Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя Советский патент 1979 года по МПК H02P13/16 

1

Изобретение относится к устройствам для управления многомостовьами тиристорными преобразователями однофазного тока с плавным бесконтактным фазно-зонным регулированием выпрямленного и инвертируемого напряжений и может быть использовано в электроприводах с многоступенчатым регулированием напряжения на нагрузке, преимущественно на электрическом транспорте .

Известно устройство для переключения ступеней многомостового статического преобразователя, содержащее фазосдвигающие элементы; фазораспределители импульсов, измеритель угла, коммутации, логические элементы совпадения, элемент сборки ИЛИ, ду1фференцирующие элементы, диодные ограничители и триггеры с раздельным запуском 1 .

Недостатком устройства является то, что срабатывание и отпускание переключателя может происходить при одном и том же угле регулирования, вследствие чего коэффициент возврата переключателя остается постоянным и равным единице, что может привести к зконковой ;ра-боте преобразователй в момент переключения его ступеней .

Наиболее близким по техническойсущности к предложенному изобретению является устройство, содержащее элемент временной задержки, формирователь опорных импульсов в начале полупериода питающего преобразователь напряжения, а также фазосдвигающие

0 элементы соответствующих ступеней преобразователя, выходы каждого из Которых соединены со входами элементов совпадения, причем выходы тех из Упомянутых элементов совпадения,

5 ко вторым входам которых подсоединен один из-выходов триггера с раздельным запуском, соединены через Распределитель импульсов фазосдвигаюЩих элементов и блок усилителей с

0 управляющими электродами силовых тиристоров преобразователя 2.

Недостатком известного устройства является сложность и низкая помехозащищенность, обусловленная нали5чием в схеме переключателя триггера со счетным запуском.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем что известное устройство снабжено логическими элементами ИЛИ-НЕ, один из которых включен между выходом формирователя опорных импульсов и входо Того г. элемента совпадения, ко второму ВХОДУ которого подсоединен выход фаэсдвигающего элемента первой ступени преобразователя, а другой элемент ИЛИ-НН; включен между выходом фазосдвигающего элемента первой ступени и входом того элемента совпадения, ко второму входу которого через элемент временной задержки подключен выход упомянутого формирователя . опорных импульсов, а выходы этих дву элементов совпадения подсоединены квходам триггера с раздельным запуском.

На фиг. 1 изображена принципиальная блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 приведены временные диаграммы напряжений на выходах элементов устройства до переключения; преобразователя с первой ступени на вторую на фиг. 3 приведены временные диаграммы напряжений на выходах элементов устройства после переключения преобразователя с первойступени на вторую.

Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя содержит -формирова тель опорных импульсов 1, элемент ИЛИ-НЕ 2, элемент совпадения 3, фазосдвигающий элемент 4, элемент временной задержки 5, элемент совпадени 6, элемент ИЛИ-НЕ 7, триггер 8, элемент 9, фазосдвигающий элемент 10, элемент совпадения 11, распределитель 12 импульсов фазосдвигающих элементов, блок усилителей 13, преобразователь 14 и силовой трансформатор 15.

Все элементы предлагаемого устройства могут быть реализованы на интегральных микросхемах.

Устройство работает следующим образом.

В начале каждого полупериода питающего преобразователь напряжения формирователь 1 формирует опорный импульс Uon с фазой . фиг. 2 и 3); который поступает одновременно на вход элемента ИЛИ-НЕ 2 и на вход элемента временной задержки 5. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 2 получают., инвертированный опорный импульс UQ, см.фиг. 2 и 3) который поступает на один из выходовiэлемента совпадения 3, На второй вход элемента совпадения 3 поступает регулируемый по фазе оСper 1 импульс Upen(cM. )чфиг. 2 и 3).

Иг шульс Uper-i формируется фазосдвигающим элементом 4 первой ступени преобразователя, фазосдвигающий элемент 4 преобразует напряжение управления в импульсы Up. прямоугольной формы. При увеличении напряжения управления фаза импульса Upeг измeняeтся oTtipe,r 180 электрических градусов до сУ,рег О электрических градусов, так как фазосдвигающие элементы 4 и 10 имеют обратную фазовую характеристику .

До тех пор пока инвертированный опорный импульс и (.j с выхода элемента ИЛИ-НЕ 2 и импульс Uper-iC выхода фазосдвигающего элемента 4 будут поступать на входы элемента совпадения

совнн

3неодновременно, сигнал U фиг. 2) на его выходе, а, следовательно, и на одном из входов триггера 8 с раздельным запуском будет отсутствовать.

Снимаемый с выхода элемента временной задержки 5 (см. фиг. 1) задержанный опорный импульс U(jpj (см. фиг. 2 и 3) , имеющий фазу оСопэ поступает на один из входов элемента совпадения 6. На второй вход элемента совпадения 6 поступает сформированный фазосдвигающим элементом

4и инвертированный с помощью элемета ИЛИ-НЕ 7 (см.- фиг. 1) импульс.ире

(см. фиг. 2). При одновременном присутствии на входах элемента совпадения 6 импульса выхода элемента временной задержки 5 и импульса Uper с выхода элемента ИЛИ-НЕ 7 на выходе элемента совпадения 6 (см. фиг. 1) образуется сигнал . 2). Сигнал UCOBHU выхода элемента совпадения 6 поступает на второй вход триггера 8 с раздельным запуском, поддерживая его в таком состоянии, при котором с одного из его выходов снимается разрешающий сигнал (см.-фиг. 2), поступающий на один из входов элемен.та совпадения 9 (см. фиг. 1), а с другого выхода триггера 8 снимается запрещающий сигнал U-pp4 (см. фиг. 2), поступающий на один из входов элемента совпадения 11 (см. фиг. 1). При этом импульс и peri с выхода фазосдвигающего элемента 4 через открытый элемент совпадения 9, распределитель 12 импульсов фазосдвигающих элементо блок усилителей 13 поступает на первую ступень преобразователя 14, регулируя фазу открытия вентилей в плечах этой ступени. Импульс Uper2C выхода фазосдвигающего элемента 10 через закрытый элемент совпадения 11 н вторую ступень преобразователя при этом не проходит (см. фиг. 1).

По мере увеличения напряжения управления фазао -р.,импульса Uperi с выхода фазосдвигающего элемента 4 первой ступени преобразователя уменьшается. Однако пока выполняется неравенство (см. фиг. 2)

продолжается регулирование по фазе тиристоров первой ступени преобразо вателя, так как на входы элемента совпадения 3 импульсы UQ,, и Upg все еще поступают неодновременно, н выходе элемента совпадения 3 си1нал отсутствует и триггер 8 продолжает оставаться в прежнем состоянии. При ctpen (см. фиг. 2 и 3) инвертированный опорный импульс с выхода элемента ИЛИ-НЕ 2 (см. фиг 1) и импульс Uper-1 с выхода фазосдвигающего элемента 4 одновременно поступают на входы элемента совпадения 3. На выходе элемента совпадения 3 при этом появится сигнал U...,.,. (см. фиг, 3), опрокидывающий триггер 8 с раздельным запуском в такое состо ние, при котором с одного из его выходов снимается запрещающий сигнал f тр 2 (см. фиг. 3), поступающий на один из входов элемента совпадения 9 (см. фиг. 1), ас другого выхода триггера 8 снимается разрешающий (см. фиг. 3), поступаюсигнал и ций на один из входов элемента совпадения 11. При этом импульс выхода фазосдвигающего элемента 4 через закрытый V элемент совпадения 9 не прой дет на первую ступень преобразовате ля 14, а импульс U-pera с выхода фазосдвигающего элемента 10, прошедший через открытый элемент совпадения 1 распределитель 12 импульсов фазосдви гающих элементов и блок усилителей 13, поступает на вторую ступень прео разователя 14, регулируя фазу открытия вентилей в плечах этой ступени. Таким образом, сигналы с выходов триггера 8 используются как команды для переключения ступеней многомосто рого преобразователя 14. На этом заканчивается процесс прямого перехода с первой ступени регулирования на вторую. Аналогично осуществляется- прямой переход со вто рой ступени регулирования на третью с третьей на четвертую и т.д. Обратный переход, например, со второй ступени регулирования на первую осуществляется по мере уменьшения напряжения управления и увеличения сначала фазыЫрег г импульса с выхода фазосдвигающего элемента 10 второй ступени преобразователя. По мере дальнейшего уменьшения напря жения управления будет увеличиваться фазао р г импульса Орегч с выхода фазосдвигающего элемента 4 .первой;ступени преобразователя. При этом пока Регн фиг. 2 и 3) буде продолжаться регулирование второй ступени преобразователя, так как триггер 8 продолжает оставаться в состоянии, опрокинутом .сигналом UCOB с выхода элемента совпадения 3, поскольку сигнала UCOBHZ на выходе элемента совпадения 6 при ol-per i не будет. Заметим, что при оСдп сХре,, (см. фиг. 2 и 3) будут отсутствовать сигналы UCOBM Ut-og wa выходах элементов совпадения 3 и 6 соответственно, но триггер 8 по-прежнему будет оставаться в -состоянии, опорокинутом сигналом .U(,j,, поэтому все еще будет продолжаться регулирования вч ;орой ступени преобразователя. При OLper- оСоп 3 входы элемента совпадения 6 будут поступать одновременно сигналы Uon5 и и а снимаемый при этом с его выхода сигнал Ucoi3HZ - фиг. 2) возвратит триггер 8 (см. фиг. 1) в пе51воначальнее исходное состояние, позволяющее произвести обратное переключение преобразователя со второй регулируемой ступени на первую. Переключение ступеней.регулирования напряжения многомост 5Ього преобразователя в режиме инвертирования происходит так же, как и в режиме выпрям-лания. Из сказанного следует, что прямое переключение преобразователя, ria пример, с первой ступени на вторую осуществляется при d per-t - on / а обратное переключение преобразователя со второй ступени на первую осуществляется при oCpei- ot-oni Поскольку ci.on cd.on (см. фиг. 2 и 3) на и-;;личину uoi оСопг / то коэффициент возврата К определяемый соотношением будет меньше единицы, что исключает зконковый эффект работы преобразователя в момент переключения его ступеней и повышает плавность Регулирования. Изменяя величину временной задержки опорного импульса, можно в необходимых пределах регулировать величину коэффициента возврата, регулируя тем самым момент переключения Ступеней преобразователя с целью).; улучшения его энергетических показателей. Формула изобретения Устройство для переключения ступеней многомостового тиристорного преобразователя однофазного тока с плавным бесконтактным фазно-зонным регулированием выпрямленного и инвертируемого напряжений, содержащее элемент временной задержки, формирователь опорных импульсов в начале полупериода питающего преобразователь напряжения, а также фазосдвигающие элементы соответствующих ступеней

преобразователя, выходы каждого из которых соединены со входами , элементов совпадения, причем выходы тех Из упомянутых элементов совпадения, ко вторым входам которых подсоединен один из выходов триггера с раздельным запуском, соединены через распределитель импульсов фазосдвигающих элементов и блок усилителей с управляющими электродами силовых тиристоров преобразователя, отличаю,щ е е с я тем, что, с целью упрощения повышения помехозащищенности и уменьшения коэффициента возврата без снижения энергетических показателей и плавности регулирования пр образователя, оно снабжено логическими элементами ИЛИ-НЕ, один из которых включен между выходом формирователя опорных импульсов и входом того элемента

совпадения, ко второму входу которого подсоединен выход фазосдвигающего элемента первой ступени преобразователя, а другой элемент ИЛИ-НЕ включе между выходом фазосдвигающего элемента первой ступени и входом того элемента совпадения, ко второму входу которого через элемент временной задержки подключен выход упомянутого формирователя опорных импульсов, а выходы этих двух элементов совпадения подсоединены ко входам триггера с раздельным запуском.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 440282, кл; Н 02 Р 13/16, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 440283, кл. Н 02 Р 13/16, 1974.

Г

S5