182888. lajstromszámú szabadalom • Statikus frekvenciakonverter konstans egyenfeszültségű inverterbemenettel
1 182 888 2 csatlakoznak, amelyeknek kimenete az impulzustranszformátorok primertekercseihez csatlakozik, míg ezen említett impulzustranszformátorok szekundertekercsei a főtirisztorok vezérlőelektródáihoz vannak kötve. A találmány tárgya statikus frekvenciakonverter konstans egyenfeszültségű inverterbemenettel, melynek feladata, hogy valamely változtatható frekvenciájú primer tápáramforrás áramát egy meghatározott frekvenciájú villamos tápáramforrás részére szolgáltassa, amely vonatok villamos fűtésének tápáramforrása, vagy más segédberendezések tápáramforrásaként, esetleg a vonat klímaberendezésének hajtómotorja részére szolgáló tápáramforrásként szolgál. Statikus frekvenciakonvertereket vonatok villamos fűtésére már alkalmaztak. Ezek a konverterek egyenáramkörrel működtek, és az áramátalakító védelmét elektronikus szerkezettel biztosították. Ennek a megoldásnak hátránya, hogy a konstrukció nagyon összetett, és ugyanakkor rendkívül költséges. Célunk az említett hátrányok kiküszöbölése. A találmány szerinti statikus frekvenciakonverter, amely konstans egyenfeszültségű inverter bemenőfeszültségű, olymódon küszöböli ki az ismert statikus frekvenciakonverterek hátrányait, hogy mind a főtirisztorok vezérlése részére szükséges impulzusokat, mind a terhelőáramot előállító tirisztoros frekvenciaszaggató vezérlését egy óragenerátor impulzusaival végezzük. Ezen impulzusokat egy első és egy második frekvenciaosztó áramkörrel két részre választjuk. A leosztott impulzusokat olyan integráló áramkörrel integráljuk, amelynek kimenetén háromszög alakú jelek jelennek meg. Ezeket a jeleket Schmitt triggerre adjuk olyan változtatható feszültséggel együtt, amelynek feszültségét potenciométerrel állítjuk be. A Schmitt-trigger kimenetén megjelenő impulzusokat, valamint az osztóáramkör impulzusait két kapuáramkörre adjuk, melyeknek kimenetén időben eltolt impulzusok jelennek meg, amely impulzusokat differenciáló és inverter áramkörökre vezetnek. A differenciáló áramkörök impulzusait egy monostabil billenőáramkörre adjuk, melynek kimenete meghatározott homlokszélességű impulzusokat szolgáltat. Ezeket az impulzusokat impulzuserősítők útján egy transzformátor primer tekercsére vezetjük. A szaggató tirisztor vezérlőimpulzusai az impulzustranszformátor szekunder tekercsein jelennek meg. A főtirisztor vezérlőimpulzusait astabil áramkörről kapjuk. Az impulzusokat ezután egy kapuáramkörön át olyan impulzuserősítőre adjuk, mely egy impulzustranszformátor primer tekercseit terheli. A transzformátor szekunder tekercsei szolgáltatják a főtirisztor vezérlőimpulzusait. A konverter indítási késleltetéssel rendelkezik, hogy indításkor ne léphessen fel rövidzár. Ezt a késleltetést egy indítási késleltető áramkör valósítja meg az elektronikus áramkörök tápforrásának bekapcsolásakor. A főtirisztor impulzusait egy kapuáramkör útján gátolja. Ez a kapuáramkör addig marad gátolt állapotban, amíg egy fél periódus idejű indítóimpulzus keletkezik, amely a kapuáramkört akkor vezérli, amikor a késleltetési idő befejeződött. Ennek folytán égyidejűleg vezéreljük mind a főtirisztor, mind a segédtirisztor impulzusait. Ez utóbbiak töltik a szaggatóáramkör kondenzátorát. Ilyen módon a tirisztor kioltásához szükséges energia a bekapcsolási periódus végén biztosítva van. A konverter egy tiltókapcsolással is rendelkezik, amely meggátolja, hogy az inverter rövidzárba kerüljön, amely esetben az invertert a tápáramforrásról lekapcsolja. Az inverter rendelkezik továbbá a főtirisztor vezérlőimpulzusait letiltó áramkörrel, amely akkor kezd működni, amikor a tiltó parancs érkezik, vagy ha a belső rövidzár védelmi áramkör működni kezd. A védőáramkor, amely a kimenőfeszültséget folyamatosan figyeli, szokásos módon megszakítja az áramot annak a periódusnak a végén, amikor a letiltó impulzus parancsjel megérkezik. Ennek következtében a következő periódusban már nem folyik áram, és az inverter tirisztora letiltott állapotban van. Belső rövidzár vagy a terhelőáramkör rövidzára esetén (amely a tápáramforrás szempontjából egyaránt rövidzárat jelent) az elektronikus védőkapcsolás működését a pótlólagos kondenzátorok energiája biztosítja, amelyek az elektronikus vezérlőegységet védő áramkör tápáramforrásában vannak elhelyezve (és amelyek egy periódus idejére elegendő energiát tárolnak, hogy működésbe hozzák a zárlati védőáramkört). Védelemmel rendelkezik az inverter egy esetleges belső zárlat vagy a terhelésen levő úgynevezett külső zárlat ellen olyan rövidzár védelmi szerkezet útján, amelynek érintkezője az egyenáramú közbenső áramkörhöz úgy csatlakozik, hogy az a szűrőtekercs középleágazása és az egyenirányító egyik vagy másik kimenősarka közé van kötve. A találmány példakénti kiviteli alakját részletesebben rajz alapján ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti statikus frekvenciakonvertert konstans egyenfeszültségű inverterbemenettel szemlélteti blokkvázlat alapján, a 2. ábra az inverter kapcsolási rajzát ábrázolja, a 3. ábra a védő és vezérlő elektronikus áramkör blokkdiagramját szemlélteti, a 4. ábra a kapcsolás impulzusdiagramja. A találmány szerinti statikus frekvenciakonverter egy közbenső konstans egyenfeszültségű áramkört tartalmaz. A kapcsolásnak egy háromfázisú diódás 1 egyenirányítója, egy tirisztorvezérlésű 2 invertere, egy tápáramforrás 3 kapcsolója, egy terhelőáram 4 kapcsolója, egy 5 árammérő transzformátora, egy védőáramköri 6 transzformátora, egy 7 transzformátora, egy vezérlő és automatikai 8 egysége, egy 9 tekercse, egy 10 kondenzátora, egy rövidzár 11 védőáramköre, egy terheléskorlátozó 12 tekercse, egy rekuperáló 13 diódája, egy korlátozó 14 ellenállása, egy 15 kondenzátora, továbbá egy, a feszültség polaritásának váltását érzékelő 16 áramköre van. A statikus frekvenciakonverter tápáram-ellátására a fűtőberendezés váltakozóáramú szinkrongenerátora szolgál, amely háromfázisú rendszerű. A generátor frekvenciája a meghajtó dieselmotor fordulatszámától függ, feszültsége pedig állandó értékű. A statikus frekvenciakonverter bemenetén egy tápáramforrás háromfázisú 3 kapcsoló van elhelyezve. A konverter 1 egyenirányítójának kimenete konstans feszültségű, függetlenül attól, hogy milyen a generátor frekvenciája. A 9 tekercsből és 10 kondenzátorból álló LC-tag biztosítja a megfelelő szűrést. Annak érdekében, hogy a szűrőkondenzátor túlfeszültséget ne kaphasson, a 13 dióda, a 14 ellenállás és 15 kondenzátor alkotta RC-tag biztosít védelmet. Ha az inverterben vagy a terhelőáramkörben hiba jönne létre, akkor a rövidzár 11 védőáramkor bekapcsolódik és négy ms időre lekapcsolja az inverter kapcsairól a feszültséget, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
