Устройство для управления тиристорным преобразователем Советский патент 1990 года по МПК H02M7/155 

О1

& ю

03

Изобретение относится к преобразовательной технике, предназначено для управления тиристорными преобразователями с параллельным соединением Выпрямительных мостов и может быть использовано в электроприводе с многоступенчатым регулированием напряжения На нагрузке, преимущественно на электрическом транспорте.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей и надежности работы преобразователя. На фиг,1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - Диаграмма напряжений, поясняющая рабо- т|у устройства.

Устройство управления тиристорным Преобразователем (фиг,1) содержит Йногосекционный силовой трансформатор 1, на напряжение первой секции вто™ р;ичной обмотки которого подключен трансформатор 2 напряжения, выход Которого через выпрямительный мост 3 и компаратор 4 соединен с входом формирователя 5 импульсов. Выход формирователя 5 импульсов подключен к третьему входу блока 6 распределения, выходные цепи которого через соответствующие усилители блока выход- ных усилителей 7 соединены с соот- йетсгвующими управляющими электрода- ми силовых тиристоров многомостового Преобразователя 8, тиристорные мосты которого каждой из зон регулирования подключены к соответствующим Секциям вторичной обмотки силового Трансформатора 1. Второй вход блока & распределения через последовательно включенные блок 9 формирователей им- пульсов, блок 10 ограничения величины регулируемых углов управления и блок 11 фазового управления соединен с выходом задатчика 12 напряжения управления Выход задатчика 12 напряжения управления соединен также с входами первого 13, второго 14 и третьего 15 пороговых элементов. Выход первого порогового элемента 13 соединен с первым входом логического элемента ИЛИ 16, а через первый делитель 17 напряжения - с вторым входом сумматора 18. Выход второго порогового элемента 14 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 16, а через второй делитель 19 напряжения - с третьим входом сумматора 18, Выход третьегоs порогового элемента 15 соединен с третьим входом элемента ИЛИ 16, а

через делитель 20 напряжения - с четвертым входом сумматора 18, первый вход которого подключен к выходу задатчика 21 напряжения смещения. Выход сумматора 18 подключен к второму входу компаратора 4.

Предлагаемое устройство предназначено для управления тиристорным преобразователем с четырьмя зонами регулирования напряжения. Если число зон регулирования больше или меньше четырех, то соответственно необходимо изменить количество пороговых элементов 13 - 15 и логических элементов И, ИЛИ блока 6 распределения, Сумматор 18 и делители 17, 19 и 20 напряжения являются широко распространенными элементами.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение на выходах задатчика 12 напряжения управления, пороговых элементов 13-15 и делителей 17, 19 и 20 напряжения равно нулю. При работе многомостового преобразователя 8 на первой.зоне регулирования на выходе сумматора 18 вырабатывается напряжение Uh , пропорциональное напряженияю, подаваемому на один из его входов с выхода задатчика 21 напряжения смещения. Напряжение U. с выхода сумматора 18 подается на один из входов компаратора 4. Особенностью работы устройства является то, что при работе преобразователя 8 на первой и на всех последующих зонах регулирования на другой вход компаратора 4 от первой секции вторичной обмотки силового трансформатора 1 через измерительный трансформатор 2 напряжения и выпрямительный мост 3 подается напряжение, пропорциональное напряжению питания тиристорного моста первой зоны регулирования преобразователя 8. Компаратор 4 срабатывает в момент равенства напряжения, подаваемого на его второй вход с выхода сумматора 18, мгновенному значению полупериода выпрямленного напряжения, подаваемого с выхода выпрямительного моста 3 на первый вход компаратора 4 (фиг.2), При срабатывании компаратора 4 на его выходе вырабатываются импульсы с фазой о/й1 , обеспечивающие минимальный угол управления (открытия) тиристо- ров на первой зоне регулирования при потенциальных условиях, достаточных

для надежного сокрытия тиристоров соответствующих плеч первого моста преобразователя 8. Импульсы с фазой УЙ1 с выхода компаратора 4 через формирователь 5 импульсов подаются на третий вход блока 6 распределения, состоящего из логических элементов И ИЛИ, на второй вход которого подаются импульсы с регулируемой фазой oLep вырабатываемые блоком 11 фазового управлений. Блок 11 фазового управления, содержащий несколько однотипных фазосдвигающих элементов (их количество п определяется количеством зон регулирования тиристорного преобразователя 8), преобразует выходное напряжение задатчика 12 напряжения управления в последовательность импульсов, фаза с/рег которых изменяется на каждой из зон регулирования от начальной максимальной с/рег максД° минимальной о/рег мин пропорционально изменению напряжения от 0 до Uy/,(K на выходе задатчика 12 напряжения управления, Импульсы с регулируемой фазой /рег с выхода блока 1 1 фазового управления поступают на вход блока 10 ограничения величины регулируемых углов управления, ограничивающего фазу этих импульсов в диапазоне от /Г до + уо моментом окончания основной коммутации у0, обусловленной работой тиристорного преобразователя 8 с минимальным углом управления (открытия) тиристоров . С выхода блока 10 ограничения величины регулируемых углов управления, состоящего из логических элементов И (И-НЕ), количество которых соответствует количеству фазосдвигающих элементов блока 11 фазового управления, через блок 9 формирователей импульсов сформированные импульсы управления с регулируемой фазой подаются на второй вход блока 6 распределения. На первый вход блока 6 распределения подается сигна с выхода элемента ИЛИ 16,-входы которого подключены к выходам пороговых элементов 13-15. Если пре.образователь 8 работает на первой зоне, то напряжения, подаваемые с выходов пороговых элементов 13-15 на соответствующие входы элемента ИЛИ 16, равны нулю. При отсутствии напряжения на выходах пороговых элементов 13-15 разрешена работа

только тех логических элементов И,

i ИЛИ блока 6 распределения, на другие

0

входы которых подаются импульсы с фазами с/01. и c/pcr.i- Это позволяет сгруппировать импульсы управления, соответствующие очередности работы плеч преобразователя 8 на первой зоне регулирования, согласно алгоритм му управления преобразователем 8. С выхода блока 6 распределения через блок 7 выходных усилителей сгруппированные импульсы управления подаются на управляющие электроды соответствующих силовых тиристоров первой зоны регулирования многомостового преобразо5 вателя 8, При увеличении напряжения на выходе задатчика 12 напряжения управления от 0 до U упр. Mo1RC , угол регулирования на первой зоне изменяется от per „„RC до м+у01, при0 водит к увеличению выпрямленного

напряжения на выходе преобразователя 8, обеспечивая на первой зоне плавное регулирование напряжения на нагрузке преобразователя, например на тяго-

5 вых двигателях.

После выборки первой зоны (первой ступени) регулирования тиристорного преобразователя 8 срабатывает пороговый элемент 13, с выхода которого

0 одновременно через элемент ИЛИ 16 подается напряжение на первый вход блока 6 распределения, обеспечивая перевод нагрузки тиристорного преобразователя 8 на вторую зону регулирования, и через делитель 17 напряжения - на второй вход сумматора 18, обеспечивая уменьшение минимального угла управления (открытия) тиристоров с/0-2 на второй зоне регулирования, ко0 торой соответствует более высокое,

5

чем на первой зоне, напряжение

U.

силового трансформатора 1. Уменьшение минимального угла управления тиристоров на второй зоне по сравнению с

его значением на первой зоне происходит за счет того, что в сумматоре 18 напряжение, поступающее на его второй вход с выхода порогового элемента 13, вычитается из напряжения;

поступающего на его первый вход с вы- хода задатчика 21 напряжения смещения, что приводит к уменьшению напряжения на выходе сумматора 18 до значения и„г (фиг,2). Напряжение

пг с вых°Да сумматора 18 подается на один из входов компаратора 4, на другой вход которого так же, как и при работе преобразователя 8 на первой зоне регулирования, по-преж-

подается напряжение с выхода выпрямительного моста 3, Мгновенное значение полупериода этого выпрямленного напряжения сравнивается компаратором 4 с уменьшенным по сравнению с его значением на первой зоне напряжением UM , вследствие чего напряжение срабатывания компаратора 4 уменьшается до значения, равного U пг (фиг.2), В момент равенства этих сэавниваемых напряжений срабатывает компаратор 4 и на его выходе образующей имЛульсы с меньшей, чем на пер- зой зоне регулирования, фазой , ооеспечивающие минимальный угол улравления тиристоров на второй зоне регулирования при потенциальных уело- ,, достаточных для надежного открытия тиристоров соответствующих второго моста преобразователя 8|. Импульсы с фазой «V с выхода ком п|аратора 4 через формирователь 5 подаются на третий вход блока 6 распре- д еления, на второй вход которого че- рез блок 9 формирователей импульсов и блок 10 ограничения величины регулируемых углов управления подаются импульсы с регулируемой фазойс ре 2, вырабатываемые одним из фазосдвигаю- щих элементов блока 11 фазового управления. Па первый вход блока 6 распределения с выхода порогового элемента 13 через элемент ИЛИ 16 подается сигрования, которой соответствует более высокое, чем на первой и второй зонах, напряжение силового трансформатора 1. При переходе к регулированию на третьей или четвертой зоне напряжение с выхода порогового элемента 14 через делитель 19 напряжения или с выхода порогового элемента 15 через делитель 20 напряжения поступает соответственно на третий или четвертый вход сумматора 18, в котором оно вычитается из напряжения, поступающего на первый вход сумматора 18 с выхода задатчика 21 напряжения смещения. Это приводит к дальнейшему уменьшению напряжения Un3 или U П4 на выходе сумматора 18, которое с его выхода подается на один из входов компаратора 4.

На другой вход компаратора 4 так же, как и при работе преобразователя 8 на первой и второй зонах регулирования, по-прежнему подается напряжение с выхода выпрямительного моста 3, Мгновенное значение полупериода этого выпрямленного напряжения сравнивается компаратором 4 с еще более уменьшенным по сравнению с его значением на первой и второй%зонах напряжением ипэ или Uh4, вследствие чего происходит дальнейшее уменьшение напряжения срабатывания компаратора 4. Это водит к дальнейшему уменьшению по

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления многомостовыми (многоступенчатыми) тиристорными преобразователями с плавным зонно-фазным регулированием выпрямленного напряжения на тяговых двигателях. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей и повышение надежности. Устройство содержит задатчик 21 напряжения смещения, задатчик 12 напряжения управления, выход которого через первый, второй и третий пороговые элементы 13, 14, 15 соединен соответственно с первым, вторым и третьим входами элемента ИЛИ 16. Его выход подключен к первому входу блока 6 распределения, второй вход которого через блок11 фазового управления подключен к выходу задатчика 12 напряжения управления. Третий вход блока 6 распределения через компаратор 4 подключен к сумматору 18. В устройстве корректируется уставка срабатывания компаратора в сторону уменьшения минимального угла управления. 2 ил.

нал, запрещающий работу одних логичес-. сравнению с его значением на первой них элементов И, ИЛИ блока 6 распре- или второй зоне регулирования мини- деления и разрешающий работу других его логических элементов И, ИЛИ, на другие входы которых подаются импульмального угла управления тиристоров соответствующих плеч третьего или четвертого моста преобразователя 8, 4Q подключенных к секциям силового тран форматора 1 с более высоким, чем на первой или второй зоне регулирования, напряжением.

сы с фазами оч

ot

мального угла управления тиристоров соответствующих плеч третьего или четвертого моста преобразователя 8, 4Q подключенных к секциям силового трансформатора 1 с более высоким, чем на первой или второй зоне регулирования, напряжением.

Таким образом, введение в устрой-

Это позволяет сгруппировать импульсы управления, соответствующие очередности работы плеч преобразователя 8 на второй зоне регулирования, согласно алгоритму управления преобразовате-45 ство трех делителей 17, 19 и 20 ле.м 8. С выхода блока 6 распределения напряжения и сумматора 18 позволяет через блок 7 выходных усилителей на каждой зоне регулирования автомати. группированные .импульсы управления подаются на управляющие электроды силовых тиристоров второй зоны (второго моста) регулирования преобразователя 8.

Аналогично после выборки второй. или третьей зоны регулирования срабатывает пороговый элемент 14 или Г5, обеспечивая перевод нагрузки многомостового преобразователя 8 соответственно с второй на третью или с третьей на четвертую зону регулисравнению с его значением на первой или второй зоне регулирования мини-

мального угла управления тиристоров соответствующих плеч третьего или четвертого моста преобразователя 8, подключенных к секциям силового трансформатора 1 с более высоким, чем на первой или второй зоне регулирования, напряжением.

Таким образом, введение в устрой-

ство трех делителей 17, 19 и 20 напряжения и сумматора 18 позволяет на каждой зоне регулирования автоматически изменять уставку срабатывания компаратора 4 в сторону уменьшения

минимального угла управления тиристоров каждого моста преобразователя 8 ,по мере подключения его тиристорных мостов к секциям силового трансформатора 1 с более высоким напряжением,

При подключении трансформатора 2 напряжения к секциям вторичной обмотки силового трансформатора 1 с максимальным напряжением (высшая зона регулирования) изменение минимального угла управления тиристоров преобразователя 8 при переходе с первой на вторую, с второй на третью и с третьей на четвертую зоны регулирования необходимо осуществлять путем увеличения напряжения срабатывания компаратора 4.

При использовании предлагаемого устройства исключается недорегулиро- вание выпрямительных мостов тиристор- ного преобразователя, достигающее 26 эл. град, на четвертой зоне регулирования при искаженной синусоиде питающего напряжения в сети, за .счет того, что при переходе с предыдущей зоны регулирования на последующую зону величина минимального угла управления тиристоров автоматически принимает новое (меньшее) значение по сравнению с его значением на предыдущих зонах. Вследствие этого увеличивается расчетный диапазон регулирования выходного напряжения тиристорного преобразователя на 19,5 эл, град, на третьей .зоне регулирования и на 26 эл. град, на четвертой зоне регулирования, что позволяет более полно использовать мощность силового трансформатора, повысить энергетические показатели и надежность тиристорного преобразователя,

Форм.ула изобретения Устройство для управления тиристор- ным преобразователем, содержащее задатчик напряжения смещения, задат- чик напряжения управления, выход которого через п-1 пороговых элементов

с порогами срабатывания, соответствую- Q та, а выход подключен к вто- переходу преобразователя с пре- рому входу компаратора.

10

15

2301Ю

дыдущей на последующую зону регулирования, где п - число зон регулирования преобразователя, подключен к ду логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу блока распределения управляющих импульсов по зонам регулирования и по полупериодам питающего преобразователь напряжения в соответствии с заданным алгоритмом его работы, второй вход блока распределения через блок фазового управления, состоящий из п фазо- сдвигающих элементов, генерирующих для каждой из п зон преобразователя регулируемые по фазе импульсы управления c/pfc, подключен к выходу задатчика напряжения управления , третий вход блока распределения подключен к выходу компаратора, определяющего момент формирования регулируемых по фазе импульсов управления о(0, один из входов компаратора подключен к клеммам для подключения выпрямленного сетевого напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения энергетических показателей и надежности преобразователя, оно снабжено сумматором и п-1 делителями напряжения, при этом -первый вход сумматора соединен с выходом задатчика напряжения смещения, второй вход через первый делитель напряжения - с выходом первого порогового элемента, третий вход через второй делитель напряжения - с выходом второго порогового элемента, четвертый вход через третий делитель напряжения - с выходом третьего порогового -элемен-

20

25

30

35

иг

cJt

фиг.2