Формирователь импульсов для управления группой тиристоров Советский патент 1990 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для формирования мощных управляющих импульсов одним или несколькими тиристора- ми, в том числе соединенными последовательно или параллельно, или последовательно параллельно.

Целью изобретения является повышение надежности формирования управляющих импульсов с заданными характеристиками в аварийных и переходных режимах, а также защита от перенапряжений по выводам, которые предназначены для подключения основного и формирующего питающего напряжения, и защиты от просадки напряжения питания собственных нужд.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема формирователя импульсов; на фиг. 2-диаграммы напряже- НИИ на входах м выходах различных элементов,

Формирователь импульсов для управления группой тиристоров (фиг. 1) содержит полумостовой инвертор 1, входами 2 и 3 соединенный через силовой диод 4 с выводом 5 для подключения основного питающего напряжения и общей шиной 6, выходом 7 -через разделительный конденсатор 8 с выходным выводом 9 формирова- теля импульсов, синхронизируемый задающий генератор 10 с парафазными выходами 11 и 12, подключенный через узел 13 блокирования импульсов к управляющим входам 14 и 15 полумостового инвертора, логический элемент И-НЕ 16. Один вход 17 логического элемента И-НЕ соединен с управляющим входом 18 формирователя импульсов и через первый резистор 19 - с общей шиной. При этом формирователь им- пульсов включает в себя управляемый ключ 20 с узлом 21 запуска, вход управляемого ключа соединен с выводом 22, предназначенным для подключения форсирующего питающего напряжения и через второй рези- стор 23 - с выходом 7 полумостового инвертора, выход - через токоограничивающие разделительные цепочки 24 и 25 с входом 2 и выходом 7 полумостового инвертора 1,

Кроме того, в формирователь импульсов дополнительно введены К-триггер 26, первый 27 и второй 28 делители напряжения, причем 1-вход 1К-триггера соединен с общей шиной, тактовый вход-с выходом логического элемента И-ИЕ, К-вход - с выходом пер- вого делителя 27 напряжения, включенного между выводом 5 предназначенного для подключения основного питающего напряжения и общей шиной, вход установки в единичное состояние - с управляющим входом 18 формирователя, прямой выход 1К-триг-- гера подключен к управляющему входу 29 узла запуска, инверсный выход 1К-триггера соединен с управляющими выходами узла 13 блокирования импульсов и входом 31 синхронизации задающего генератора, другой вход 32 логического элемента И-НЕ соединен с выходом второго делителя 28 напряжения, включенного между выходом полумостового инвертора и общей шиной.

Для защиты входов логического элемента И-НЕ и 1К-триггера от перенапряжений по выводам предназначенным для подключения основного питающего напряжения и форсирующего питающего напряжения и защиты от гюсадки напряжения питания собственных нужд формирователя импульсов дополнительно введены первый 33 и второй 34 диоды, включенные соответственно между выходами введенных делителей

27и 28 напряжений и вводом 35 предназначенного для подключения питания собственных нужд формирователя,

На фиг. 2 обозначены напряжение 36 на управляющем входе 18, напряжение 37 на выходе первого делителя 27 напряжения, напряжение 38 на выходе второго делителя

28напряжения, напряжение 39 на выходе логического элемента И-НЕ 16, напряжение 40 на инверсном выходе 1К-триггера 26, напряжения 41 и 42 на парафазных выходах 11 и 12 синхронизируемого генератора, напряжение 43 на входе 2 полумостового инвертора 1, напряжение 44 на выходе 7 полумостового инвертора, напряжение 45 на выходе узла 21 запуска, ток 46 управления тиристорами, подключенными к выводу 9 формирователя.

Формирователь импульсов работает следующим образом.

После подачи напряжений питания заданного уровня на выводы 5, 22 и 35, на выходе 7 полумостового инвертора 1 устанавливается напряжение, близкое к уровню форсирующего питающего напряжения, что обеспечивается зарядом разделительного конденсатора 8 через второй резистор 23. При этом импульсы на выходах 11 и 12 синхронизируемого задающего генератора и управляющих входах 14 и 15 полумостового инвертора 1 отсутствуют, а его ключевые элементы закрыты. На выходах делителей 27 и 28 устанавливаются напряжения, соответствующие у ровню логической 1 для используемого типа микросхем.

После поступления первичного управляющего импульса 36, которому соответствует уровень логической 1 на входе 18, и при заданных (единичных) уровнях напряжения 37 и 38 на выходе логического зле

мента 16 появляется импульс 39. переключающий 1К-триггер 26 в другое устойчивое состояние (40, фиг. 2).

Выходной импульс АО 1К-триггера 26 запускает синхронизируемый задающий генератор 10 и разрешает прохождение его импульсов 41 и 42 через узел 13 блокирования импульсов на управляющие входы 14 и 15 полумостового инвертора 1. При этом в отличие от известного за счет синхронизации задающего генератора 10 выходным импульсом 1К-триггера 26. всегда вначале открывается ключевой элемент нижнего плеча полумостового инвертора, что обеспечивает подачу на выходной, вывод 9 .формирователя импульсов формирующего питающего напряжения (с обратным знаком).

Частота выходных импульсов полумостового инвертора равна частоте выходных импульсов задающего генератора 10 и определяется типом согласующих трансформаторов в цепи управляющих переходов тиристоров и. как правило, составляет величину порядка 50-100 кГц.

Так как управляющий ключ 20 в процессе работы формирователя импульсов закрыт, напряжение на выходе формирователя импульсов снижается до уровни, соответствующего основному питающему напряжению.

Изменение напряжения на входе полумостового инвертора и его выходе приведе- ны на диаграммах 43 и 44. Форма управляющего тока тиристорами показана на диаграмме 46. Длительность работы формирователя импульсов с напряжением на входе, равном основному питающему напряжению, практически неограничена, что позволяет формирователь широкие управляющие импульсы для тиристоров, соответ- ствующие длительности первичного управляющего импульса 36.

После окончания первичного управляющего импульса 1К-триггер 26 устанавливается в исходное состояние и блокирует задающий генератор 10. снимает управляющий сигнал с узла 13 блокирования импульсов и включает узел 21 запуска (диаграмма 45) для подключения через управляемый ключ 20 форсирующего питающего напряжения. При включении управляемого ключа 20 через то- коограничивающие разделительные цепочки 24 и 25 происходит быстрый заряд разделительного конденсатора 8 и фильтрующего конденсатора полумостового инвертора до напряжения, соответствующего уровню форсирующего питающего напряжения. Формирователь готов к приему очередного первичного управляющего импульса.

5

Если при его поступлении напряжение на выходе делителей 27 и 28 соответствует уровню логической Г. то включение формирователя происходит согласно описанно- 5 му.

Если на выходе делителя 27 или 28 напряжение меньше уровня, соответствующего логиче ской Г, то включение формирователя импульсов не происходит.

10 так как либо не проходит через логический элемент 16 управляющий импульс на тактовый выход 1К-триггера 26, либо нет разрешающего уровня напряжения на К-входе 1К-триггера и он не переключается тактовым

15 импульсом.

Уменьшение напряжения на выходе делителя 28 ниже допустимого уровня может произойти вследствие посадки основного напряжения питания или выгорания предо- 20 хранителя в его цепи. Уменьшение напряжения на выходе делителя 27 может произойти как по причинам указанным выше, но для форсирующего питающего напряжения, так и вследствие других причин: 25 пробоя разделительного конденсатора 8 или нижнего плеча полумостового инвертора, сбоя в работе узла 21 запуска, выхода из строя второго резистора 23. токоограничи- вающих разделительных цепей 24 или 25. 30 управляемого ключа 20 и т.д. Перечисленные элементы работают в наиболее тяжелом режиме, поэтому косвенный контроль их нормального Функционирования перед включением формирователя импульсов зна- 35 чительно повышает надежность формирования управляющих импульсов с заданными параметрами пики и полки управляющего тока тиристора.

При увеличении напряжений основного 40 питания или форсирующего питающего напряжения выше уровня, при котором на выходе делителей 27 и 28 напряжение превышает допустимый уровень, соответствующий логической 1. открываются диоды 5 33 или 34 и выходное напряжение делителей 27 и 28 фиксируется на уровне напряжения питания собственных нужд формирователя импульсов. Это исключает пробой по входам логического элемента 16 0 и 1К-триггера 26. что повышает надежность работы формирователя. В случае посадки напряжения питания собственных нужд ниже уровня, соответствующего логической Г, также уменьшатся напряжения и на вы- 5 ходе делителей 27 и 28. Это приводит к блокированию работы формирователя импульсов при подаче первичного управляющего импульса, что также повышает надежность формирования управляющих и мпульсов тиристорами, поскольку надежная работа задающего генератора, 1К-триг- гера, узлов запуска и блокирования возможна только при посадке напряжения питания не ниж§ заданного уровня.

При управлении последовательно или параллельно или последовательно-параллельно соединенными тиристорами это имеет принципиальное значение, особенно для высоковольтных тиристорных преобразователей.

Недопустимое отличие характеристик управляющего тока тиристоров от заданных, особенно в аварийных режимах, когда величина силового тока через включаемые тиристоры достигает предельного значения, приводит к пробою значительного количества тиристоров. Поэтому целесообразнее блокировать включение формирователя импульсов, чем сформировать импульс с характеристи- ками, отличными от заданных.

Кроме того, формирователь сохраняет готовность к формированию управляющих импульсов с заданными характеристиками в течение всей длительности первичного управляющего импульса, т.е. при наличии пер- вичного импульса, формирователь включается сразу, как только появится единичный уровень напряжения на выходе второго делителя. Это повышает надежность работы формирователя в аварийных и переходных режимах, так как при малой длительности интервала между первичными импульсами (что и бывает в аварийных и переходных режимах преобразователей), разделительный конденсатор 8 не успевает зарядиться до заданного уровня.

Таким образом, предлагаемый формирователь управляющих импульсов позволяет по сравнению с известным повысить надежность формирования управляющих импульсов с заданными характеристиками за счет косвенного контроля за уровнем питающих напряжений и исправностью основных узлов формирователя.

Формула изобретения

1. Формирователь импульсов для управления группой тиристоров, содержащий полумостовой инвертор, входами соединенный через силовой диод с выводом, предназначенным для подключения основного

питающего напряжения и общей шиной, выходом - через разделительный конденсатор с выходным выводом, синхронизируемый задающий генератор с парафазными выходами, подключенный через узел блокирования импульсов к управляющим входам полумостоиого инвертора, элемент И-НЕ, один вход которого соединен с управляющим входом, а другой - через первый резистор соединен с общей шиной, управляемый ключ - с узлом запуска, вход управляемого ключа соединен с выводом, предназначенным для подключения форсирующего питающего напряжения и через второй резистор с выходом полумостового инвертора, выход - через токоограничивающие разделительные цепочки - с входом и выходом полумостового инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения- надежности формирования управляющих импульсов с заданными характеристиками в аварийных и переходных режимах, в него введены 1К- триггер, первый и второй делители напряжения, причем 1-вход 1К-триггера соединен

с общей шиной, тактовый вход - с выходом элемента И-НЕ, 1 -вход с выходом первого делителя напряжения, включенного между выводом для подключения основного питающего напряжения и общей шиной, вход

установки в единичное состояние - с управляющим входом, прямой выход 1К-триггера подключен к управляющему входу узла запуска, инверсный выход 1К-триггера соединен с управляющими входами узла

блокирования импульсов и входом синхронизации задающего генератора, другой вход элемента И-НЕ соединен с выходом второго делители напряжения, включенного между выходом полумостового инвертора и

общей шиной.

2. Формирователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что. с целью защиты входов элемента И-НЕ и К-триггера от перенапряжений по выводам, предназначенным для

подключения основного питающего напряжения и форсирующего питающего напряжения, и защиты от просадки напряжения питания собственных нужд, дополнительно введены первый и второй диоды, включенные

соответственно между выходами делителей напряжений и вводом, предназначенным для подключения питания собственных нужд.

Выход

делителя 27

36

37

Выход делителя 2538

Выход Логического

39

-К--трштера Q40

Выход 12. ГЕнеззатооа ID 41

Выход II генератора Щ 42

Вход полумостовогоI

инвертора j

43

Зжод 7

44

Вьйод узла запуска 21

45

Ток управления тиристо- рагли

46

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности формирования управляющих импульсов с заданными характеристиками в аварийных и переходных режимах. Устройство содержит JK-триггер 26, первый и второй делители напряжения 27 и 28, причем J-вход JK-триггера 26 соединен с общей шиной, тактовый вход - с выходом элемента И-НЕ 16, K-вход - с выходом первого делителя 27 напряжения. Прямой выход JK-триггера 26 подключен к управляющему входу узла запуска 21, инверсный выход K-триггера соединен с управляющими выходами 30 узла блокирования импульсов 13. Вход 32 элемента И-НЕ 16 соединен с выходом второго делителя 28 напряжения, включенного между выходом полумостового инвертора и общей шиной. С целью защиты от перенапряжений по выводам 5 для подключения основного питающего напряжения и выводам 22 для подключения форсирующего напряжения и защиты от "просадки" напряжения питания собственных нужд формирователя импульсов дополнительно введены первый и второй диоды 33 и 34, включенные соответственно между выходами введенных делителей напряжения и входом 35, предназначенным для подключения питания собственных нужд. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг, 2