SU1749995A1

SU1749995A1 - Thyristor pulse dc voltage converter

Info

Publication number: SU1749995A1
Application number: SU904807302A
Authority: SU
Inventors: Гарислав Васильевич Аранчий; Владимир Дмитриевич Кийко; Александр Петрович Шкроб
Original assignee: Херсонский Индустриальный Институт
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Использование: дл управлени т говым двигателем посто нного тока. Сущность изобретени : устройство содержит включенную между входным и общим выводами последовательную цепочку, включающую токоогра- ничивающий реактор Lp, перезар дный Тз и зар дный ТА тиристоры и резистор R, а также цепочку, включенную между входными выходным выводами и состо щую из основного тиристора Ti и коммутирующего дроссел Ц. между общей точкой соединени которых и общим выводом включен обратный диод Da. Диод DI включен между выходным и входным выводами. Параллельно цепи из реактора Lp и тиристора Тз включен коммутирующий конденсатор Ск, а между катодом диода D2 и анодом тиристора Т4 - коммутирующий тиристор Та. Кроме того, устройство имеет два блока управлени Bi, Ва, причем блок Ва служит дл управлени тиристорами TI, Та, Тз, а блок Bi - тиристором ТА и включает последовательно соединенные датчик напр жени на конденсаторе Ск, элемент задержки, элемент И и формирователь импульсов управлени дл тиристора Т4. Второй вход элемента И соединен с выходом разрешающего сигнала блока Ва, вход сигнала запрета которого соединен с выходом элемента задержки. Указанное выполнение устройства обеспечивает его высокую надежность за счет исключени короткого замыкани в случае одновременного ложного открывани тиристоров Тз, Т4. 2 ил.Use: for controlling a direct current traction motor. SUMMARY OF THE INVENTION: The device comprises a series circuit connected between the input and common pins, including a current limiting reactor Lp, a rechargeable Tc, and a charge TA thyristor and a resistor R, as well as a chain connected between the input output pins and consisting of the main thyristor Ti and The switching Drossel C. between which common junction point and the common output includes the reverse diode Da. A DI diode is connected between the output and the input pins. Parallel to the circuit from the reactor Lp and the thyristor Tz, the switching capacitor Ck is connected, and between the cathode of the diode D2 and the anode of the thyristor T4 is a switching thyristor Ta. In addition, the device has two control units Bi, Ba, whereby the block Ba serves to control the thyristors TI, Ta, T3, and the block Bi - the thyristor TA and includes series-connected voltage sensors on the capacitor C, the delay element, And element, and the pulse driver control for thyristor T4. The second input element And is connected to the output of the enable signal of the block Ba, the input of the inhibit signal of which is connected to the output of the delay element. This design of the device ensures its high reliability by eliminating short circuits in the case of simultaneous false opening of thyristors Tz, T4. 2 Il.

Description

4f4f

22

О ЮO u

ю елyou ate

CSCS

Фиг.11

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл управлени т говым двигателем посто нного тока в устройствах, например, промышленного напольного электротранспорта с питанием от автономного нерегулируемого источника посто нного тока.The invention relates to electrical engineering and can be used to control a direct current traction motor in devices, for example, industrial floor electric transport powered by an autonomous unregulated direct current source.

Известны схемы тирмсторных импульсных преобразователей посто нного напрп- жени , содержащие основной, зар дный и коммутирующий тиристоры, коммутирующий конденсатор, цепь подготовительного перезар да конденсатора и обратный диод, шунтирующий нагрузку В указанной схеме напр жение на конденсаторе и, следовательно , на других элементах нестабильно и в процессе работы измен етс в пределах от 2Ud до Ud, где Ud - напр жение на зажимах источника питани . При прорыве по цеп м зар дного и перезар дного тиристоров источник питани попадает в режим т желого короткого замыкани с выходом из стро указанных элементов Все это снижа- ет надежность работы достаточно динамичного т гового электропривода цехового транспортного средстваThere are known circuits of constant-voltage pulse converters of a constant voltage, containing the main, charging and switching thyristors, the switching capacitor, the preparatory recharge circuit of the capacitor and the reverse diode that shunt the load. In this circuit, the voltage on the capacitor and, consequently, on other elements is unstable and during operation, it varies from 2Ud to Ud, where Ud is the voltage at the power supply terminals. When a charge thyristor and a recharged thyristor breaks through the circuit, the power source gets into a short circuit mode with the failure of the indicated elements. All this reduces the reliability of a fairly dynamic traction motorized workshop vehicle.

Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности вл етс импульсный преобразователь Устройство содержит основной, зар дный и коммутирующий тиристоры, коммутирующий конденсатор , цепь подготовительного перезар да конденсатора, обратный диод, шунтирующий нагрузку, и систему управлени , вырабатывающую управл ющие импульсы дл всех тиристоров схемы в заданной логической последовательности каждый период работы преобразовател .The closest to the proposed technical essence is a pulse converter. The device contains a main, charging and switching thyristors, a switching capacitor, a preparatory recharge circuit of the capacitor, a reverse diode that shunt the load, and a control system that produces control pulses for all the thyristors of the circuit given logical sequence each period of operation of the converter.

Дл ускорени перезар да коммутирующего конденсатора, что необходимо при малых токах нагрузки, в рассматриваемой схеме каждый период открывают тиристор Т4. Хот при этом и подаетс запрет на управление Тз, в динамике весьма веро тно одновременное ложное открывание и этого тиристора, что приводит к короткому замыканию источника питани В силу того, что начальные услови ускоренного разр да конденсатора к тому же измен ютс при изменении тока нагрузки, напр жение на конденсаторе нестабильно, что нар ду с указанным существенно снижает надежность преобразовател в целом.In order to accelerate the recharging of the switching capacitor, which is necessary at low load currents, in the scheme under consideration a thyristor T4 is opened each period. Although this prohibits the control of Tz, the dynamics of a simultaneous false opening of this thyristor, which leads to a short circuit of the power source, is very likely. Due to the fact that the initial conditions of the accelerated discharge of the capacitor also change with changing load current, the voltage across the capacitor is unstable, which, in addition to this, significantly reduces the reliability of the converter as a whole.

Цель изобретени - повышение надежности .The purpose of the invention is to increase reliability.

Поставленна цель достигаетс тем, что в импульсный преобразователь, содержащий основной тиристор, подключенный анодом к положительному зажиму источника питани , коммутирующий тиристор, катод которого соединен с катодами основного тиристора и обратного диода, причем анод последнего подключен к соединенным вместе отрицательным зажимам источникаThe goal is achieved in that a switching thyristor containing a main thyristor connected by an anode to a positive terminal of a power source is a switching thyristor whose cathode is connected to the cathodes of the main thyristor and a reverse diode, and the anode of the latter is connected to negative terminals of a source connected together

питани и нагрузки, зар дный тиристор, анод которого соединен с анодом коммутирующего и катодом перезар дного тиристора, у которого анодчерезтокоограничивающий реактор подключен к положительному зажимуpower supply and load, charge thyristor, the anode of which is connected to the anode of the commutator and the cathode of the recharged thyristor, in which the anodochemic current-limiting reactor is connected to the positive terminal

0 источника питани , коммутирующий конденсатор , одна обкладка которого соединена с положительным зажимом источника питани , а втора подключена к точке соединени анодов коммутирующего, зар дного и0 of the power source, a switching capacitor, one plate of which is connected to the positive terminal of the power source, and the second is connected to the connection point of the anodes of the switching, charging and

5 катода перезар дного тиристоров, а также систему управлени импульсным преобразователем , введены коммутирующий дроссель , включенный между соединенными вместе катодами основного и коммутирую0 щего тиристоров и положительным зажимом нагрузки, диод, анод которого соединен с положительным зажимом нагрузки , а катод-с положительным зажимом источника питани , и резистор, включенный5 cathode of the recharged thyristors, as well as the control system of the pulse converter, a switching choke is inserted connected between the connected cathodes of the main and switching thyristors and a positive load terminal, the diode whose anode is connected to the positive load terminal, and the cathode with a positive power supply terminal and resistor included

5 между катодом зар дного тиристора и отрицательным зажимом источника питани , а система управлени снабжена отдельным дополнительным блоком управлени зар дным тиристором, содержащим датчик5 between the charge thyristor cathode and the negative power supply terminal, and the control system is equipped with a separate additional charge thyristor control unit containing a sensor

0 напр жени на коммутирующем конденсаторе , элемент задержки, элемент И и формирователь управл ющего импульса, причем вход датчика напр жени подключен параллельно коммутирующему кон5 денс тору, а его выход через элемент задержки - к первому входу элемента И, впход которого соединен с входом формировател управл ющего импульса, к второму же входу эпемента И подведен сигнал с0 voltage on the switching capacitor, the delay element, the element And the driver of the control pulse, the voltage sensor input is connected in parallel to the switching terminal of the controller, and its output through the delay element to the first input of the element And, the inlet of which is connected to the input of the driver impulse, to the second input of the epitome, And the signal from

0 разрешающего выхода блока управлени всеми остальными тиристорами, к входу которого с выхода элемента задержки подведен сигнал запрета.0 of the permitting output of the control unit by all other thyristors, to the input of which a prohibition signal is connected to the input of which from the output of the delay element.

Из фиг. 1 показана принципиальна From FIG. 1 shows the principal

5 схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - графики управл ющих импульсов.5 scheme of the proposed device; in fig. 2 - control pulse graphs.

Преобразователь содержит основной Ti, коммутирующий Та, перезар дный Тз и зар дный Т4 тиристоры. Катоды Ti и Т2 сое0 дмнены вместе и через коммутирующий дроссель Ц подключены к положительному зажиму нагрузки М Аноды ft и Т подключены к различным обкладкам коммутирующего конденсатора С«, причем анод TiThe converter contains the main Ti, the switching Ta, the recharge Tz, and the charge T4 thyristors. The cathodes Ti and T2 are connected together and, via the switching choke C, are connected to the positive load terminal M Anodes ft and T are connected to different plates of the switching capacitor C «, with the anode Ti

5 соединен также с положительным зажимом источника питани Ud, а анод Та - с катодом тиристора Тз и анодом Т, который через резистор R соединен с отрицательным зажимом источника Ud. Анод Тз через реактор Lp подключен к плюсу источника питани .5 is also connected to the positive terminal of the power source Ud, and the anode Ta to the cathode of the thyristor T3 and the anode T, which is connected via a resistor R to the negative terminal of the source Ud. The anode Tz through the reactor Lp is connected to the positive power source.

Коммутирующий дроссель L« вместе с основным тиристором Tt зашунтирован встречно включенным диодом Di, а вместе с нагрузкой М - обратным диодом D2. Система управлени CS содержит блок Bi управлени зар дным тиристором и блок В2 управлени всеми остальными тиристорами преобразовател , причем блок ЕЙ содержит датчик напр жени на коммутирующем конденсаторе 1, элемент 2 задержки, элемент И 3 и формирователь 4 импульса, где первый вход элемента И через элемент задержки подключен к датчику 1, а второй вход - разрешающему выходу Р блока BZ управлени , к входу которого подведен сигнал запрета с выгода элемента 2 блока BLThe commutating choke L “together with the main thyristor Tt is shunted by the on diode Di, and together with the load M by the reverse diode D2. The CS control system contains a charge thyristor bi control unit Bi and all other thyristors of the converter transducer B2, and the EY block contains a voltage sensor on the switching capacitor 1, delay element 2, element 3 and pulse shaper 4, where the first input of the element is And through the element the delay is connected to the sensor 1, and the second input is to the enable output P of the control unit BZ, to whose input a prohibition signal is applied for the benefit of element 2 of the BL

Устройство работает следующие образом .The device works as follows.

При открывании тиристора Ti к нагрузке прикладываетс напр жение источника питани Ud. Конденсатор Ск при этом зар жен до напр жени источника питани с указанной пол рностью (фиг. 1). При необходимости прервать поток энергии в нагрузку подаетс управл ющий импульс на тиристор Та. Конденсатор Ск запирает основной тиристор Ti и перезар жаетс до напр жени Ud противоположной пол рности частично током нагрузки, а в основном по цепи Ск-Т2-1к-О1-Ск (в режиме холостого хода - только по этой цепи), что существенно ускор ет процесс перезар да.When the thyristor Ti is opened, the voltage of the power source Ud is applied to the load. The capacitor Ck is at the same time charged before the voltage of the power source with the indicated polarity (Fig. 1). If it is necessary to interrupt the flow of energy into the load, a control pulse is applied to the thyristor Ta. Capacitor Ck closes the main thyristor Ti and recharges until the voltage Ud of opposite polarity is partially loaded by the load current, and mainly along the CK-T2-1k-O1-C circuit (in idle mode only along this circuit), which significantly accelerates process reload yes.

Таким образом, дл ускорени перезар да нет необходимости открывать тиристор Тз и в нормальном режиме работы его управление находитс под посто нным запретом , что повышает надежность работы устройства и одновременно его КПД. В период закрытого состо ни тиристора Tt энерги , запасенна в нагрузке и коммутирующем дросселе, циркулирует в цепи M-D2-U-M.Thus, to speed up the recharge, there is no need to open the thyristor T3 and in normal operation its control is under a permanent prohibition, which increases the reliability of the device and at the same time its efficiency. In the period of the closed state of the thyristor Tt, the energy stored in the load and the switching choke circulates in the M-D2-U-M circuit.

В следующий момент времени конденсатор привод т в первоначальное состо ние , перезар жа его по цепи CK-Lp-Тз-Ск, путем подачи управл ющего импульса на тиристор Тз. При снижении напр жени на конденсаторе ниже допустимого уровн , например , вследствие потерь энергии в контуре коммутации в режиме холостого хода либо исчезновении напр жени в аварийном режиме при срыве коммутации датчик 1 напр жени блока Вт выдает сигнал, который через элемент 2 задержки проходит на один из входов элемента И 3. На второй вход элемента И блока Bt с разрешающего выхода Р блока Ва также приходит сигнал требуемой длительности в заданный момент времени, определ емый программой работы системы управлени преобразовател . На выходе элемента И по вл етс импульс , управл ющий формирователем А и далее тиристором Т/i. Одновременно накладываетс запрет на прохождение упраел ю- 5 щих импульсов ко всем остальным тиристорам преобразовател , Открывание же тиристора Тд восстанавливает напр жение на конденсаторе на уровне Ud, что позвол ет схеме войти в нормальный режимAt the next moment of time, the capacitor was brought to its original state, recharging it along the CK-Lp-Tz-Sk circuit, by applying a control pulse to the thyristor Tz. When the voltage on the capacitor drops below the permissible level, for example, due to energy losses in the switching circuit in idle mode or the voltage in the emergency mode disappears when the switching fails, the sensor 1 of the voltage unit W gives a signal through delay element 2 to one of the the inputs of the element 3. At the second input of the element AND of the block Bt, from the enable output P of the block Ba, also a signal of the required duration is received at a given moment of time determined by the program of operation of the converter control system. At the output of the element I, a pulse appears that drives the driver A and then the thyristor T / i. At the same time, a ban is imposed on the passage of control pulses to all other thyristors of the converter, but opening the thyristor Td restores the voltage on the capacitor at the level Ud, which allows the circuit to enter normal mode

0 работы автоматически, При по влении номинального напр жени на конденсаторе снимаетс запрет с импульсов управлени тиристорами Ti, Тз, Тз и накладываетс запрет на импульсы тиристора Т. Далее рабо5 га схемы соответствует описанной.0 operation automatically. When a rated voltage is applied to the capacitor, the prohibition of the thyristor control pulses Ti, Tz, Tz is lifted and the thyristor pulses T are banned. Next, the operation of the circuit corresponds to that described.

На фиг. 2 приведены графики управл ющих импульсов, вырабатываемых системой CS, а также напр жений на различных элементах тиристорного импульсного пре0 образовател (фиг. 1).FIG. Figure 2 shows the graphs of the control pulses produced by the CS system, as well as the voltages on the various elements of the thyristor pulse converter (Fig. 1).

Таким образом, даже если в предлагаемом преобразователе и происходит одновременное ложное открывание тиристоров Тз и Т4, то короткого замыкани источникаThus, even if in the proposed converter a simultaneous false opening of the thyristors T3 and T4 occurs, then the source short circuit

5 питани не возникает, поскольку резистор R здесь имеет существенно более высокое сопротивление, чем, например, в известном , где увеличенное сопротивление резистора мешает ускоренному перезар ду5 power supply does not occur, since the resistor R here has a substantially higher resistance than, for example, in the well-known one, where an increased resistance of the resistor interferes with the accelerated recharging

0 коммутирующего конденсатора, В предлагаемой схеме перезар д конденсатора вынесен в другую цепь, где отсутствуют активные сопротивлени . Все это также увеличивает надежность работы импульсного0 of the switching capacitor. In the proposed scheme, the recharging of the capacitor is moved to another circuit where there are no active resistances. All this also increases the reliability of the pulse.

5 преобразовател и всего т гового электропривода цехового напольного транспортного средства.5 converter and the entire traction electric drive of the workshop floor vehicle.

Claims

Invention Formula

0 Thyristor pulse voltage converter containing input, output and common leads for connecting respectively a power source and a load, a main thyristor connected by an anode to an input terminal, a switching thyristor whose cathode is connected to the cathodes of the main thyristor and a reverse diode, the anode the latter is connected to a common terminal, the charge thyristor, the anode of which is connected to the anode of the commutating thyristor and the cathode of the recharged thyristor, the anode of which through the current-limiting reactor p is connected to the input terminal, a switching capacitor, one plate of which is connected to the input terminal, and the other is connected to the anode of the switching thyristor, and a control unit, the outputs of which are connected to the control electrodes of the main, switching and rechargeable thyristors, characterized in that In order to increase reliability, a switching choke connected between the cathode of the main thyristor and the output terminal, the diode whose anode is connected to the output terminal, and the cathode to the input terminal, a resistor, are additionally introduced. Turning the charge between the cathode of the thyristor and a common terminal, and an additional control unit the charging thyristor, comprising: a voltage sensor to the switch capacitor, a delay element, an AND

and a control pulse driver, the voltage sensor input connected in parallel to the switching capacitor, its output through the delay element to the first input of the element I and the inhibit signal input of the main control unit, the output of the enabling signal of which is connected to the second input of the element And control pulse, the output of which is connected to the control element of the charge thyristor.