Устройство для управления тиристорнымпРЕОбРАзОВАТЕлЕМ Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в электроприводах с многоступенчатым регулированием напряжения на нагрузке.

Известно устройство для управления тиристорньши преобразователями, содержащее задатчики нанряжения управления (смещения), выход которых через элемент сравнения, функциональный преобразователь и измерительный элемент соединены с входом фазосдвигающих элементов регулируемых ступеней, а их выходы через логические элементы совпадения, фазораспределители и усилители импульсов соединены с управляющими переходами силовых тиристоров преобразователя 1.

Однако это устройство не обеспечивает в процессе управления тиристорным преобразователем плавного изменения выходного напряжения при переходе с одной ступени регулирования на другую.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления тиристорным преобразователем, содержащее три фазораспределителя, задатчик напряжения управления, задатчик напряжения смещения, формирователь сигналов фазораспределения, датчик угла коммутации, два фазосдвигающих элемента, выход первого из которых соединен с первым входом элемента совпадения, а выход второго - с первым входом третьего фазораспределителя, формирователь опорных сигналов, выход которого соединен с первым входом первого фазораспределителя 2.

Недостатком этого устройства является то, что момент начала изменения фазы выходных сигналов фазосдвигающего элемента второй ступени регулирования фиксирован моментом начала изменения напряжения управления на выходе функционального преобразователя и не зависит от истинной выборки первой ступени, определяемой

по моменту окончания основной коммутации нерегулируемой ступени, что приводит к ухудшению энергетических показателей и снижению точности регулирования. Целью изобретения является улучщение

энергетических показателей и повыщение точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено первым элементом НЕ, согласующим элементом и последовательно соединенными вторым элементом НЕ, фильтром нижних частот, элементом сравнения и интегрирующим элементом, причем выход интегрирующего элемента подключен к входу первого фазосдвигающего элемента, а вход второго элемента НЕ -

к выходу элемента совпадения, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом формирователя опорных сигналов и через первый элемент НЕ с выходом датчика угла коммутации, выход элемента сравнения через согласующий элемент соединен с входом второго фазосдвигающего элемента, выходы задатчиков напряжений управления и смещения соединены со вторым и третьим входами элемента сравнения, а выход формирователя сигналов фазораспределения соединен со вторыми входами всех фазораспределителей.

На чертеже приведена блок ехема устройства.

Устройство содержит преобразователь 1, имеющий одну нерегулируемую (плечи 2- 5) и две регулируемые ступени (плечи 6, 7 и 8, 9), двигатель 10, силовой (питающий) трансформатор 11, задатчики 12 и 13 соответственно напряжения управления и смещения, фазосдвигающие элементы 14 и 15 соответственно первой и второй регулируемых ступеней преобразователя 1, формирователь 16 сигналов фазораспределения, фазораспределители 17-19, формирователь 20 опорных сигналов, элемент 21 совпадения, первый элемент НЕ 22, датчик 23 угла коммутации, последовательно соединенные второй элемент НЕ 24, фильтр 25 нижних частот, элемент 26 сравнения и интегрирующий элемент 27, согласующий элемент 28. Элементы 14, 21, 24-27 образуют блок 29.

Устройство работает следующим образом.

Формирователь 20 опорных сигналов через фазораспределитель 17 полностью открывает первую ступень (плечи 2-5) преобразователя 1, и на выходе датчика 23 угла коммутации начинают формироваться импульсы прямоугольной формы, которые через логический элемент НЕ 22 поступают на первый вход элемента 21 совпадения, на второй его вход подаются сигналы с выхода формирователя 20 опорных сигналов и на третий - с выхода фазосдвигающего элемента 14. При временном совпадении входных сигналов на выходе элемента 21 совпадения выделяются импульсы наименьшей длительности, которые через фазораспределитель 18 подаются на тиристоры первой регулируемой ступени преобразователя 1 (плечи 6 и 7), а после инвертирования логическим элементом НЕ 24 эти импульсы подаются также и на вход фильтра 25 нижних частот. Выходное напряжение фильтра 25 поступает на вход элемента 26 сравнения таким образом, чтобы оно вычиталось из напрялсений управления и смещения, поступающих на входы элемента 26 сравнения с выхода задатчиков 12 и 13.

Так как выходные сигналы элемента. 21 совпадения подаются на вход фильтра 25 через логический элемент НЕ 24, то напряжение на выходе фильтра пропорционально амплитуде выходных сигналов логического элемента НЕ 24 и обратно пропорционально длительности сигналов на выходе элемента 21 совпадения.

Результирующее напряжение суммирования с выхода элемента 26 сравнения подается на вход интегрирующего элемента 27, выходное напряжение которого управляет

работой фазосдвигающего элемента 14.

Если за период квантования Т, определяемый длительностью полупериода напряжения питания преобразователя 1, вольтсекундная площадь суммы выходного напряжения задатчика 12 и задатчика 13 не равна вольтсекундной площади выходного напряжения фильтра 5, то начинает меняться напряжение на выходе интегрирующего элемента 27, что сопровождается изменением

длительности выходных сигналов фазосдвнгающего элемента 14.

При изменении фазы сигналов на выходе фазосдвигающего элемента 14 от л до момента окончания основной коммутации, т. е.

до значения п-ао-уо, все сигналы на выходе элемента 21 совпадения совпадают по времени, а выходные сигналы фазосдвигающего элемента 14 имеют минимальную длительность, и на выходе элемента 21 формируются сигналы, совпадающие с ними по фазе и длительности.

Изменение длительности (фазы) сигналов на выходе фазосдвигающего элемента 14, а следовательно, и элемента 21 совпадения прекращается в том случае, если за нериод квантования Т вольтсекундная площадь выхОх 1ного напряжения элемента 22 сравнения равна нулю.

Из сказанного следует, что при неизменной амплитуде сигналов на выходе элемента НЕ 24 и напряжении смещения на выходе задатчика 13 каждому значению выходного напряжения управления задатчика 12 соответствует вполне определенная длительность (фаза) сигналов на выходе элемента 21, при которой напряжение на выходе элемента 26 за период квантования Т сохраняется равным нулю. При этом длительность (фаза) выходных сигналов фазосдвигающего элемента 15, соединенного с выходом элемента сравнения 22 через имеющий достаточно большое входное сонротивление по сравнению с интегрирующим элементом 27 согласующий элемент 28, не

меняется.

Как только фаза переднего фронта выходных сигналов фазосдвигающего элемента 14 совпадает с моментом окончания основной коммутации токов нерегулируемой

ступени преобразователя, что соответствует полной выборке первой регулируемой ступени, длительность сигналов на выходе элемента 21 остается неизменной, несмотря на дальнейшее увеличение выходного напряжения задатчика 12 напряжения управления. Начиная с этого момента, напряжение на выходе фильтра 25, вычитаемое из напряжения управления, не меняется, и на выходе элемента 26 напряжение изменяется пропорционально выходному напряжению задатчика 12. Посредством фазосдвигающего элемента 15 это напряжение преобразуется в изменяющиеся по длительности (фазе) сигналы, которые через фазораспределитель 19 подаются на плечи 8 и 9 второй регулируемой ступени преобразователя 1.

Следовательно, только с момента истинной выборки первой ступени преобразователя начинается регулирование момента открытия тиристоров его второй регулируемой ступени.

При управлении преобразователем с тремя регулируемыми ступенями обеспечение четкого соответствия между моментом выборки второй ступени и началом регулирования третьей может быть обеспечено, если вместо фазосдвигающего элемента 15 будет включен еще один блок 29, причем выход элемента сравнения этого блока должен быть соединен через другой согласующий элемент с входом фазосдвигающего элемента, выход которого через свой фазораспределитель соединен с тиристорами третьей регулируемой ступени преобразователя.

Использование устройства позволяет улучшить энергетические показатели и повысить точность регулирования.

При использовании устройства для управления тиристорными преобразователями электроподвижного состава улучшаются тяговые и сцепные свойства электровозов путем исключения скачкообразного изменения тока двигателей, при этом уменьшается вероятность возникновения буксования, повышается возможность реализации больших значений силы тяги, увеличивается безоцасность движения поездов.

Формула изобретения

Устройство для управления тиристорным преобразователем, содержащее три фазораспределителя, задатчик напряжения управления, задатчик напряжения смещения, формирователь сигналов фазораспределения, датчик угла коммутации, два фазосдвигающих элемента, вьтход первого из которых соединен с первым входом элемента совпадения, а выход второго - с первым входом третьего фазораспределителя, формирователь опорных сигналов, выход которого соединен с первым входом первого фазораспределителя, отличающееся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, оно снабжено первым элементом НЕ, согласующим элементом и последовательно соединенными вторым элементом

НЕ, фильтром нижних частот, элементом сравнения и интегрирующим элементом, причем выход интегрирующего элемента подключен к входу первого фазосдвигающего элемента, а вход второго элемента НЕ -

к выходу элемента совпадения, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом формирователя опорных сигналов и через первый элемент НЕ с выходом датчика угла коммутации, выход элемента сравнения через согласующий элемент соединен с входом второго фазосдвигаюшего элемента, выходы задатчиков напряжений управления и смещения соединены со вторым и третьим входами элемента сравнения, а выход формирователя сигналов фазораспределения соединен со вторыми входами всех фазораспределителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Блоки электронной системы управления преобразователями электровозов ВЛ80Р. - «Электрическая и тепловозная тяга, 1978, № 1, с. 23, рис. 1.

2. Авторское свидетельство СССР

№ 440282, кл. В 60L 9/12, 1970.

J