CS266169B1 - Zařízeni pro řízení tyristorového pulsního měniče pohonu trakčního vozidla - Google Patents

Abstract

Jedná se o relativně jednoduchou realizaci řízení s vysokými dynamickými vlastnostmi pro řízení tyristorového pulsního měniče pohonu trakčního vozidla. Těchto vlastností je dosaženo uspořádáním vzájemných vazeb uvnitř řídicích obvodů, které umožňují maximální využití tyristorů a dalších komponentů tyristorového pulsního měniče. Zařízení lze realizovat pomocí integrovaných obvodů, RC členů a transistorů. Lze ho s výhodou použít pro řízení tyristorových pulsních měničů hlavních pohonů vozidel elektrické trakce jako např. trolejbusu, tramvají, lokomotiv.

Description

Vynález se týká zařízení pro řízení tyristorového pulsního měniče pohonu trakčního vozidla, u něhož jsou kladeny vysoké nároky na dynamiku řídicích obvodů.

Všechna zařízení pro řízení tyristorového pulsního měniče pohonu trakčního vozidla musí respektovat vlastnosti tyristorového pulsního měniče, zejména časové omezení mezi jeho zapnutím a vypnutím a naopak. Dosud známá zařízení řeší tyto požadavky, např. použitím jednoho προ I očného qenei.ílotu ρι o I voi bu řídicích Impulsů obou vstupů tyristorového pulsního měniče, kde opakovači frekvence impulsů generátoru je omezena v závislostech na parametrech tyristorového pulsního měniče a kde přepínání impulsů mezi jeho vstupy je realizováno úrovňovými spínači řízenými přes filtr s charakterem dolnofrekvenční propustě. Toto řešení neumožňuje optimální využití tyristorového pulsního měniče a komponentů pohonu ve všech pracovních režimech. Jiné řešení spočívá v použití napětových vazeb z obvodů tyrystorového pulsního měniče do řídicích obvodů. Nevýhodou tohoto řešení jsou především značné komplikace při realizaci vyplývající z nutnosti izolačních přenosů většího počtu signálů, mezi značně rozdílnými potenciály s požadavkem prakticky nulového zpoždění v přenosových cestách. Další známé řešení je systém s konstantní pracovní frekvencí tyristorového pulsního měniče s nuceným omezením regulačního rozsahu, což je zejména u pohonů trakčních vozidel velice nevýhodné, neboř zhoršuje trakční parametry vozidla. Nejdokonalejší dosud známé systémy, pracující se dvěma spouštěnými generátory impulsů mají stále ještě dynamické parametry, které neumožňují optimální využití tyristorového pulsního měniče.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro řízení tyristorového pulsního měniče pohonu trakčního vozidla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že napájecí vstup tyristorového pulsního měniče je přes vazební člen napětové vazby připojen na první vstup prvního součinového hradla, na jehož druhý vstup je připojena vstupní svorka. Výstup prvního součinového hradla je připojen jednak na první vstup třetího součinového hradla, jednak na první vstup sedmého součinového hradla a jednak přes první negátor, na první vstup šestého součinového hradla a první vstup druhého součinového hradla. Třetí vstup druhého součinového hradla je přes třetí negátor připojen na výstup třetího součinového hradla, který je dále připojen přes první časovači obvod a druhý negátor na druhý vstup druhého součinového hradla, jehož výstup je přes druhý časovači obvod a čtvrtý negátor připojen na druhý vstup třetího součinového hradla. Jeho třetí vstup je přes pátý negátor připojen na výstup druhého součinového hradla, který je připojen přes první zpožďovací člen na první vstup čtvrtého součinového hradla. Jeho výstup je přes osmý negátor a pátý časovači obvod připojen na druhý vstup šestého součinového hradla, jehož výstup je připojen jednak přes první tvarovací obvod a první výkonový zesilovač na první impulsní transformátor a jednak přes třetí časovači obvod a šestý negátor na druhý vstup čtvrtého součinového hradla. Výstup třetího součinového hradla je přes druhý zpožďovací člen připojen na první, vstup pátého součinového hradla, jehož výstup je přes devátý negátor a šestý časovači obvod připojen na druhý vstup sedmého součinového hradla. Jeho výstup je připojen jednak přes druhý tvarovací obvod a druhý výkonový zesilovač na vstup druhého impulsního transformátoru a jednak přes čtvrtý časovači obvod a sedmý negátor na druhý vstup pátého součinového hradla. Výstup druhého impulsního transformátoru je připojen na druhý řídicí vstup tyristorového pulsního měniče.

Zařízení podle vynálezu odstraňuje nedostatky a nevýhody výše uvedené a má další přednosti oproti dosud známým systémům. Hlavní jeho výhodou jsou jeho vynikající dynamické vlastnosti, dosažené uspořádáním vzájemných vazeb uvnitř řídicích obvodů při možnosti relativně jednoduché realizace. Kvalitní dynamické parametry zařízení umožňují maximální využití tyristorů a dalších komponentů tyristorového pulsního měniče.

Příklad praktického zařízení podle vynálezu je zřejmý z přiloženého výkresu, na němž je blokové schéma zařízení poměrně snadno realizovatelné při využití integrovaných obvodů.

Zařízení pro řízení tyristorového pulsního měniče pohonu trakčního vozidla sestává z prvního součinového hradla £, jehož první vstup r je připojen na výstup vazebního členu

CS 266 169 Bl

31. napěťové vazby a jehož druhý vstup s je připojen na vstupní svorku A. Dále sestává ze dvou téměř shodných kanálů, přičemž vstup horního kanálu je připojen na výstup prvního součinového hradla £ přes první negátor 4 a vstup dolního kanálu je připojen přímo na výstup prvního součinového hradla 1. Vstup horního kanálu je tvořen vstupem a druhého součinového hradla 9, jehož druhý vstup b je přes druhý negátor 5 připojen na výstup prvního časovacího obvodu 2 a jehož třetí vstup c jo připojen na výstup třetího negátoru 6. Výstup di útlého součinového hiadla 9 je přes první zpoždovací člen £1 připojen na první vstup g čtvrtého součinového hradla £7, k jehož druhému vstupu h je přes šestý negátor 15 připojen výstup třetího časovacího obvodu ££. K výstupu čtvrtého součinového hradla 17 je přes osmý negátor 19 a pátý časovači obvod 21 připojen druhý vstup £ šestého součinového hradla 23, jehož první vstup k je připojen na výstup prvního negátoru £ a jehož výstup je připojen jednak na vstup třetího časovacího obvodu 12 a jednak přes první tvarovací obvod 25 na vstup prvního výkonového zesilovače 27, jehož výstup je přes první impulsní transformátor 29 připojen na první řídicí vstup £ tyristorového pulsního měniče 32. Vstup dolního kanálu je tvořen prvním vstupem d třetího součinového hradla £0, jehož druhý vstup e je přes čtvrtý negátor £ připojen na výstup druhého časovacího obvodu 3 a jehož třetí vstup f je připojen na výstup pátého negátoru £. Výstup třetího součinového hradla 10 je přes druhý člen £3 připojen na první vstup i pátého součinového hradla £8, jehož druhý vstup je přes sedmý negátor £6 připojen na výstup čtvrtého časovacího obvodu 14 a jehož výstup je přes devátý negátor 20 a šestý časovači obvod ££ připojen na druhý vstup n sedmého součinového hradla 24, jehož první vstup m je připojen na výstup prvního součinového hradla £ a jehož výstup je připojen jednak na vstup čtvrtého časovacího obvodu 14 a jednak přes druhý tvarovací obvod 26 na vstup druhého výkonového zesilovače £8, jehož výstup je přes· druhý impulsní transformátor £0 připojen na druhý vstup g tyristorového pulsního měniče 32. Napájecí vstup £ tyristorového pulsního měniče je připojen ke svorce U napájecího napětí pohonu, k níž je současně připojen vstup vazebního členu 3£ napěťové vazby. Dále výstup druhého součinového hradla £ je připojen jednak na vstup druhého časovacího obvodu £ a jednak na vstup pátého negátoru £. Výstup třetího součinového hradla 10 je připojen jednak na vstup prvního časovacího obvodu £ a jednak na vstup třetího negátoru £.

Diskrétní ovládací signál z nadřazeného regulátoru je přiváděn na vstupní svorku A a odtud na druhý vstup £ prvního součinového hradla £, kde průchod tohoto signálu je podmiňován napěťovou vazbou přivedenou z napájecího vstupu £ tyristorového pulsního měniče 32 přes vazební člen 31 napěťové vazby na první vstup r prvního součinového hradla £. Na základě signálu na výstupu prvního součinového hradla £ jsou dále v zařízení vytvářeny ve dvou podobných vzájemně vázaných kanálech impulsy pro řízení tyristorového pulsního měniče 32. Při jedné úrovni signálu na výstupu prvního součinového hradla £ jsou na výstupu zařízení impulsy on, tj. impulsy uvádějící tyristorový pulsní měnič 32 do sepnutého stavu a při druhé úrovni signálu na výstupu prvního součinového hradla £ jsou na výstupu zařízení impulsy off, tj. impulsy uvádějící tyristorový pulsní měnič 32 do vypnutého stavu. Vzájemné vazby mezi on a off impulsy z hlediska potřeb spolehlivé funkce tyristorového pulsního měniče 32 zajišťují vzájemné vazby vnitřních obvodů zařízení následujícím způsobem. Základním signálem pro ovládání každého kanálu je signál vstupující na první vstup a, resp. d, druhého,-respektive třetího součinového hradla £, resp. £0.' Pro. dolní kanál je tímto základním signálem přímo výstup prvního součinového hradla £ a jeho negace, realizovaná prvním negátorem £, je základním signálem pro horní kanál. Funkce obou kanálů je shodná, proto dále je popisována pouze funkce dolního kanálu. Základní signál vstupuje na první vstup d třetího součinového hradla £0. Jeho průchod je podmíněn signálem z výstupu druhého součinového hradla £ horního kanálu, přivedeného jednak přes pátý negátor 8 na třetí vstup £ třetího součinového hradla 10 a jednak přes druhý časovači obvod £ a čtvrtý negátor 7 na druhý vstup e třetího součinového hradla £0. Tím je průchod základního signálu podmíněn skutečností, že v horním kanálu je průchod základního signálu zablokován a že toto blokování trvá již nejméně dobu danou druhým časovacím obvodem £. Výstup z třetího součinového hradla 10 je jednak použit k blokování horního kanálu a jednak přes druhý zpoždovací člen 13 je přiveden na první vstup i pátého součinového hradla £8. Druhý zpoždovací člen 13 zabezpečuje, že první impuls na výstupu dolního kanálu má časový odstup od konce

CS 266 169 Bl posledního impulsu horního kanálu. V základním funkčním stavu signálu z prvního vstupu i pátého součinového hradla 16 projde na výstup tohoto hradla a přes devátý negátor 20 spustí šestý časovači obvod 22, na jehož výstupu vznikne impuls definované délky. Pokud trvá základní ovládací signál, který jo mimo jiné přiveden na první vstup m sedmého součinového hradla 24, projde impuls z výstupu šestého časovacího obvodu 2_2 přes sedmé součinové hind!*· 24 n.i l ·· lio v ý ί l u । > . i < id 1 u< l po I v -i i o v 6 n í <11 u h ým Ivirovnrfm obvodem 26 a zesílení druhým výkonovým zen I I ovnřmii 211 poutupuje na výnl np druhého linpu 1 nn (ho I r mm I oi má 1 οι u 30, který je jedním ze dvou řídicích vstupů tyristorového pulsního měniče 32.· Impuls z výstupu sedmého součinového hradla 24 současně spustí čtvrtý časovači obvod 14, který po definovaném čase přes sedmý negátor 16, páté součinové hradlo 18 a devátý negátor 20 spustí znovu šestý časovači obvod 22, na jehož výstupu vznikne další impuls, který postoupí přes druhý vstup n sedmého součinového hradla 2_4 na jeho výstup. Toto opakování impulsů trvá potud, dokud není zablokováno zánikem základního odládacího signálu na prvním vstupu m sedmého součinového hradla 2 4. Vzhledem k tomu, že základní signál dolního kanálu je inversní k základnímu signálu horního kanálu, je tak zajištěno, že ovládací impulsy na výstupech zařízení mohou být vždy jen na výstupu jednoho kanálu.

Zařízení lze s výhodou použít pro řízení tyristorových pulsních měničů hlavních pohonů vozidel elektrické trakce, zejména závislé trakce jako např. trolejbusů, tramvají, metra, elektrických lokomotiv.

předmět VYNALEZU

Claims (1)

1. Zařízení pro řízení tyristorového pulsního měniče pohonu trakčního vozidla s výstupy impulsních transformátorů připojenými k řídicím vstupům tyristorového pulsního měniče vyznačené tím, že napájecí vstup (z) tyristorového pulsního měniče (32) je přes vazební člen (31) napětové vazby připojen na první vstup (r) prvního součinového hradla (1), na jehož druhý vstup (s) je připojena vstupní svorka (A) a jehož výstup je připojen jednak na první vstup (d) třetího součinového hradla (10) , jednak na první vstup (m) sedmého součinového hradla (24) a jednak přes první negátor (4) na první vstup (k) šestého součinového hradla (23) a první vstup (a) druhého součinového hradla (9), na jehož třetí vstup (c) je přes třetí negátor (6) připojen výstup třetího součinového hradla (10), který je dále připojen přes první časovači obvod (2) a druhý negátor (5) na druhý vstup (b) druhého součinového hradla (9), jehož výstup je přes druhý časovači obvod (3) a čtvrtý negátor (7) připojen na druhý vstup (e) třetího součinového hradla (10), jehož třetí vstup (f) je přes pátý negátor (8) připojen na výstup druhého součinového hradla (9), který je připojen přes první zpoždovací člen (11) na první vstup (g) čtvrtého součinového hradla (17), jehož výstup je přes osmý negátor (19) a pátý časovači obvod (21) připojen na druhý vstup (1) šestého součinového hradla (23) , jehož výstup je připojen jednak přes první tvarovací obvod (25) a první výkonový zesilovač (27) na vstup prvního impulsního transformátoru (29) a jednak přes třetí časovači obvod (12) a šestý negátor (15) na druhý vstup (h) čtvrtého součinového hradla (17) , přičemž výstup třetího součinového hradla (10) je přes druhý zpožďovací člen (13) připojen na první vstup (i) pátého součinového hradla (18), jehož výstup je přes devátý negátor (20) a šestý časovači obvod (22) připojen na druhý vstup (n) sedmého součinového hradla (24) , jehož výstup je připojen jednak přes druhý tvarovací obvod (26) a druhý výkonový zesilovač (28) na vstup druhého impulsního transformátoru (30) a jednak přes čtvrtý časovači obvod (14) a sedmý negátor (16) na druhý vstup (j) pátého součinového hradla (18).