CS211668B1 - Zapojení pulsního měniče - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pulsního měniče s řídicím a regulačním obvodem pro pulsní řízení jízdy a elektrodynamické brzdy vozidla se stejnosměrným napájením a stejnosměrnými trakčními motory.

Jsou známa zapojení pulsních měničů vhodných pro řízení trakčních motorů, která využívají můstkováho zapojení tyristorů. V prvém případě slouží můstek pomocných tyristorů k vypínání jednoho hlavního tyristorů. Výhodou tohoto spojení je, že odpadne tzv. indukčnost prvního kmitaváho obvodu, určená k přepalovánl komutačního kondenzátorů na vypínací polaritu a dále okolnost, že komutační kondenzátor využívá ke zhášení oboupolarit, takže pracuje s poloviční frekvencí než u standardních zapojení.

Značnou nevýhodou je vySSÍ počet polovodičových prvků, tj. čtyři tyrístory proti diodě a tyristorů’u standardních spojení.

Ve druhém případě tyristorový můstek slouží k vypínání dvou hlavních tyristorů, která pracují přesazená, takže vznikne dvoufázový měnič se společným komutačním obvodem.

V tomto jinak výhodném spojení je však jeden uzel můstku rozpojen, odpovídající tyristory se navzájem nemohou vypnout a měnič je pak v určitých režimech náchylný k prohoření. Uzavřený můstek vede opět ke dvěma tyristorům navíc a zvyšuje již tak dost značný počet prvků.

Ve třetím případě je užit samostatný tyristorový můstek, avšak se standardním řízením. Současná se spínají dva tyristory diagonálně, které se po přepólování komutačního kondensátoru samy vypnou, pak následuje sepnutí další diagonální dvojice. Takový měnič lze řídit pouze frekvenčně, vyšší zatěžovatele lze docílit pouze zvětšením pasivních prvků nebo zvýšením frekvence a tím i ztrát. Jinak je tento měnič jednoduchý, odolný proti prohoření a 211668 vhodný zejména tam, kde nevystačíme a jedním prvkem paralelné. Zapojení pulsního měniče podle vynálezu odstraňuje uvedené nevýhody, přičemž jeho podstatou je, že regulační blok obsahuje regulátor připojený přes tvarovač pulsů, rozdélovač pulsů a koncové zesilovače k řídicím elektrodám tyristorů bloku pulsního méniče, zapojených do můstku tak, že mezi vstupní a výstupní svorkou můstku jsou paralelné zapojeny tři větve, kde první vStev je tvořena sériovou kombinací překmitové indukčností a překmitové diody, druhá větev je tvoře na sériovou kombinací první ochranné indukčností, prvního tyristoru, druhého tyristoru a druhé ochranné indukčností a třetí větev je tvořena sériovou kombinací třetí ochranné indukčností, třetího tyristoru, čtvrtého tyristoru a čtvrté ochranné indukčností, přičemž společný bod prvního tyristoru a první ochranné indukčností a společný bod čtvrtého tyristoru a čtvrtá ochranné indukčností jsou přes nulové diody připojeny k výstupu vstupního LC filtru a mezi společný bod prvního tyristoru a druhého tyristoru a společný bod třetího tyristoru a čtvrtého tyristoru je zapojen komutační kondenzátor.

Hlavní přínos zapojení dle vynálezu je ten, že s nejjednodušším můstkem Čtyř tyristorů umožňuje fázové řízení, které je pro pohon vozidla prakticky nezbytné. Jsou tedy zachovány věechny výhody můstku: malý počet prvků, komutační kondenzátor využitý v obou polaritách, odstranění indukčností prvního kmitu, spolehlivé vypínání tyristorů, možnost rychlého vypnutí při poruěe, snadné vytváření nejkratěích dob sepnutí a tedy i malých výstupních napětí. Zároveň jsou zachovány i výhody fázového řízení, to je možnost vytváření velkých zatšžovatelů, omezení spínacích ztrát.

Obzvlášl výhodné vlastnosti získáme smíšeným řízením - změnou frekvence i fáze.

Na připojeném obrázku je zobrazen příklad zapojení obvodu podle vynálezu.

Regulátor 40 regulačního bloku 10 je svými výstupy 41. gg, gg připojen ke vstupům gg, 52. 53 tvarovače pulsu gg. Tvarovač pulsů 50 je připojen dále svými výstupy gg, gg, gg, 52 gg ke vstupům 6g, 6g, gg, gg, gg rozdělovače pulsů gfi, připojeného svými výstupy gg, £2, 68. 69 ke koncovým zesilovačům lg, 72. gg, gg, jejichž výstupy jsou připojeny k řídicím elektrodám 110. 120. 130. 140 tyristorů gg, lg, gg, gg bloku g pulsního měniče zapojených do můstku tak že, mezi vstupní a výstupní svorkou gg, gg můstku jsou paralelně zapojeny tři větve.

První větev je tvořena sériovou kombinací překmitové indukčností 22 a překmitové diody gg. Druhá větev je tvořena sériovou kombinací první ochranné indukčností gi, první tyristoru 11 druhého tyristoru gg a druhé ochranné indukčností gg.

Třetí větev je tvořena sériovou kombinací třetí ochranné indukčností gg, třetího tyristoru gg, čtvrtého tyristoru 14 a čtvrté ochranné indukčností gg. Mezi společným bodem prvního a druhého tyristoru gg, 12 a společným bodem třetího a čtvrtého tyristoru gg, 14 je zapojen komutační kondenzátor gg. Společný bod prvního tyristoru gg a první ochranné indukčností 17 označený jako 35 a společný bod čtvrtého tyristoru 14 a čtvrté ochranné indukčností gg označený jako gg jsou přes nulové diody lg, lg připojeny k výstupu vstupního LC filtru gg, Si·

Paralelně s výstupem LC filtru Sg, 84 je zapojena sériová kombinace odporu gg a bloku gg záskokové brzdy obsahující tyristor, k němuž je paralelně připojena sériová kombinace indukčnosti a kondenzátoru. Vstupní svorka 31 bloku g pulsního měniče je pak připojena přes vyhlazovací indukčnost g, jistič 2 a dvojici paralelně řazených sériových stejnosměrných motorů g, g se stykači jízdy g, A a stykači brzdy g, g k výstupu LC filtru gg, gg a přes něj k napájecí síti gg.

Na výstupech Ag, Al, Al regulátoru 40. jsou v tomto pořadí přítomny:

Signál pro spínání diagonálních větví, signál pro spínání vertikálních větví a signál

pro okamžité vypnutí pulsního měniče. Tyto signály se vedou na vstupy 51. 22» 22 tvarovače pulsů 50. kde jsou tvarovány na nevýkonové řídicí impulsy jednak pro řádné spínání diago nélníeh větví a řádné spínání vertikálních větví pulsního měniče, jednak pro okamžité vypnutí pulsního měniče v libovolném časovém okamžiku, zcela asynchronním vůči řádnému pracovnímu cyklu měniče.

Dále jsou zde generovány blokovací logické signály pro zajiětění náležité sekvence spínání diagonálních a vertikálních větví při startu a při řádném chodu pulsního měniče a v režimu okamžitého vypnutí měniče.

Výstupem tvarovače pulsů 50 jsou dva antivalentní logické blokovací signály, jeden pro první diagonální a první vertikální větev měniče, např. JJ., 13. 19. 13 a 11. 12. druhý pro druhou diagonální a druhou vertikální větev měniče, např. 14. 12, 18. 12. a 14. 13. jež jsou přítomné na výstupech 54. 22. a dále trojice nevýkonových řídicích impulsů: nevýkonový řídicí impuls pro spínání diagonálních větví, přítomný na výstupu 56. nevýkonový řídicí impuls pro spínání vertikálních větví měniče, přítomný na výstupu 57 a konečně nevýkonový řídicí impuls pro okamžité vypnutí měniče, přítomný na výstupu 58.

Zapojení pulsního měniče 2 s řídicím a regulačním blokem 10 podle vynálezu umožňuje dvojí způsob řízení:

Frekvenční řízení obdržíme střídavým spínáním diagonálních dvojic tyristorů JJ., 13 a 12. 11· ^K vypnutí tyristorů dojde samovolně, nabitím komutačního kondenzátoru 21. Pokud by se v některém režimu samovolné vypnutí neuskutečnilo, dojde k němu nuceně sepnutím následující dvojice. To je umožněno tím, že tyristorový' můstek je nahoře i dole uzavřen. Toto uspořádání je velice odolná proti prohořenl nebo chybné manipulaci.

Fázové řízení, která ovšem současně připouští i změnu spínací frekvence, je uskutečněno například následujícím spínacím postupem:

a) výchozí stav: zátěžný proud vede nulová dioda 16. všechny tyristory vypnuty, komutační kondenzátor 21 nabit v polaritě beta,

b) sepnou vertikální tyristory JJ., JJ a převezmou na potřebnou dobu zátěžný proud,

c) sepnou diagonální tyristory JJ., JJ, a výbojem komutačního kondenzátoru 21 se vypne tyristor JJ, přičemž puls na tyristor Jl se přivádí pouze pro zajiětění spolehlivého Chodu v předchozích stavech. Nabitím komutačního kondenzátoru 21 na polaritu alfa se otevře nulová dioda 15 a tyristory JJ. a JJ vypnou. Dioda 16 nesepne, je zahrazena napětovým úbytkem na pravé ochranné indukčnosti JJ,

d) dle požadavku regulace sepne tyristor JJ, 14 a celý děj se opakuje na druhé straně můstku.

Obvod druhého kmitu je tvořen překmitovou indukčnosti 22 a v příkladu provedení vynálezu dle obrázku překmitovou diodou 23. Urychluje přepólování komutačního kondenzátoru Jl a zajištuje správnou funkci měniče i při malém zátěžném proudu.

Při převádění proudu z diagonálních tyristorů na nulové diody se přechod uskuteční pouze přes malé druhé ochranné indukčnosti 19 či 20. Zvýšení napětí na komutačním kondenzátoru Jl, vyvolané energií v indukčnostech je tedy malé. Naproti tomu spínají vertikální tyristory přes obě první a jednu druhou ochrannou indukčnost, diagonální tyristory dolní přes dvě druhé ochranné indukčnosti, respektive i horní tyristory přes dvě první ochranné indukčnosti.

Tyto kombinace lze bez obtíží navrhnout tak, aby byla dodržena přípustná strmost nárůstu propustného proudu v tyristorech. Rovněž js možno výhodně provést prvé ochranné indukčnosti 17. 18 i druhé ochranné indukčnosti 12, 20 se vzájemnou vazbou.

Dvojice antivalentnich logických inhibičních signálů, přítomné na výstupech 54. JJ, a trojice nevýkonových řídicích impulsů, přítomné na výstupech 56. 57. Jg, jsou vedeny do distributoru pulsů JJ, kde jsou zpracovány na nevýkonové řídicí impulsy pro jednotlivé tyristory.

Distribuční matice je zde uspořádána tak, že jednak rozděluje v náležitém pořadí řádné řídicí impulsy pro spínání diagonálních a vertikálních větví mezi jednotlivé tyristory, jednak rozhoduje, zda je nutno v režimu okamžitého vypnutí pulsního.měniče generovat řídicí impuls pro vypnutí a v případě, že ano, je řídicí impuls pro vypnutí vyslán do přísluěné vodivé vertikální větve.

Nevýkonové řídicí impulsy pro jednotlivé tyristory H, 12, li, 12, přítomné na výstupech JJ, JI, Jg, 69 distributoru pulsů JJ, jsou výkonově zesíleny v koncových zesilovačích 11, 22, 22, 21 a přivedeny na řídicí elektrody HJ, 12J, lifi, 130 tyristorů H, 12, ϋ, 12.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zapojení pulsního měniče pro řízení trakčních motorů, kde blok pulsního měniče je připojen k napájecí síti přes zétěž tvořenou alespoň jedním stejnosměrným motorem, vyhlazovací indukčnost, spínače a vstupní filtr a déle je připojen k regulačnímu bloku, přičemž blok pulsního měniče obsahuje do můstku zapojené tyristory, nulové diody, komutační kondenzátor a ochranné indukčnosti, vyznačené tlm, že regulační blok (10) obsahuje regulátor (40) připojený přes tvarovač pulsů (50), rozdělovač pulsů (60) a koncové zesilovače (71 až 74) k řídicím elektrodám (110, 120, 130, 140) tyristorů (11, 12, 13, 14) bloku (9) pulsního měniče zapojených do můstku, přičemž mezi vstupní a výstupní svorkou (31, 32) můstku jsou paralelně zapojeny tři větve, kde první větev je tvořena sériovou kombinací překmitové indukčnosti (22) a překmitové diody (23), druhá větev je tvořena sériovou kombinací první ochranné indukčnosti (17), prvního tyristorů (11), druhého tyristorů (12) a druhé ochranné indukčnosti (19) a třetí větev je tvořena sériovou kombinací třetí ochranné indukčnosti (20), třetího tyristorů (13), čtvrtého tyristorů (14) a čtvrté ochranné indukčnosti (18), přičemž společný bod prýního tyristorů (11) a první ochranné Indukčnosti (17) a společný bod čtvrtého tyristorů (14) a čtvrté ochranné indukčnosti (18) jsou přes nulové diody (15, 16) připojeny k výstupu vstupního LC filtru (84, 83), a kde mezi společný bod prvního tyristorů (11) a druhého tyristorů (12) a společný bod třetího tyristorů (13) a čtvrtého tyristorů (14) je zapojen komutační kondenzátor (21).
2. 2. Zapojení pulsního měniče podle bodu 1, vyznačené tím, že paralelně s výstupem

   LC filtru (83) 84) je zapojena sériová kombinace odporu (85) a bloku (86) záskokové brzdy.
3. 3. Zapojení pulsního měniče podle bodu 1, vyznačené tím, že alespoň jedna dvojice ochranných indukčnosti (17, 18 a 19, 20) je magneticky spřažena.