CS256788B1

CS256788B1 - Hysteresis control circuit for two-position control of the pulse converter

Info

Publication number: CS256788B1
Application number: CS866696A
Authority: CS
Inventors: Antonin First; Premysl Holub; Miroslav First
Original assignee: Antonin First; Premysl Holub; Miroslav First
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS669686A1

Abstract

Je řečen obvod, umožnujíoí řízení hystereze tak, že pri brzdění ve vysokých otáčkáoh Je nejmenší hystereze a tím se anižujg zvlnění proudu v obvodaoh motoru a zároveň i napětové namáhání součástek v režimu brzdy. Pulsní měnič je spojen se vstupem převodníku proudu obvodu motoru a je tvořen hlavním tyristorem, vypínacím tyristorem a vypínacím obvodem, tvořeným indukčností a kondenzátorem. Obvod pro řízení hystereze sestává z komparátoru s kladnou zpětnou vazbou, jehož vystup je připojen první tvarovač na řídioí elektrodu hlavního tyristoru a přes druhý tvarovač na řídioí elektrodu vypínacího tyristoru. Na výstup prvního nebo druhého tvarovače nebo na výstup převodníku proudu obou motoru je připojen převodník írekvenoe/napětí. jehož výstup je přes řídioí obvod, tvořeny zde zesilovačem s omezenou hodnotou výstupního napětí, epojen e řídloím vstupem komparátoru. Obvod lze použít zejména při řízení odporové nebo rekuperační brzdy u vozidel závislé i nezávislé trakoe.The circuit is said to enable hysteresis control so that when braking at high speeds there is the smallest hysteresis and thus the current ripple in the motor circuit and at the same time the voltage stress on the components in the brake mode is minimized. The pulse converter is connected to the input of the motor circuit current converter and is formed by the main thyristor, the tripping thyristor and the tripping circuit formed by an inductance and a capacitor. The circuit for hysteresis control consists of a comparator with positive feedback, the output of which is connected by the first shaper to the control electrode of the main thyristor and through the second shaper to the control electrode of the tripping thyristor. A voltage/current converter is connected to the output of the first or second shaper or to the output of the current converter of both motors. The output of which is through the control circuit, formed here by an amplifier with a limited output voltage value, connected to the comparator input. The circuit can be used especially for controlling resistance or regenerative brakes in vehicles with dependent and independent traction.

Description

(54) Obvod pro řízení hystereze u dvoupolohového řízení pulsního měniče(54) Hysteresis control circuit for on / off control of the pulse converter

Je řečen obvod, umožnujíoí řízení hystereze tak, že pri brzdění ve vysokých otáčkáoh Je nejmenší hystereze a tím se anižujg zvlnění proudu v obvodaoh motoru a zároveň i napětové namáhání součástek v režimu brzdy. Pulsní měnič je spojen se vstupem převodníku proudu obvodu motoru a je tvořen hlavním tyristorem, vypínacím tyristorem a vypínacím obvodem, tvořeným indukčnost í a kondenzátorem. Obvod pro řízení hystereze sestává z komparátoru s kladnou zpětnou vazbou, jehož vystup je připojen první tvarovač na řídioí elektrodu hlavního tyristoru a přes druhý tvarovač na řídioí elektrodu vypínacího tyristoru.Said circuit allows the control of hysteresis so that when braking at high speed, the lowest hysteresis and thereby avoiding current ripple in the motor circuit and at the same time stressing the components in brake mode. The pulse transducer is coupled to the input circuit of the motor circuit and consists of a main thyristor, a trip thyristor, and a trip circuit consisting of an inductor and a capacitor. The hysteresis control circuit consists of a positive feedback comparator whose output is connected to a first former on the main thyristor control electrode and via a second former to the trip thyristor control electrode.

Na výstup prvního nebo druhého tvarovače nebo na výstup převodníku proudu obou motoru je připojen převodník írekvenoe/napětí. jehož výstup je přes řídioí obvod, tvořeny zde zesilovačem s omezenou hodnotou výstupního napětí, epojen e řídloím vstupem komparátoru. Obvod lze použít zejména při řízení odporové nebo rekuperační brzdy u vozidel závislé i nezávislé trakoe.A frequency / voltage converter is connected to the output of the first or the second former or to the current converter of both motors. the output of which is via a control circuit, formed here by an amplifier with a limited output voltage value, connected to the control input of the comparator. The circuit can be used especially when controlling resistance or regenerative brakes on both dependent and independent traction vehicles.

(51) Int Cl/(51) Int Cl /

H 02 M 7/12H 02 M 7/12

Vynález ee týká obvodu pro řízení hystereze u dvoupolohového řízení pulsního měniče, zejména při řízení odporové nebo rekuperační brzdy u vozidel závislé a nezávislé trakce.The invention relates to a hysteresis control circuit for a two-position control of a pulse converter, in particular for controlling a resistive or regenerative brake in vehicles of dependent and independent traction.

U pohonů elektrické trakce, které jaou napájeny ze stejnosměrných zdrojů a které používají pro bezeztrátové řízení rozjezdu a brzdy 'tyriatorový pulsní měnič, je pro spolehlivý chod Určující dovolená pracovní frekvence součástek pulsního měniče, to je tyriatorů, diod, komutačních kondenzátorů a indukčností. Se zvyšující se pracovní frekvencí stoupají na jedné straně ztráty v komutačním obvodu, na druhé straně však se snižuje zvlnění proudu v trakčních motorech a tím se snižuje i napěťové namáhání součástek v režimu brzdy,For traction drives powered from DC power sources and using a thyriator pulse converter for lossless starting and brake control, the operating frequency of the pulse converter components, i.e., thyriators, diodes, commutating capacitors, and inductors, is critical to reliable operation. As the operating frequency increases, on the one hand the losses in the commutation circuit increase, but on the other hand the current ripple in the traction motors decreases and thus the stresses of the components in the brake mode are reduced,

Doposud se v těchto případech používá pracovní frekvence 400 až, 500 Hz, což je optimální velikost z hlediska kondenzátorů, avšak v režimu brzdy z vysokých otáček, kdy je také řízeno buzení motorů, dochází ke snížení frekvence . pod 100 Hz, což má za následek zvýšení zvlnění proudů. Toto nežádoucí zvýšení zvlnění proudu je možno snížit zvětšením indukčností v obvodu motorů, což má však za následek zvýšení váhy a ztrát, lešením není ani použití pevné nebo po skocích proměnné frekvence, protože pro dobré nabuzování motorů i při nízkých otáčkách je nutné trvalé sepnutí hlavního tyristoru pulsního měniče dokud nedojde k nabuzení motorů na požadovanou hodnotu a v jízdním režimu je nutné trvalé sepnutí tohoto hlavního tyristoru pro snížení ztrát při jízdě po charakteristice motorů.Up to now, an operating frequency of 400 to 500 Hz is used in these cases, which is the optimum size for capacitors, but in high-speed braking mode, where the motor excitation is also controlled, the frequency is reduced. below 100 Hz, resulting in increased ripple currents. This undesirable increase in current ripple can be reduced by increasing the inductance in the motor circuit, but this results in increased weight and loss, nor is the use of fixed or variable frequency jumps scaffolding because permanent switching of the main thyristor is necessary for good motor excitation even at low speeds. of the pulse converter until the motors are energized to the desired value and in driving mode a permanent switching of this main thyristor is necessary to reduce the driving losses after the characteristic of the motors.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje obvod pro řízení hystereze u dvoupolohového řízení pulsního měniče podle vynálezu, kde součástí měniče je hlavní tyristor, vypínací tyristor a vypínací LC obvod a pulsní měnič je spojen se vstupem převodníku proudu obvodu motoru. Podstatou vynálezu je, že obvod sestává z komparátoru, jehož výstup je současně připojen na vstup prvního a druhého tvarovače. Výstup prvního tvarovače^ je připojen na řídicí elektrodu hlavního tyristoru* Výstup druhého tvarovače je připojen na řídící elektrodu vypínacího tyristoru. Výstup prvního nebo druhého tvarovače nebo výstup převodníku proudu obvodu motoru je připojen na vstup převodníku frekvence/napětí, jehož výstup je přes řídící obvod spojen s řídícím vstupem komparátoru*The aforementioned drawbacks are eliminated by the hysteresis control circuit of the two-position control of the pulse transducer according to the invention, wherein the transducer comprises a main thyristor, a trip thyristor and a trip LC circuit, and the pulse transducer is coupled to the motor current converter input. It is an object of the invention that the circuit consists of a comparator whose output is simultaneously connected to the input of the first and second formers. The output of the first former is connected to a master thyristor control electrode. The output of the second former is connected to a master thyristor control electrode. The output of the first or second fuser or the output circuit of the motor circuit is connected to the input of the frequency / voltage converter, the output of which is connected via the control circuit to the comparator control input *

Výhodou tohoto obvodu je, že umožňuje řízení hystereze tak, že při brzdění ve vysokých otáčkách, to je při vysokém napětí na motoru, je nejmenší hystereze, tedy je nejkratší nutná doba sepnutí hlavního tyristoru, které je nutná pro komutaci napětí na vypínacím kondenzátoru, který je součástí vypínacího obvodu a tím se snižuje zvlnění proudu v .obvodech motoru. Podle toho, kam je připojen vstup převodníku frekvence/napětí, je optimální řízení hystereze odvozeno bu3 od pracovní frekvence pulsního měniče, to v případě, Že převodník frekvence/napětí je připojen na výstup jednoho z tvarovačů, nebo od zvlnění proudu v obvodu motoru, je-li převodník frekvence/napětí připojen na výstup převodníku proudu obvodu motoru. První způsob má tu výhodu, že je systém automaticky připraven do funkce v okamžiku startu brzdyThe advantage of this circuit is that it allows the control of hysteresis so that when braking at high speed, i.e. at high voltage on the motor, the lowest hysteresis is the shortest time needed to switch on the main thyristor, which is necessary for commuting the voltage on the tripping capacitor. it is part of the trip circuit, thereby reducing the ripple current in the motor circuits. Depending on where the frequency / voltage converter input is connected, the optimal hysteresis control is derived either from the operating frequency of the pulse converter, if the frequency / voltage converter is connected to the output of one of the formers or from the ripple current in the motor circuit. if the frequency / voltage converter is connected to the current converter output of the motor circuit. The first method has the advantage that the system is automatically ready for operation when the brake is started

- 3 a při jízdním režimu zajišťuje rychlý přechod přes nízké frekvence pod 100 Hz, kde obvykle leží vlastní rezonanční frekvence vstupního filtru. Tím má obvod příznivé vlastnosti nejen ke snížení namáhání prvků pulsního měniče, ale i k potlačení zvlnění sítě bez nepříznivých důsledků na zvýšení ztrát. Druhý způsob má nevýhodu, že v okamžiku zapnutí pulsního měniče není připraven systém na práci s minimální hysterezí. Naopak výhodou je lepší průběh zvlnění proudu pro práci stejnosměrných motorů·- 3 and in driving mode it ensures a fast transition over low frequencies below 100 Hz, where the inherent resonant frequency of the input filter usually lies. Thus, the circuit has beneficial properties not only to reduce the stress on the pulse converter elements, but also to suppress the ripple of the network without adversely affecting the loss. The second method has the disadvantage that at the moment the pulse converter is switched on, the system is not ready to operate with minimal hysteresis. Conversely, the advantage is a better current ripple for DC motors.

Konkrétně využitím vynálezu u pulsních měničů napájených ze sítě napětím 600V se v brzdném režimu snižuje napěťové namáhání o 300V u tyristorů, silových diod a vypínacího kondenzátorů. Snižuje se i proudově namáhání o 36OA v komutačním obvodu a snižuje se zvlnění proudu v trakčních motorech při brzdění z 30% ná 19»5%, což zlepšuje komutaci motoru. Z toho vyplývá, že je možné použít tyřistory, diody a vypínací kondenzátor na špičkové /napětí o 360V nižší nebo při stávajícím dimenzování docílit vyšší spolehlivost celého systému. U trakčních motorů dojde ke zlepšení komutace v. brzdném režimu, což se projeví v prodloužení doby mezi údržbami komutátoru.Specifically, by utilizing the invention in 600V mains pulse converters, the braking mode reduces the voltage stress by 300V for thyristors, power diodes, and trip capacitors. It also reduces the current load by 36OA in the commutation circuit and reduces the ripple current in the traction motors from braking from 30% to 19 »5%, which improves the commutation of the motor. This means that it is possible to use thyristors, diodes and trip capacitors to peak / voltage 360V lower or to achieve higher reliability of the whole system with the current design. In traction motors, the commutation in the braking mode will be improved, resulting in an increase in the time between commutator maintenance.

Příklad uspořádání obvodu pro řízení hystereze u,dvoupolohového řízení pulsního měniče podle vynálezu je uveden blokově na přiloženém výkrese, kde je zapojeni obvodu při řízení zpětnou vazbou z pracovní frekvence, která ·je indikována zapínacími impulsy pro vypínací tyristor.An example of the arrangement of the hysteresis control circuit u of the two-position control of the pulse transducer according to the invention is shown in block in the enclosed drawing where the circuit is connected with feedback from the operating frequency indicated by the switching pulses for the trip thyristor.

Výstup komparátorů 1 s nastavenou kladnou hodnotou zpětné vazby je spojen zároveň se vstupem prvního tvar '0váče 2. a se vstupem druhého tvarovače Výstup prvního tvařovače 2 je připojen na řídicí elektrodu hlavního tyris* toru £ pulsního měniče a výstup druhého tvarovače /£ je připojen na|řídicí elektrodu vypínacího tyristorů Paralelně k hlavnímu tyristorů £ je připojena sériová kombinace vy256788The output of the comparators 1 with the set positive feedback value is connected at the same time to the input of the first shape 2 and to the input of the second shape. The output of the first shape 2 is connected to the control electrode of the main thyristor. Cut-off thyristor control electrode In parallel to the main thyristor £, a serial combination of

- 4 pínacího tyristoru 2, vypínací indukčnosti 2 a vypínacího kondenzátoru 6. Ke společnému bodu vypínací indukčnosti 2 a anody hlavního tyristoru £ je připojen vstup převodníku 10 proudu obvodu motoru. V tomto konkrétním uspořádání je na výstup druhého tvarovače 2 připojen vstup převodníku 8 frekvence/napětí, jehož výstup je spojen se vstupem řídícího obvodu 9. Výstup řídícího obvodu 2 je připojen na řídicí vstup komparátoru 1. Vstup převodníku 8 frekvence/ /napětí může být připojen místo na výstup druhého tvarovače 2 na výstup prvního tvarovače 2 nebo na výstup převodníku 10 proudu obvodu motoru.4 of a switching thyristor 2, a tripping inductor 2 and a tripping capacitor 6. At the common point of the tripping inductor 2 and the anode of the main thyristor 6, the input of the converter 10 of the motor circuit is connected. In this particular configuration, the input of the frequency / voltage converter 8 is connected to the output of the second molder 2, the output of which is connected to the input of the control circuit 9. The output of the control circuit 2 is connected to the control input of the comparator 1. instead of outputting the second former 2 to the output of the first former 2 or the output of the motor current converter 10.

Na jeden vstup komparátoru 1 je přiváděna z převodníku 10 proudu skutečná hodnota proudu i_g a na druhý jeho vstup je přiváděna žádaná hodnota proudu ig z technologického regulátoru, který není kreslen a je součástí celého systému. Komparátor 1 má nastavenou maximální hysterezi, určující nejvyšší pracovní frekvenci obvodu a je v něm porovnávána žádaná a skutečná hodnota proudu ig a i_g. Na výstupu komparátoru 1 je logický signál, který je přiváděn jednak do prvního tvarovače 2, kde je z jeho kladné hrany tvarován zapínací impuls pro hlavní tyristor £ a jednak na vstup druhého tvarovače 2» kde je z jeho záporné hrany tvarován zapínací impuls pro vypínací tyristor 2» připojující vypínací obvod, tvořený vypínací indukčnosti 2 a vypínacím kondenzátorem 6. Zároveň je v tomto případě z výstupu druhého tvarovače 2 vedenzapínací impuls na vstup převodníku 8 frekvence/napětí, kde je frekvenční signál převeden na napělový, který je dále veden na vstup řídícího obvodu 2, kterým je zesilovač s omezenou hodnotou výstupního napětí. Zde je signál upraven podle požadavků na řízení celého systému vozidla. Z výstupu řídícího obvodu 2 je veden upravený napělový' signál na řídící vstup komparátoru 1, kde provádí změnu kladné zpětné vazby a tím tedy, změnu hystereze komparátoru 1. Takto se optimálně řídí hystereze v závislosti na pracovní frekvenci tak, aby nejnižší kmitočty cca do 100 Hz byly potlačovány.On one input of comparator 1 the actual current value i _g is supplied from current converter 10 and on the other its input is supplied current setpoint ig from technological controller which is not drawn and is part of the whole system. Comparator 1 has a set maximum hysteresis, which determines the highest operating frequency of the circuit, and compares the setpoint and actual value of the current ig and i _g . At the output of the comparator 1 is a logic signal which is fed both to the first former 2, where the positive edge is formed from the positive edge of the main thyristor 6 and secondly to the input of the second former 2 where its trigger edge is formed from its negative edge At the same time, in the present case, the output of the second former 2 is a voltage pulse to the input of the frequency / voltage converter 8, where the frequency signal is converted to a voltage signal, which is further led to the control input. circuit 2, which is an amplifier with a limited output voltage value. Here the signal is adjusted according to the control requirements of the entire vehicle system. From the output of the control circuit 2, the adjusted voltage signal is routed to the control input of comparator 1, where it changes the positive feedback and thus changes the hysteresis of comparator 1. In this way, the hysteresis is optimally controlled depending on the operating frequency so that the lowest frequencies Hz were suppressed.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A two-position pulse converter control hysteresis control circuit, wherein the pulse converter is comprised of a main thyristar, a trip thyristor, and a trip circuit consisting of a series combination of trip inductance and trip capacitors and is coupled to the motor circuit current converter input, It consists of a comparator (1) β with positive feedback, the output of which is connected both to the input of the first former (2), the output of which is connected to the control electrode of the main thyristor (4) and connected to the control electrode of the trip thyristor (5), wherein a frequency / voltage converter (8) is connected to the output of the first former (2) or second former (3) or of the motor current circuit converter (10), the output of which is via the control circuit (9) connected to the comparator input (1).