования импульсов управления и моментом, когда анодное напряжение нарастает до величины включения, приводит либо к снижению энергетических показателей, либо к нарушению нормальной работы параллельно последовательных групп тиристоров преобразователя. Кроме того, амплитуда сигналов на выходе датчика угла коммутации существенным образом заивсит от скоро.сти протекания процессов коммутации токов и при малых углах управления или искажениях переднего .фронта кривой питающего напряжения может оказаться недостаточной для праг}ильной работы устройства. Наоборот, в аварийных режимах амплитуда и длительность сигналов на выходе датчика угла коммутации резко возрастает, что 3 . может привести к выходу из строя элементов схемы устройства. Цель изобретения - упроа;ение , повьппение надежности и точности регулирования. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащеее последовательно соединенные измери тельный трансформатор напряжения, вход которого предназначен для подключения к сетевому трансформатору, выпря.мительный мост, пороговый элемент, первые R5-триггер, пр варительный формирователь импульсо и выходной усилитель с выводами для подключения к первым противофа ным плечам нерегулируемого моста преобразователя, последовательно соединенные вторые RS-триггер, предварительный формирователь им.пульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к вторым противофазным плечам нерегулируемо моста преобразователя, блок фазово управления с вьгаодами для подключе ния к регулируемому мосту преобразователя, блок синхронизации, выхо которого соединен t синхронизирующ входом канала фазового управления вторым входом первого RS -триггера снабжено элементом И-НЕ, подключен ным к одному из его входов элементов НЕ, вход которого подсоединен выходу первого предварительного формирователя импульсов, при этом два других входа злемента И-НЕ под ключены к выходам первого RS-триг гера и порогового элемента, а выхо подсоединен к одному входу второго РЗ-триггера, другой вход которого подключен к выходу блока синхронизации . На фиг.1 приведена блок-схема преобразователя и предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений на выходах элементов схемы устройства до появления тока нагрузки;, на 4мг, 3 - диаграм мы напряжений на выходах элементов схены устройства при наличии тока нагрузки. Многомостовой тиристорный преобразователь 1 подключен к секционированной вторичной обмотке силового трансформатора 2. Преобразователь I имеет нерегули руемую (плечи 3-6) и регулируемую (плечи 7 и 8 ) ступени и нагоужен на тяговый двигатель 9. 14 Устройство для управления многомостовым преобразователем содержит подключенный к тяговой обмотке нерегулируемой ступени измерительный трансформатор 10 напряжения, выход которого через вьшрямительньм мост 1 и пороговый элемент 12 соединен с одним из входов R5-триггера 13 и элемента И-НЕ 14. Второй вход RS-триггера 13 подключен к выходу блока 15 синхронизации, Выход блока 15 синхронизации соединен, кроме того, с синхронизирующим входом блока 16 фазового управления, имеющего выводы для подключения к тиристорам регулируемой ступени ( плечи 7 и 8 ) преобразователя 1, и к одному из входов второго RS-триггера 17, Выход RS -триггера 13 соединен с другим входом элемента И-НЕ 14, а также через предварительньй формирователь 18 с входом вькодного усилителя 19, имеющего выводы для подключения к плечам 5 и 6 преобра- зователя 1, и входом элемента НЕ 20, выход которого соединен с третьим входом элемента И-НЕ-14, Выход эле-.-мента И-НЕ 14 подключен к входу RSтриггера 17, который через п|)едвари- тельный формирователь 21 импульсов соединен с входом имеющего выводы для подключения к плечам 5 и 6 преобразователя I выходного усилителя. Устройство работает следующим образом. в соответствующей фазе с питающим напряжением 0 на плечи 7 и 8 преобразователя 1 подаются регулируе- кые по фазе оСр импульсы управления Uj, которые формируются блоком 16 фазового управления ((}даг, 1-й 2),. Питакяцее напряжение (J, через измерительный трансформатор 10 и выпрямительный мост 11 подается на вход порогового элемента 12, порог срабатьшания которого соответствует напряжению включения силовых тиристоров преобразователя I,. Выходные сигналы Uj порогового элемента 12 подаются на вход R5триггера 13 и элемента И-НЕ 14. RSr-триггер 13 запускается передним ронтов сигнала Uj и выключается олько при подаче на его второй ход синхронизирующего импульса с ыхода блока 15 синхронизации, котоьй в момент перехода питающего напряжения U через ноль. На выходе RS-Tpurrepa 13 формируются импульсы прямоугольной формь и, передн-1й фронт которых совпадает с моментом первого за полупериод срабатывания порогового элемента 12. RS;-триггер 13 защищает схему от формирования ложных сигналов, обусловленных амплитудными искажениями питающего напряжения U, при которых пороговый элемент 1,2 может срабатывать несколько раз в течение пол.упериода (фиг. 3). Выходные сигналы U RS-триггера 13 подаются на один из входов элемента И-НЕ 14 и На предварительный формирователь 18 импульсов. На его выходе формируются импульсы Ug малой длительности, совпадающие по фазе с передним фронтом выходных сигналов U4 и соответствующие им минимальному углу управления oi (фиг. 2 ), Выходным усилителем- 19 эти импуль сы преобразуются по амплитуде и длительности до величины U(, , необходимой для включения параллельнопоследовательных групп силовых тири торов, а затем распределяются по плечам З.и 4 преобразователя 1 в соответствии с фазой питанядего напряжения и. Одновременно с этим выходные импульсы предварительного формировате ля I8 после инвертирования элементо НЕ 20 ( UT ) подаются на вход элемен та И-НЕ 14J Где они сравниваются с выходными сигналами Ujj. К5-триггера 13 и (Зз порогового элемента 12.Результирующие сигнапы Ug сравнения напряжения (Jj , и и и с выхода элеме та И-НЕ 14 подаются на первый вход R5-триггера 17, на второй вход кото рого поступают сигналы с выхода блока 15 синхронизации. RS-триггер 17 запускается при появлении на его пе вом входе куля напряжения (логический О ), а выключаются при появлении логического О на втором входе Лри отсутствии коммутации токов по плечам преобразователя 1 (ис- ходное состояние схемы ) 5-триггер 17 срабатывает в момент появления нуля в напряжении Ug, что совпадает с формированием заднего фронта сиг налов Of на выходе предварительного формирователя 18. имг1ульсов (фиг. 2) Возвращается Я5-триггер 17 в исходное положение синхроиътульсом с выхода блока I5 синхронизации в момент равентсва нулю питакяцего напряжения Ui, т.е. в Т . На его Выходе каждый полупериод формируется сигналы (Jj прямоугольной формы, которые подаются на предварительный формирователь 21 импульсов, где по их переднему фронту формируются импульсы малой длительности. Выходным усилителем 22 эти импульсы преобразуются по амплитуде и длительности до величины , , необходимой для включения параллельно-последоватёльных групп силовых тиристоров, а затем распределяются по плечам 5 и 6 преобразователя 1 в соответствии с фазой пи/ающего напряжения (J . Фаза d. переднего фронта импульсов U задержана по отношению к импульсам 0 с фазой d на величину длительности V выходных сигналов (J предварительного формирователя 18 импульсов. После подачи на соответствующие плечи преобразователя I -импульсов U2 , и и и с фазами , 06, и cigj появляется ток нагрузки, величина KOTopoio регулируется путем из менения момента формирования сигналов Uj на выходе блока16 фазового управления. В кривой питающего напряжения и появляются провалы, обусловленные коммутацией токов по плечам преобразователя. Предположим, что в рассматриваемый момент времени открыты 7-е и 4-е плечи преобразо вателя I. Когда напряжение Ц достигает величины, достаточной для открйтия тиристоров, включается пороговый элемент 12, срабатывает триггер 13 и элементы 18 и 19 форми-, руют импульс управления с фазой , который поступает на третье плечо преобразователя. Начинается коммутация токов между этим и седьмым плечом. В момент начада коммутации питающее напряжение 1), резко уменьшается, и пороговый элемент I2 выключается. Время, в течение которого пороговый элемент 12 находится во ключенном состоянии после срабатьшания, много меньше времени Т , соответствующего задержке Си гнало в (J равной длительности выходных сигналов Uf предварительного формирователя 18 импульсов. Повторное за полупериод срабатывание порогового элемента 12 проис- 7 ходит только после окончания комму ции токов в контуре с большим напр жением (плечи 3 и 7 ), когда литающее напояжение 0 вновь няоястает .до величины, достаточной для включения силовых тиристоров. В соответствии с этим при сравнении сигналов t/3, J и и на выходе элемен та И-НЕ 14 логический О формируе ся с задержкой. Величина этой задержки равна длительности угла коммутации в контуре с большим напряжением. Тем самым включение RS-триггера 17 задерживается до момента, когда питающее напряжение вновь станет равным величине, достаточной для включения тиристоров, т.е. на время коммутации у. По фронту выходных сигналой Ue RS -триггера 1 7 формиро ватель 21 и выходной усилитель 22 формируют импульс управления 0 с фазой оСоз фиг. 3 , который подает ся на плечо 6 преобразователя. В предлагаемом устройстве по сравнению с известным улучшаются энергетические показатели и надежность работы преобразователя за сче повышения точности измерения величины напряженияJHа анодах силовых тиристоров в момент подачи импульсов управления ,на их управляющие переходы; повьппается защищенность схемы устройства от лож«ых срабатываний в переходных режимах и при генерации высокочастотных составляющих, так как вместо дифференцирующих элементов в контуре измерения угла используется прямой способ измерения анодного напряжения.на анодах вступающих в работу тиристоров преобразователя. Независимо от величины минимального угла включения тиристоров нерегулируемого моста преобразователя обеспечивается надежное формирование задержанных на угол коммутации в контуре с большим напряжением импульсов управления, отсутствует опасность выхода из строя элементов схемы устройства при аварийных режимах в силовой цепи преобразователя, путем упрощения схемы снижается стоимость устройства.

ФигЗ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОМОСТОВЫМ ТИРИСТОРН№1 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее последовательно соединенные измерительный транс- /форматор напряжения,, йход которого предназначен для подключения к сетевому трансформатору, выпрямительный мост, пороговый элемент, первые R5-триггер, предварительный формиро.ватель импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к первым .противофазным плечам нерегулируемого моста преобразователя., последовательно соединенные вторые RS-триггер, предварительный формирователь импульсов и выходной усилитель с выводами для подключения к вторым протнвофазлным плечам нерегулируемого моста преобразователя, блок фазового управления с выводами для подключения к регулируемому мосту преобразователя, блок синхронизации, выход которого соединен с синхронизирующим входом канала фазового управления и вторым входом первого Р5-триггера, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, повышения « точности регулирования и надежности работы, оно снабжено элементом И-НЕ, подключенным к одному из его входов элементом НЕ, вход которого подсоединен к выходу первого предварительного формирователя импульсов, при этом два других входа элемента И-НЕ подключены к выходам первого RSтриггёра и порогового элемента, а сл выход подсоединен к одному входу второго RS-триггера, другой вход которого подключен к выходу блока ) синхронизации.