Устройство для управления компенсированным выпрямительно-инверторным преобразователем электроподвижного состава Советский патент 1989 года по МПК B60L9/12 

Фиг. 1

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для управления компенсированным выпрямительно-инвертор- ным преобразователем электроподвижного состава.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство (фиг. 1) содержит формирователь 1 управляющих импульсов, подключенный выходами к входам ключевого элемента 2, выполненного на тиристорах 3 и 4, соединенного последовательно с индуктивно- емкостным компенсатором 5, включающим дроссель 6 и конденсатор 7. Компенсатор 5 ключевым элементом 2 подключен к вторичной обмотке тягового трансформатора 8 параллельно выпрямительно-инверторному преобразователю 9, питающему тяговые электродвигатели 10. Вход формирователя 1 подключен к генератору 11 импульсов, соединенному входом с выходом триггера 12 запуска. К одному из входов триггера 12 подключен выход элемента И 13, соединенного одним из входов с блоком 14 защиты, а другим - с выходом командного блока 15, при этом второй вход триггера 12 соединен с выходом формирователя 16 импуль ов включения. Блок 17 сравнения соединен одним входом с датчиком 18 входного напряжения выпрямительно-инверторного преобразователя 9, другим - с датчиком 19 напряжения конденсатора 7 компенсатора 5, а выходом - с формирователем 16. Элемент 20 задержки соединяет выход датчика 21 напряжения тяговой сети, подключенного параллельно первичной обмотке тягового трансформатора 8,с третьим входом элемента И 13.

Датчик 18 напряжения выполнен в виде делителя напряжения на резисторах 22 и 23. Блок 17 сравнения выполнен на операционном усилителе 24 с резисторами 25 и 26 на входах. Формирователь 16 импульсов включения выполнен на импульсном трансформаторе 27, диодном мосте 28, транзисторе 29 с резисторами 30-32. Датчик 19 напряжения выполнен в виде делителя напряжения на резисторах 33 и 34.

Датчик 21 напряжения выполнен на трансформаторе 35 и реле 36 с контактами 36.1, выходной сигнал на выходе которого характеризует отсутствие напряжения в тяговой сети. Командный блок 15 выполнен в виде контактного элемента 37 и нагрузочного резистора 38.

Блок 14 защиты содержит, например, элементы защиты от превышения допустимых значений напряжения и тока в цепи компенсатора и элементы защиты от перенапряжений преобразователя. Генератор 11

1468791

выполнен, например, на основе однОпереход- HOFO транзистора 39 в сочетании с резисторами 40-42 и конденсатором 43. В качестве входного управляющего элемента использован ключевой элемент, состоящий из тран- зистора 44 и резисторов 45 и 46. К выходу генератора 11 подключены последовательно соединенные первичные обмотки импульсных трансформаторов 47 и 48, входящих в состав формирователя 1. Вторичные обмотки им- пульсных трансформаторов подключены через резисторы 49 и 50 к управляющим входам тиристоров 3 и 4, шунтированным диодами 51 и 52.

На временных диаграммах фиг. 2 представлены: кривая а - напряжение на входе преобразователя 9 (датчика 18), кривая б - напряжение на конденсаторе 7 (датчика 19), кривая 0 - напряжение на выходе блока 17 сравнения, кривая г - напряжение на выходе формирователя 16, кривая д - напряже- 0 ние на выходе командного блока 15, кривая е - напряжение на выходе триггера 12, кривая ж - напряжение на выходе генератора 11 и кривая 3 - напряжение датчика 21. Устройство работает следующим образом. Команде отключения в блоке 15 соот- ветствует замкнутое положение контактного элемента 37. При этом с выхода блока 15 поступает на вход элемента И 13, а также на информационный вход триггера 12сигнал соответствующий «О. Поскольку при этом д с выхода элемента И 13 на вход сброса триг- гера 12 поступает также «О, то триггер 12 находится в сброшенном состоянии и на его инверсном выходе - «1, т. е. высокий уровень сигнала. Этим сигналом включается транзистор 44, шунтируя конденсатор 43, 55 поэтому генератор И не выдает управляющих импульсов в формирователь 1 и ключевой элемент 2 закрыт.

При подаче с блока 15 команды на включение компенсатора, т. е. при разомкнутом ключевом элементе 37, на вход элемента И 13 40 и информационный вход триггера 12 поступает «1. На выходе элемента И 13 также появится «1, если блок 14 защиты не дает запрета и запрет не поступает с выхода датчика 21. Однако триггер 12 может опрокинуться в разрещающее состояние лишь по переднему и заднему фронту импульсов, поступающих на его вход из блока 17 сравнения. Смена знака напряжения на выходе операционного усилителя 24 блока 17, а следовательно, момент появления фронта им- 50 пульса на выходе блока 17 зависит от входных напряжений, снимаемых с резисторов 22 относительно общей точки соединения, которая является также нулевой для операционного усилителя. В момент пересечения кривых этих напряжений происходит смена зна- 55 ка выходного напряжения, т. е. проход фронта выходного сигнала блока 17. Импульсы на выходе импульсного трансформатора 27,

полярность которого зависит от фронта (переднего или заднего), выпрямляются диодным мостом 28 и окончательно формируются усилителем на транзисторе 29. В момент прихода переднего фронта импульса на вход записи триггера 12 на инверсном его выходе появится сигнал низкого уровня, которым закроется транзистор 44. При этом конденсатор 43 разблокируется и генератор 11 начинает генерировать управляющие импульсы

ра 12 и появление управляющего импульса (кривая ж) на выходе генератора 11.

Допустим, что в момент /з произошло отключение напряжения сети. В результате на выходе датчика 21 появляется сигнал (кривая з) отключения компенсатора, что ведет к опрокидыванию триггера 12 в запрещающее положение (кривая е) и прекращение генерации управляющих импульсов (кривая ж). В момент t произошло повторвключения тиристоров З и 4. Частота следо- 10 ное включение напряжения сети, одновре- вания этих импульсов выбирается значитель- менно с этим посредством блоков 17 и 16

вырабатывается импульс, поступающий на вход записи триггера 12, однако триггер не опрокинется, поскольку на его входе сбро- .(5 са присутствует сигнал запрета, задержанный элементом 20 задержки. Опрокидывание триггера в разрешающее положение произойдет лишь в момент /s равенств а мгновенных значений напряжений (кривых а и б). С этого момента генератор 11 вновь выдает

13, на выходе которого появ- 20 управляющие импульсы. Момент /е соответ- ляется сигнал сброса триггера 12 в нулевое ствует подаче команды выключения компен- состояние. При этом высоким уровнем сигна- сатора блокам 15. ла с инверсного выхода триггера 12 откры-Формула изобретения

вается транзистор 44, блокируя работу гене-Устройство для управления компенсиратора 11, и компенсатор отключается. При 25 рованным выпрямительно-инверторным пре- повторном появлении напряжения сети за- образователем электроподвижного состава, претный сигнал датчика 21 снимается и ком- содержащее подключенный выходами к уп- пенсатор включается в момент прихода на равляющим электродам тиристоров ключе- вход записи триггера 12 импульса из блока 16, элемента компенсатора формирователь

но больщей частоты напряжения тяговой сети и задается параметрами конденсатора 43 и резистора 42.

При пропадании напряжения в тяговой сети, например при коротких замыканиях, обесточивается реле 36 датчика 21 и замыкается контакт 36.1, подключенный к потенциалу низкого уровня. Этот сигнал, пройдя элемент 20 задержки, поступает на вход элемента И

т. е. в момент равенства мгновенных значений напряжений на конденсаторе 7 и вторичной обмотке тягового трансформатора 8. Элемент 20 задержки необходим для исключения опережения прихода разрещающе- го сигнала от датчика 21 по сравнению с приходом импульса включения, поступающего от блока 16 в момент повторного включения напряжения сети. Практически такая задержка обеспечивается, например, замедленным срабатыванием реле 36.

Аналогичным образом происходит отключение и включение компенсатора при появлении «О на выходе блока 14 в момент срабатывания защиты.

На временных диаграммах показан (фиг. 2) процесс включения компенсатора.

В момент t{ (кривая д) подается команда на включение компенсатора. Однако включение его происходит лишь в момент /2, когда кривые а и б пересеклись и под действием импульса, поступающего с выхода блока 16 (кривая г), триггер 12 опрокидывается в разрешающее положение. Происходит измене30

35

ние сигнала (кривая е) на выходе тригге- 0 входом элемента И.

управляющих импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, подключенного входом к выходу триггера запуска, один из входов которого подключен к выходу командного блока, а другой - к выходу элемента И, соединенного одним из входов с выходом блока защиты, а другим - с выходом командного блока, элемент задержки и датчик входного напряжения вы- прямительно-инверторного преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, оно снабжено формирователем

40 импульсов включения, блоком сравнения, датчиком напряжения тяговой сети и датчиком напряжения конденсатора индуктивно- емкостного компенсатора, подключенного к одному из входов блока сравнения, другой вход которого подключен к датчику входного

45 напряжения вьшрямительно-инверторного преобразователя, а выход - к формирователю импульсов включения, соединенного выходом с третьим входом триггера запуска, при этом выход датчика напряжения тяговой сети соединен элементом задержки с третьим

а 12 и появление управляющего импульса (кривая ж) на выходе генератора 11.

Допустим, что в момент /з произошло отключение напряжения сети. В результате на выходе датчика 21 появляется сигнал (кривая з) отключения компенсатора, что ведет к опрокидыванию триггера 12 в запрещающее положение (кривая е) и прекращение генерации управляющих импульсов (кривая ж). В момент t произошло повторное включение напряжения сети, одновре- менно с этим посредством блоков 17 и 16

30

35

0 входом элемента И.

управляющих импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, подключенного входом к выходу триггера запуска, один из входов которого подключен к выходу командного блока, а другой - к выходу элемента И, соединенного одним из входов с выходом блока защиты, а другим - с выходом командного блока, элемент задержки и датчик входного напряжения вы- прямительно-инверторного преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, оно снабжено формирователем

40 импульсов включения, блоком сравнения, датчиком напряжения тяговой сети и датчиком напряжения конденсатора индуктивно- емкостного компенсатора, подключенного к одному из входов блока сравнения, другой вход которого подключен к датчику входного

45 напряжения вьшрямительно-инверторного преобразователя, а выход - к формирователю импульсов включения, соединенного выходом с третьим входом триггера запуска, при этом выход датчика напряжения тяговой сети соединен элементом задержки с третьим

/

/

Изобретение относится к транспорту и направлено на повышение надежности устройства. Компенсатор 5 включен параллельно выпрямительно-инверторному преобразователю 9, питающему тяговые электродвигатели 10. После отключения компенсатора 5 блоком 14 защиты, командным блоком 15 или по сигналу датчика 21 напряжения тяговой сети повторное вк тючение осуществляется под контролем датчиков 18 и 19 напряжения на входе преобразователя 9 и конденсатора 7 компенсатора 5. Блок 17 сравнения фиксирует момент совпадения мгновенных значений и дает команду формирователю 16 на формирование импульса включения, который через триггер 12 запуска поступает на вход генератора 11 импульсов и через формирователь 1 - на входы ключевого элемента 2 компенсатора 5, чем исключается появление опасных сверхтоков в цепи преобразователя 9. 2 ил. %

I I Г П Г Ml I I т I

.-JIIIIIIIIIIL 3

фиг.2