Устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем Советский патент 1975 года по МПК H02P13/16 

На схемах приняты следующие обозначения: 1-4 -- силовые тиристоры, 5-6 обратные диоды, 7 и 8 силовые диоды, 9 - коммутирующий конденсатор, 10 - коммутирующий дроссель, 11 - силовой трансформатор, 12 - двигатель с обмоткой возбуждения 13, 14 - датчик напряжения, 15 - ограничитель натгряжения, 16 - релейный формирователь, 17 и 18 - блоки синхронизации, 19 - генератор тестовых импульсов, 20 - датчик длительности минимальной паузы, 21 - формирователь начала паузы, 22 - формирователь конца паузы, 23 - регулятор длительности рабочих импульсов, 24 - формирователь заднего фронта рабочего импульса, 25 - датчик времени подзаряда коммутирующего конденсатора, 26 - формирователь импульса подзаряда коммутирующего конденсатора, 27 - триггер запрета рабочих ипульсов, 28 - переключатель режима работы преобразователя, 29 - схема формирования экспоненциального импульса, 30 - логический блок, 31-36 - логические схемы «И, 37 и 38 - логические схемы «ИЛИ, 39 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристориого плеча 1-3, 40 - формирователь выходных управляющих и-мпульсов тиристорного плеча 2-3, 41 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 2-4, 40 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 2-3, 41 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 2-4, 42 - формирователь выходных управляющих импульсов тиристорного плеча 1-4. Работает описываемое устройство следующим образом. При подключении питающего напряжепия к преобразователю появляется напряжение на выходе датчика 14. Для получения четких переходов кривой напряжения через нулевое значение и предотвращения насыщения изолировочных трансформаторов формирователя 16 в цепь включен ограничитель 15 амплитуды напряжения. На выходах релейного формирователя получаются .прямоугольные импульсы, изменяющие знак синхронно и синфазно с питающим напряжением. Отрицательный потенциал, появляющийся поочередно на выходах формирователя 16 подает разрещение то на одну, то на другую группу схем совпадения логического блока 30, разрещая тем самым работу формирователей управляющих импульсов тиристорных плеч 1-3, 2-3, 2-4 или 2-4, 1-4 и 1-3 преобразователя. На отрицательном фронте напряжения на выходе формирователя 16 блоком 17 (18) синхронизации формируется положительный экспоненциальный импульс, обеспечивающий принудительную установку генератора 19 в состояние, соответствующее началу периода его переключения. Такая корректировка хода генератора 19 осуществляется в начале каждого полунериода питающего напряжения, что обеснечивает симметрию импульсов во время положительной и отрицательной полуволн напряжения. По условию работы преобразователя на переменном напряжении режиму пуска должен предществовать режим заряда коммутирующего конденсатора 9. Для этого нереключатель 28 режима устанавлнвают в положенне «Заряд, нрн этом снимается запрет с входов формирующей схемы 29 и триггера 27 запрета рабочих импульсов, поэтому на первом положительном фронте с правого выхода формирователя 16 схемой формирователя 29 будет сформирован положительный экспоненциальный импульс, который через замкнутый в ноложении «Заряд контакт 28 поставит триггер 27 в положение присутствия на его выходе положительного потеициала. Этот положительный потенциал подает запрет на схемы совпадения 31, 32 и 34, 35, т. е. запрещает открытие тиристорпых плеч 1-3 и 2-4 преобразователя. Следующая серия импульсов, появляющаяся па выходе схемы 29, только подтверждает положение триггера 27, что улучшает помехоустойчивость устройства в целом. На положительном фронте с выхода генератора 19 запускается датчик 20 минимальной длительности паузы, в этот момент начинается подготовка формирователя 22 KOima паузы, а с выхода формирователя 21 начала паузы положительный потенциал поступает на вход «сброс регулятора 23 длительности рабочих импульсов. При сбросе регулятора 23 па его выходе появляется положительный потенциал, в этот момент отрицательный импульс с выхода формирователя 24 поступает на схемы 33, 34 совпадения, 44 и в зависимости от того, на которой из них присутствует отрицательный потенциал формирователя 16, сработает соответствующий формирователь 40 (42) выходных управляющих импульсов. Отпираются тиристорные плечи 2-3 (1-4), что соответствует началу паузы между рабочими импульсами. По окончании времени минимальной паузы на выходе датчика 20 появляется положительный импульс, на переднем фронте которого формирователь 20 выдает отрицательный импульс на схемы совпадения 32 и 35 логического блока. Однако на выходе этих схем никакого импульса не будет, так как от триггера 27 на них поступает запрещающий сигнал. Пока переключатель 28 стоит в положении «Заряд, на преобразователь поступают унравляющие импульсы только на тиристорные плечи 2-3 (1-4). За это время коммутирующий конденсатор зарядится и будет готов для запирания рабочего тиристорного плеча преобразователя в любой момент изменения положения переключателя 28 режима на команду «Пуск. В положении «Пуск переключателя 28 потенциал подключается на вход схемы 29, занирает ее, переключает триггер 27 в положение, при котором на его выходе присутствует отрицательный потенциал.

На схемы совпадения 31, 32, 34, 35 подается разрешение, поэтому формирователь 26 выдает отрицательный импульс па схемы 32 и 35, через схему 37 (38) поступает сигнал на формирователь 39 (41), что соответствует открытию тиристорпых плеч 1-3, (2-4).

В момент появлеиия на выходе формирователя 26 положительпого потенциала с его ннверсного выхода подается сигнал на вход «Пуск регулятора 23. При этом на выходе последнего появляется отрицательиый потенциал и одновременно начинается отсчет длительности рабочего импульса. Длительность рабочего импульса зависит от величины напряжения, подаваемого на третий вход регулятора 23. По окопчании времени рабочего имнульса на выходе регулятора 23 появляется ноложительпый потенциал и формируется импульс конца рабочего цикла формирователем 24. С выхода последпего отрицательный потенциал поступает на схемы совпадения 33 (36), что соответствует открытию тиристорных плеч 1-3 (2-4) и2-3 ,(1-4). С этого момента начинает заряжаться коммутирующий конденсатор от э.д.с. тяговых электродви:гателей.

Если подзаряжать коммутирующий конденсатор 9 в течение всей паузы, напряженне на нем может вырасти выще номинального значения. Для предотвращения таких перенапряжений необходимо в определенный момент открыть тиристорные плечи 2-4 (1-3) преобразователя. Для этого на заднем фронте отрицательного импульса с выхода формирователя 24 запускается датчик 25 времени подзаряда конденсатора, и по истечении этого времени иа положительном фронте с его выхода формирователь 26 импульса конца времени подзаряда копденсатора выдает отрицательный импульс па схемы совпадания 31, 34, срабатывает формирователь 39 (41) и открываются тиристорные плечи 2-4 (1-3).

Серия импульсов, сформированная на время одного такта 500 гц, повторяется за полупериод 50 ГЦ пять раз. Затем формирователь 16 переключается в следующее состояние, cni хронизирует ход генератора 19 и распределяет следующие .пять тактов на другое плечо преобразователя, обозначенное в скобках.

Предмет изобретения

1. Устройство для управленпя тиристорным щиротно-импульсным преобразователем, содержащее генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, логический блок со схемами совпадения, датчнк напряження с ограннчнтелем, переключатель режнма работы и формирователь управляющих импульсов, о тл и чающееся тем, что, с целью повышення к.п.д. и устойчивости преобразователя в работе, оно снабжено релейным формнрователем, причем входы логического блока и блоков синхронизации генератора тактовых импульсов

подключены к выходам упомянутого релейного формирователя, вход которого через ограничитель и датчик напряжения додсоединен к источнику переменного напряжения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения запирания тиристоров в произвольный момент времени в пределах полупериода синусоидального нанряжения, оно снабжено триггером запрета

рабочих импульсов, причем выход этого триггера подключен ко входу логического блока, связанному со схемами совпадения, подключеннымн к формирователям управляющих пмпульсов, открывающпм тиристоры рабочих

плеч преобразователя, где один из входов триггера подключен к выходу релейного формирователя через схему формирования экспоненциального импульса и размыкающий контакт переключателя режима работы, а другой

вход триггера и схемы формирования подключен к положительному полюсу источника питания через замыкающий контакт переключател я.

3. Устройство по н. 1, отлнчающееси тем, что, с целью предотвращения перенапряжений на нагрузке н на коммутирующем конденсаторе, оно снабжено формирователем заднего фронта рабочего импульса, датчиком

времени с формирователем импульса подзаряда коммутирующего конденсатора, причем выход формирователя заднего фронта рабочего импульса через датчнк времени подзаряда и формирователь импульса подзаряда подключеп к одному из входов логического блока.