Устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

сов непосредственно, а через дифференцирующие цепи ко входам генератора тактовых импульсов, подключенного через датчик минимальной длительности паузы к входам формирователей начала и коица пауз, подключенных своими выходами соответственно к входам «Сброс и «Пуск регулятора длительности рабочих импульсов, а выходы формирователя конца пауз, формирователя конца серий имнульсов первого полупериода и формирователя конца серий импульсов второго полупериода промышленной частоты иодключены к соответствующим входам логического блока. На фиг. 1 представлена схема изобретения; на фиг. 2 - тиристорный щиротноимпульсный преобразователь, применяемый на электропоездах постоянного тока, для управления которым может быть использовано данное устройство. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов 50 Гц, одним выходом подключенный к входу дифференцирующей цепи 2, к входу формирователя 3 конца серии импульсов иоложительности полуволны и к входу 4 логического блока 5, а другим выходом к входу дифференцирующей цепи 6, к входу формирователя 7 конца серии импульсов отрицательной нолуволны и к входу 8 логического блока 5. Выход генератора 9 тактовых импульсов подключен к входу датчика 10 минимальиой длительности паузы, выход которого подключен к входу формирователя 11 начала пауз и к входу формирователя 12 конца пауз. Регулятор 13 длительности рабочих имиульсов входом «Пуск подключен ко второму (инверсному) выходу формирователя 12 конца иауз. К входу 14 логического блока 5 подключен первый (прямой) выход формирователя 12 конца науз. Выход формирователя И начала пауз подключен к входу «Сброс регулятора 13 длительности рабочих имнульсов. Третий вход регулятора 13 длительности рабочих импульсов подключен к источнику сигнала, в зависимости от которого изменяется длительность этих имнульсов. Выход регулятора 13 длительности рабочих импульсов подключен к входу формирователя 15 конца рабочих импульсов, выходом иодключенного к входу 16 логического блока 5. Вход 4 логического блока 5 соединен с входами схем совпадения 17, 18, а вход 8 - с входами схем совпадения 19, 20. Вход 14 логического блока 5 соединен с входами схем совпадения 17, 19. Выход схемы совпадения 17 соединен со входом формирователя 21-выходных унравляющих импульсов. Вход 22 логического блока 5 и выход схемы 18 совпадения через схему 23 ИЛИ подключены к входу формирователя 24 выходных управляющих импульсов. Выход схемы 19 совпадения подключен к входу формирователя 25 выходных управляющих импульсов. Вход 26 логического блока 5 и выход схемы 20 совпадения через схему 27 ИЛИ подключены к входу формнрователя 28 выходных управляющих импульсов. Тиристорный щиротно-импульсиый преобразователь включает в себя основной тиристор 29, управляющий электрод которого связан с выходом формирователя 21, коммутирующий тиристор 30, соединенный своим управляющим электродом с выходами формирователей 21 и 25, вспомогательный тиристор 31, управляющим электродом связанный с выходом формирователя 24, основной тиристор 32, управляющий электрод которого связан с выходом формирователя 25, вспомогательный тиристор 33, управляющий электрод которого связан с выходом формирователя 28, щуитнрующие диоды 34, 35, дроссель 36 н конденсатор 37 фильтра, коммутирующий дроссель 38 н коммутирующий конденсатор 39, дроссель-делитель 40 напряжения, реакторы 41 и 42, двигатели 43, 44 и буферные диоды 45, 46. Устройство работает следующим образом. При подаче питания на схему начинает работать генератор 1 прямоугольных импульсов с частотой 50 Гц, на выходах которого поочередно появляются импульсы отрицательного напряжения. Отрицательный потенциал с первого выхода поступает на входы схем совнадения 17, 18 логического блока 5, т. е. разрещает работу формирователя выходных управляющих импульсов 21, поступающих на тиристоры 29 и 30 преобразователя. Одновремеино этот ИМПУЛЬС подается через дифференцирующую цепь 2 на вход генератора 9 тактовых импульсов. Для нормальной работы импульсного преобразователя необходимо, чтобы импульсы тактовой частоты укладывались симметрично в обоих полупериодах частоты 50 Гц. Выполнить это условие можно только корректировкой хода генератора 9 тактовых имнульсов в начале каждого полупернода генератора 1 прямоугольных импульсов. Это условие выполняется с помощью дифференцирующих цепей 2, 6. Одновременно с передним фронтом отрицательного имиульса первого выхода генератора 1 прямоугольных имнульсов с выхода генератора 9 тактовых импульсов поступает положительный импульс на вход датчика 10 минимальной длительности паузы и через формирователь 11 начала паузы поступает положительный сигнал на сброс регулятора 13 длительности рабочих импульсов, что соответствует концу импульса максимальной длительности. Принудительное ограниченне максимальной длительности рабочих импульсов существенно повышает устойчивость работы преобразователя. Повышенне устойчпвости работы преобразователя достигается путем исключения

причин опрокидывания инвертора из-за погрешностей в работе системы унравления. Эти иогрешиости заложены, например, в ирототипе в самом нринципе построения схемы, где формируется длительность рабочего имиульса, которая ио величине превосходит длительиость паузы в 10-20 раз. При этом иогрешность в формировании интервала рабочего импульса в сторону его увеличения уменьшает длительность паузы н может приводить к полному ее заполнению, в результате чего тиристоры силовой иепп ие получают минимального необходимого времени восстановления и ироисходит «прорыв - опрокидывание инвертора, что ведет к срабатыванию зашиты и к выходу из строя пелых плеч групповых тиристоров.

Эта причина исключается путем формирования длительности паузы в зависимости от погрешностн рабочего имнз-льса. При таком решении исключеиа возможность укорочения времени восстановления, а погрешность в формировании паузы, например, 10% составляет в изменении длительности рабочего нмпульса 0,5%, что не имеет практического зиачеиия для стабильности наиряжеиия, но исключает аварийный режим.

При срабатываиии датчика 10 длительности иаузы на выходе регулятора 13 длительиости рабочих импульсов появляется положительный иотеиниал, подаваемый на вход формирователя 15 конна рабочих импулу соп. На выходе последнего появляется отрицательный потенпиал, который поступает на входы схем совпадеиия 18 и 20 логического блока 5, и так как совиадение отрицательных потенциалов будет выполиеио только на схеме совиадення 18, то этот сигпал через схему 23 ИЛИ иостунает на формирователь 24 выходиых уиравляюших имиульсов. Во время этого цикла через тиристор 31 нроисходит заряд коммутируюш,его конденсатора 39 и тем самым он подготовлен для гашения рабочего плеча преобразователя.

В этот момепт начинается время паузы, продо.тжительпость которой примерно 150 МКС. После окончания иаузы опрокидывается датчик 10 мниималыюй длнтельностн наузы и иа его выходе ноявляется положительный потенциал, который пройдя через формирователь 12 конца паузы выдает на выходе последнего отрицательный потенциал поступающий на вход 14 логического блока 5, совпадение отрицательных потенциалов будет выполнено только на схеме совпадения 17, ноэтому сигнал через схему 17 поступает на формирователь 21 выходиых управляющих импульсов, т. е. пооисходит открытие тиристоров 29 и 30. Со второго (инверсного) выхода формирователя 12 конца паузы появляется положительный потенциал, который запускает регулятор 13 длительности рабочих импульсов, он начииает формировать длительность рабочего имнульса и на его выходе в это время ноявляется отрицательный потенциал, подготавливающий формирователь 15 коица рабочих имиульсов к работе.

В течение наузы на выходе датчика 10 минимальиой длительности паузы появляется отрицательный потенциал н, пройдя

через формирователь 11 начала иаузы, выдает на его выходе положптельный потенциал, который иоступает на «Сброс регулятора 13 длнтельности рабочих имиульсов, что соответствует концу импульса максимальной длительиости. На выходе последнего появляется положительный потенциал, который, проходя через формирователь 15 коица рабочих импульсов, выдает на его выходе отрицательиый потенциал, поступающий на входы схем совиадення 18 н 20 логического блока 5, и так как совпадение отрицательных потенциалов будет выполнено только на схеме совпадения 18, то этот сигнал через схему ИЛИ 23 поступает на

формирователь выходных управляющпх импульсов 24, что соответствует открытию тиристора 31 и закрытию тиристора 29.

За время отртидательиой иолуволиы генератора 1 прямоугольных импульсов генератор 9 тактовых импульсов выдает, например, 5 импульсов, т. е. оиисат1иый ироцесс иовторяется 5 раз.

При иоявлении положительного потенцпала на первом выходе генератора 1 прямоугольных нмпульсов на выходе формирователя 3 конца сернн импульсов появляется отрицательный потенциал, который дает разрешение схеме ИЛИ 23 и с последней на формирователь выходных уиравляютцих

нмпульсов 24. что соответствует открытию тиристора 31. Этот шестой последний имиульс иредусмотреи для предотвращения прорывов в начале нового цпкла пмпульсов, т. е. когда будут работать тиристоры 30, 32

и 35. В начале положительной полуволны генератора 1 прямоугольных имнульсов должны открываться тнристоры 32, 30 преобразователя, но перед этим должен быть закрыт тиристор 29. Из вышесказанного

следует, что перед началом работы другого нлеча преобразорате,пя необходнмо подавать шестой дублпруюшпй ИМПУЛЬС для открытия тиристоров 31 (33) преобразователя, чтобы запереть рабочие тиристоры

29 (32). В противном случае двигатели 43, 44 окажутся под полным напряжением питающей сети и регу.лирование скорости не может осуществиться, так как все тиристоры 29. 32 преобразователя будут откпыты,

коммутирующий конденсатор 39 не будет заряжаться, и тогда придется отключать всю схему для восстановления заряда конденсатора 39.

Во втором полупериоде работы генератора 1 прямоугольных нмпульсов 50 Гц отри-;

дательный потенциал поступает на схемы совпадения,19 и 20 логического блока 5, тем самым разрешая работу формирователей 25 и 28 выходных управляющнх имнульсов и, следовательно, осуществляя включение тирнсторов 32, 30 в началах рабочих импульсов и тиристора 33 в концах. Устройство формирует серию импульсов, идентичную первой. В конце серии импульсов этого полупернода срабатывает формнрователь 7 конца серии импульсов и через формнрователь 28 осуществляет включение вспомогательного тирнстора 33, выключающего основной тнристор 32, после чего повторяется первая серия ими)льсов.

В реззльтате чередования серий импульсов дроссель-делитель 40 работает в режиме 50 Гц, что позволяет в высокочастотных импульсных схемах использовать низкочастотные аппараты.

Экономический эффект от использования данного изобретения состоит в уменьшении эксплуатационных расходов за счет уменьшения количества аварий и снижения потерь электроэнергии в дросселях преобразователя.

Формула изобретения

Устройство для управления тиристорным широтно-импульсным преобразователем, содержащее генератор тактовых импульсов высокой частоты с двумя выходамн, формирователи управляющих импульсов, регулятор длительности рабочих имнульсов, имеющий входы «Сброс и «Пуск, дифференцнрующне цепи и логический блок, подключенный свонми входами через согласующие элементы и регулятор длительности

рабочих импульсов к генератору тактовых импульсов, а своими выходами - ко входам формирователей управляющих импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы преобразователя путем устранения возможностей его опрокидывания в паузах между рабочими импульсами, оно дополнительно снабжено генератором прямоугольных импульсов промышленной частоты, датчиком мииимальной длительности науз, формирователем начала пауз, формирователем конца пауз, формирователем конца сернй импульсов нервого полупериода промышленной частоты и формирователем конца серий импульсов второго полупериода промышленной частоты, причем генератор прямоугольных импульсов нромышленной частоты подключен к соответствующим двум входам

логического блока и ко входам формирователей серий импульсов непосредственно, а через дифференцирующие цепи ко входам генератора тактовых импульсов, подключенного через датчик минимальной длительности паузы к входам формирователей начала и конца пазз, подключенных своими выходами соответственно ко входам «Сброс и «Пуск регулятора длительности рабочих имнульсов, а выходы формирователя конца пауз, формирователя конца серий импульсов первого полупериода и формирователя конца серий импульсов второго полупериода промышленной частоты подключен к соответствующим

входам логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 303702, кл. Н 02Р 13/18, 1968.

iil