Устройство для управления многозонным преобразователем Советский патент 1992 года по МПК H02M7/12 H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, может найти применение в однофазных преобразователях электроподвижного состава переменного тока и является усовершенствованием устройства, описанного в авт.св. № 1716594.

Это техническое решение является наиболее близким к предложенному изобретению.

Устройство для управления многозонным преобразователем (например, четырех- зонным), содержит каналы управления по числу пар плеч 1-4 преобразователя, каждый из которых состоит из последовательно включенных основных управляемого ключа 5 и выходного усилителя б. и задатчик 7 угла регулирования, который через блок В формирования фазных импульсов и блок 9 задания зон регулирования с помощью блока 10

синхронизации и согласующего блока 11 соединен с каналами управления.

Преобразователь представляет собой секционированный трансформатор с четырьмя выводами. Каждый вывод через пару плеч из двух управляемых вентилей подключен к полюсам нагрузки. Выход выходного усилителя -использован в качестве вьхода устройства для управления вентилями соответствующей пары плеч. Выходы упраиляе- мых ключей первого и второго каналов подключены к выходу формирователя 12 регулируемых импульсов управления. Выходы управляемых ключей третьего и четвертого канзлов подключены к выходу формирователя 13 нерегулируемых импульсов управления. Первые управляющие входы основных управляемых ключей 5 всех каналов подключены через блок 11 к выходу блока 10. Выход задатчика 7 подключен к входам 44

-N

4 СП

ю

мировагеля 12 и блока 9. имеющего первый, второй, третий и четвертый выходы. Сигналы в соответствии с номером каждого выхода формируются в первой или второй, третьей или четвертой, первой или третьей, второй или четвертой зонах регулирования.

Указанные выходы через блок 11 подключены к вторым управляющим входам управляемых ключей 5 третьего, четвертого, второго и первого каналов соответственно. Второй и третий каналы снабжены дополнительными выходными усилителями 14 и управляемыми ключами 15. В каждом канале дополнительные управляемый ключ и выходной усилитель включены последовательно. Выход дополнительного выходного усилителя соединен с выходом основного выходного усилителя. Выход дополнительного управляемого ключа подключен к выходу формирователя нерегулируемых импульсов управления. Первый управляющий вход дополнительного ключа 15 подключен через блок 11 к выходу блока синхронизации. Вторые управляющие входы дополнительных ключей второго и третьего каналов подключены через блок 11 соответственно к первому и второму выходам блока задания зон регулирования.

Устройство работает следующим образом.

От задатчика 7 напряжение управления подается в формирователь 12 блока 8 формирования фазных импульсов и в блок 9. В формирователе 12 задаваемая величина напряжения управления преобразуется в изменение фазы регулируемых импульсов управления «per С выхода формирователя 12 регулируемые импульсы арег подаются на выходы основных управляемых ключей первого и второго каналов управления, С выхода формирователя 13 блока 8 импульсы с фазой «о подаются на выходы основных управляемых ключей третьего и четвертого каналов управления. Кроме этого, импульсы с фазой % подаются на выходы дополнительных управляемых ключей , введенных во второй и третий каналы управления. С выхода блока 10 синхроимпульсы подаются на управление первых двух кодовых тиристоров блока согласования 11. Импульсы сфег и оь с блока 8 формирования фазных импульсов через первые управляющие входы основных и дополнительных управляемых ключей всех каналов управления связаны с анодами первых двух кодовых тиристоров блока 11. В зависимости от очередности подачи синхроимпульсов на управление этих кодовых тиристоров в моменты времени 0, л, 2 я и т.д. происходит

шунтирование импульсов a.pes и «о черэз кодовые тиристоры на минус цепей управления или прохождение их на выходные усилители и далее на управляющие электро- ды силовых тиристоров преобразователя. Таким образом осуществляется распределение ИМПУЛЬСОВ «per И ССо ПО ПОЛуПврИОДЭМ

питающего напряжения сети , В блоке 9 напряжение управления задатчика 7 преобразуется в сигналы, подаваемые с его четырех выходов на управление третьего, четвертого, пятого и шестого кодовых тиристоров блока 11. С первого выхода блока 9 сигнал подается на управление третьего кодового тиристора блока 11 в первой или второй зоне регулирования, второго выхода - на управление четвертого кодового гири- стора в третьей или четвертой зоне регулирования, с третьего выхода - на управление

пятого кодового тиристора в первой или третьей зоне регулирования и с четвертого выхода - на управление шестого кодового тиристора во второй или четвертой зоь е регулирования.

В зависимости от описанного выше порядка управления третьим, четвертые, пятым и шестым кодовыми тиристорами блока 11 импульсы управления а0, поступающие от блока 8, либо шунтируются через вторые

управляющие входы управляемых ключей соответственно третьего, четвертого, второго и первого каналов управления, либо проходят по этим каналам через выходные усилители на управляющие электроды тиристоров плеч преобразователя.

Кроме этого, согласно алгоритму управления от блока 8 импульсы «о через вторые управляющие входы дополнительных управляемых ключей второго и третьего каналов управления либо шунтируются на минус цепей управления через третий и четвертый кодовые тиристоры блока 11, связанные управлением с первым и вторым входами блока 9, либо через дополнительные выходные

усилители этих каналов управления по; аются на управляющие электроды тиристоров

второй и третьей пар плеч преобразовагеля.

Недостатком устройства являете то,

что в конце зон регулирования для вентилей

плеч, участвующих в процессе фазовой ом- мутации у«р,на которые подаются регулируемые импульсы управления с фазой , достаточных потенциальных условий на анодах вентилей может не быть, и вентили

могут не открываться. Опасность неоткрытия этих вентилей объясняется тем. что в конце зоны регулирования импульсы управления с фазой «per могут зайти в зону основной коммутации у, на интервале которой

потенциальных условий на анодах вентилей нет, т.е. ctper «о + у. Возможность неоткрытия вентилей, а значит невзятии ими нагрузки ведет к нарушению работы преобразователя в конце зон регулирования, выраженному в виде бросков тока на тяговых двигателях.

Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя.

Для достижения поставленной цели в устройство по авт.св. № 1716544 введены два логических элемента И-НЕ, преобразующий элемент угла коммутации на основе дифференцирования входного сигнала и два датчика коммутации тока вентилей преобразователя, установленных в третьем и четвертом выводах вторичной обмотки секционного трансформатора, причем выход первого и второго логических элементов соединен соответственно с выходом первого и второго основных управляемых ключей, первый вход первого и второго логических элементов соединен соответственно с первым и вторым выходами формирователя регулируемых импульсов управления, второй вход первого и второго логических элементов - с выходами преобразующего элемента, вход которого соединен с двумя датчиками коммутации.

На фиг.1 представлена принципиальная схема известного устройства для управления многозонным преобразователем (прототип); на фиг.2 - схема предлагаемого устройства для управления многозонным преобразователем; на фиг.З - диаграмма его работы на второй зоне (пример).

Устройство для управления многозбн- ным преобразователем содержит каналы управления 1-4 по числу пар плеч преобразователя 5, блок 6 формирования фазных импульсов, блок 7 задания зон регулирования, блок 8 синхронизации, согласующий блок 9, задатчик 10 угла регулирования, два логических элемента И-НЕ 11, преобразующий элемент 12 на основе дифференцирования входного сигнала и два датчика 13 коммутации тока вентилей преобразователя.

Каждый канал управления 1-4 состоит из последовательно включенных основных управляемого ключа 14 и выходного усилителя 15, причем второй и третий каналы снабжены дополнительными управляемы- , ми ключами 18 и выходными усилителями 17, соединенными в каждом из них последовательно.

Преобразователь 5 представляет собой секционированный трансформатор 18с выводами 19-22. Каждый вывод через пару плеч из двух управляемых вентилей подключен к полюсам постоянного тока нагрузки (тяговый двигатель).

Выход каждого основного 15 и дополнительного 17 выходного усилителя использо- ван в качестве выхода устройства для управления вентилями соответствующей пары плеч.

Первые управляющие входу основных управляемых ключей 14 всех каналов под0 ключены через блок 9 к выходу блока 8. Выход задатчика 10 подключен к входам формирователя 23 регулируемых импульсов управления блока 6 и блока 7 задания зон регулирования, имеющего первый, второй,

5 третий и четвертый выходы. Сигналы в соответствии с номером каждого выхода формируется в первой или второй, третьей или четвертой, первой или третьей, второй четвертой зонах регулирования. Выходы ос0 новных управляемых ключей 14 третьего и четвертого каналов подключены к выходам формирователя 24 нерегулируемых импульсов управления блока 6. Через выходы блока 7 через блок 9 подключены к вторым

5 управляющим входам основных управляемых ключей 14 третьего, четвертого, второго и первого каналов соответственно. Выход каждого дополнительного управляемого ключа 16 подключен к выходу формировате0 ля 24 нерегулируемых импульсов упр.авле- ния. Первый управляющий вход каждого дополнительного ключа 16 подключен через блок 9 к выходу блока синхронизации 8. Вторые управляющие входы дополнитель5 ных ключей 16 второго и третьего каналов подключены через блок 9 соответственно к первому и второму входам блока 7 задания зон регулирования.

Выходы основного управляемого ключа

0 14 первого и второго каналов подключены соответственно к выходу первого и второго логических элементов 11. Первый вход первого и второго логических элементов 11 соединен соответственно с первым и втэрым

5 выходами формирователя 23 регулируемых импульсов управления, а второй вход логических элементов - с выходом преобразующего элемента 12, вход которого соединен с датчиками коммутации 13, установленны0 ми в третьем 21 и четвертом 22 выводах вторичной обмотки секционированного трансформатора 18.

Устройство работает следующим образом. От задатчика 10 напряжение управле5 ния подается в формирователь 23 блока 6 формирования фазных импульсов и в Ьлс;; 7. В формирователе 23 задаваемая величина напряжения управления преобразуется в изменение фазы регулируемых импульсов напряжения «р«т. С первого и второго иыходов формирователя 23 регулируемые импульсы Орет подаются на первый вход соответственно первого и второго логических элементов 11, на вторые входы которых подается выходной сигнал преобразующего элемента 12 угла коммутации в виде импульса, сформированного дифференциальной RC-цепочкой по фронту окончания сигнала датчиков коммутации. На вход преобразующего элемента 12 подаются сигналы коммутации тока вентилей преобразователя 5, полученные с помощью датчиков коммутации 13. С выхода первого и второго логических элементов 11 регулируемые импульсы Орег подаются на выход основного управляемого ключа 14 соответственно первого и второго каналов при условии, если фаза «per Ob + У.

В конце зон регулирования при условии «per GO + у , когда на входах логических элементов 11 сигнал преобразующего элемента 12 отстают по времени от подачи на первый вход каждого логического элемента 11 сигнала арег формирователя 23, импульсы Орет не проходят далее на выходы основ- ных управляемых ключей 14, т.е. осуществляется логический запрет на прохождение импульсов сГрег в схему управления для открытия вентилей преобразователя. В результате такого управления импульсы «per не будут подаваться по каналу 1 и 2 на вентили преобразователя 5 в моменты времени, когда в преобразователе происходит основная коммутация тока вентилей и на вентилях этих каналов нет нормальных потенциальных условий для взятия нагрузки (пунктирная линия на Ud и U23 (на фиг.З). В результате такого действия устройства вентили этих каналов не будут открываться и проводить ток нагрузки. В итоге ток тя говых двигателей несколько уменьшится и будет находиться на этом уровне до перехода на следующую зону регулирования, чем обеспечится надежная работа преобразователя в конце зон регулирования.

С выходов формирователя 24 блока 6 нерегулируемые импульсы с фазой оь подаются на выходы основных управляемых ключей 14 третьего и четвертого каналов управления. Кроме этого, импульсы Оо подаются на выходы дополнительных управляемых ключей 16, введенных во второй и третий каналы управления. С выхода блока 8 синхроимпульсы подаются на управление первых двух кодовых тиристорйв блока согласования 9. Импульсы «per игх0 через первые управляющие входы основных 14 и дополнительных 16 управляемых ключей

всех каналов управления связаны с анодами первых двух кодовых тиристоров блока 9. В зависимости от очередности подачи синхроимпульсов на управление этих кодовых тирисгоров в моменты времени 0. я, 2 л и т.д. происходит шунтирование импульсов «per и «о . Через кодовые тиристоры на минус цепей управления или прохождение их на выходные усилители и далее на управляющие

электроды силовых вентилей преобразователя. Таким образом осуществляется распределение импульсов арег и «о по полупериодам питающего напряжения соти. В блоке 7 напряжение управления задагчика

10 преобразуется в сигналы, подаваемые с его четырех выходов на управление третьего, четвертого, пятого и шестого кодовых тиристоров блока 9. С первого выхода блока 7 сигнал подается на управление третьего

кодового тиристора блока 9 в первой или второй зонах регулирования, с второго выхода - на управление четвертого кодового тиристора в третьей или четвертой зонах регулирования, с третьего выхода - на управление пятого кодового тиристора в первой или третьей зонах регулирования, и с четвертого выхода - на управление шестого кодового тиристора во второй или четвертой зонах регулирования.

В зависимости от описанного выше порядка управления третьим, четвертым, пятым и шестым кодовыми тиристорами блока 9 импульсы управления а0. поступающие от блока, 6. либо шунтируются через вторые

управляющие входы управляемых ключей соответственно третьего, четвертого, второго и первого каналов управления, либо проходят по этим каналам через выходные усилители на управляющие электроды тиристоров плеч преобразователя.

Кроме этого, согласно алгоритму управления импульсы оь от блока 6 через вторые управляющие входы управляемых ключей

(дополнительных) второго и третьего каналов управления либо шунтируются на минус цепей управления через третий и четвортый кодовые тиристоры блока 9, связанные управлением с первым и вторым выходами

блока 7, либо через дополнительные выходные усилители этих каналов управления подаются на управляющие электроды тиристоров второй и третьей пар плеч преобразователя.

Таким образом, благодаря такому действию устройства управления будет улучшена работа преобразователя в конце зон регулирования.

Формула изобретения

Устройство для управления много- зонным преобразователем по авт.ев Мг 1716594, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы преобразователя, в него дополнительно введены два элемента И-НЕ, преобразующий элемент угла коммутации на основе дифференцирования входного сигнала и два датчика коммутации тока вентилей преобразователя, установленных в третьем и

0

четвертом выводах вторичной обмотки секционированного трансформатора, причем выходы основных управляемых ключей первого и второго каналов управления подклю- чены к первому и второму выходам формирователя регулируемых импульсов управления соответственно через первый и второй элементы И-НЕ, входы которых соединены с выходами преобразующего элемента угла коммутации, вход которого соединен с выходами датчиков коммутации тока вентилей преобразователя.

Сущность изобретения: введение в блок формирования и управления фазовых импульсов преобразующего элемента угла коммутации и двух логических элементов И-НЕ позволяет осуществить в конце зон регулирования при условии «per (cto + у), где «per - регулируемая фаза импульсов, «о - постоянная фаза импульсов, у - угол основной коммутации, запрет прохождения импульсов с фазой сгрег с выхода первых двух устройств фазового управления на ьхо- ды соответствующих ключей и далее через выходные усилители на управляющие электроды тиристоров соответствующих плеч преобразователя, на анодах которых в данный момент времени отсутствуют нормальные потенциальные условия. Благодаря этому тиристоры этих плеч не будут ваться и проводить ток нагрузки. В итоге на тяговыхдвигателяхтокуменьшится на некоторую величину и будет находиться на этом уровне до перехода на следующую зон/ регулирования. 3 ил.

Фи&1

/ rviv lor4rY rv -gv-Ґ v

фиг.Ј