Система электропитания нагрузки

 

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ НАГРУЗКИ , содержащая источник реактивной мощности, включающий конденсаторную батарею, катушку индуктивности, ,соединенную последовательно с встречно-включенными тиристорами,формирователь импульсов управления этими тиристорами , регулятор переменного напряжения , включающий встречно-параллельно соединенные тиристоры, подключенные к выводам для подключения к нагрузке , датчик режима, нагрузки/ подключенный к усилителюргенёратор пялообразных импульсов, .синхронизированных сетью,соединенный с формирователем импульсов управления тиристорами регулятора напряжения,о т л в ч а ю- .щ а я с я тем, что, с целью повыаения коэффициента мощности регулятора напряжения и повышения надежности,она снабжена генератором треугольных импульсов, синхронизированных сетью, выход которого соединен с первым входом формирователя импульg сов управления тиристорами источника реактивной мощности, причем второй вход формирователя импульсов управления тиристорами источника реактивной мющности через усилитель соединен с выходс 4 датчика режкма нагрузки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5В H 02 7 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3331183/24-07 (22) 05.08.81. (.46} 23.05.83 Вюл.. 9 19 (72) В.A.Горшечников, А.В.Манин, В.В.Карпов,. Г.И.Гладков и .И,П.Рябов, (71) Рыбинский авиационный технологический институт (53) 621.317 ° 727 ° 2 (088 ° 8) (56) 1. Патент. США Р 3703680, кл. 323-111 1972. .2. Жежеленкс И.В. Показатели качества электроэнергии.на промьаа" ленных предприятиях. H. Энергия, 1973, с.81-82. (54)(57) СИСТЕИА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ННАГРУЗКИ, содержащая источник реактивной мощности, включающий конденсаторную батарею, катушку индуктивности, .соединенную последовательно с встречно-включенными тиристорами,формирова-.. тель импульсов управления этими тиристорами, регулятор переменного .нацря.SU„„1019546 A жения, включающий встречно-параллель-. но соединенные тиристоры, подключенные к выводам -для подключения к на. грузке, датчик режима. нагрузки, подключенный к усилителюгенератар пилообразных импульСов,,синхрОнизированных сетью, соединенный .с формирователем импульсов управления тиристорами .регулятора напряжения,о т л и ч а ю.щ а я с я тем, что, с целью повьаае- . ния коэффициента мощности регулятора напряженья-и повыаения надежности, она снабжена генератором треугольных импульсов, синхронизированных сетью, выход которого соединен с первым входом формирователя импульсов управления тириаторами источни- Я ка реактивной мощности, причем второй вход формирователя импульсов управления тиристорами источника реактивной мощности через усилитель 1 „ соединен с выходом датчика режима нагрузки..

ЪЮ

1019546

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для повышения коэффициента мощности потребителей, имеющих резкопеременный характер потребления электри5 ческой энергии и может быть использовано для создания устройств индивидуальной компенсации реактивной мощ чости.

Известна система электропитания на грузки, которая содержит встречнс-па-. раллельно включенные тиристоры соединенные через активную нагрузку с пита, ющей сетью, датчик режима .нагрузки, уси литель, генератор пилообразных импульсов синхронизированный сетью,фор- 5 мирователь импульсов управления указанных тиристоров и секции конденсаторных батарей, соединенных через встречно-параллельно включенные тиристоры с той же сетью, датчик режи- 20 ма сети и блок управчения укаэанными тиристорамиг1).

Недостатком известной системы автоматического управления регулятором переменного напряжения является невысокий коэффициент мощности регулятора и невысокая надежность из-за . низкой точности компенсации реактивной мощности при ступенчатом регулировании реактивной мощности конденсаторными батареями и наличие двух раздельных каналов. управления и двух обратных связей: по режиму сети и режиму нагрузки.

Наиболее близкой к предлагаемой является система электропитания нагрузки, которая содержит регулятор переменного напряжения, включающий встречно-параллельно соединенные тиристоры, подключенные через актив- 40 ную нагрузку к питающей сети, датчик режима нагрузки, усилитель генератора пилообразных импульсов синхронизированных сетью, формирователь импульсов управления ука- 45 занными тиристорами и источник реактивной мощности, включающий подключенные к той же сети конденсаторную батарею, катушку индуктивности,последовательно соединенную со встречно-параллельно соединенными тиристорами, датчик режима сети, усилитель, генератор пилообразных импульсов синхронизированных сетью и формирователь импульсов управления указанными тиристорами (2) 5

Известная система имеет ряд существенных недостатков: относительно низкий коэффициент мощности регулятора переменного напряжения из-эа невысокой точности компенсации реактивной 60 мощности регулятора при наличии двух обратных связей по режиму .сети и режиму нагрузки; относительно невысокая надежность иэ-за сложности системы управления в целом при наличии 65 управления по двум раздельным каналам; наличие высших гармоник в токе питающей сети при большой глубине регулирования источника реактивной мощности °

Целью изобретения является повышение коээфициента мощности регулятора напряжения и повышение надежности, Поставленная цель достигается тем, что система электропитания нагрузки, содержащая источник реактивной мощности, включающий конденсаторную батарею, катушку индуктивности, соединенную последовательно с встречно-включенными тиристорами, формирователь импульсов управления этими тиристорами. оегулятоо переменного напряжения, включающий встречно-параллельно соединенные тиристоры, подключенные к выводам для подключения к нагрузке, датчик режима нагрузки, подключенный к усилителю, генератор пилообразных импульсов синхронизированных сетью, соединенный с. формирователем импульсов управления тиристорами регулятора напряжения,. снабжена генератором треугольных импульсов, синхронизированных сетью, выход которого соединен с первым входом формирователя импульсов управления тиристорами источника реактивной мощности, причем второй вход формирователя импульсов управления тиристорами источника реактивной мощности через усилитель соединен с выходом датчика режима нагрузки.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы автоматического управления регулятором переменного напряжения с повышенным коэффициентом мощности; на фиг. 2 — диаграммы расположения управляющих импульсов и кривые токов регулятора переменного напряжения и индуктивности источника реактивной мощности в зависимости от управляющего сигнала.

Система электропитания нагрузки аодержит регулятор переменного напряжения включающий блок 1 тиристоров, который через активную нагрузку 2 подключен к сети, источник реактивной мощности, подключенный к той же сети, включающий конденсаторную батарею 3, параллельно которой через другой блок 4 тиристоров подсоединена .катушка 5 индуктивности.

Каждый из укаэанных тиристорных блоков 1 и 4 оборудован своим формирователем импульсов управления б и 7 соответственно, содержащим сравнивающий диод 8 и 9, транзистор 10, 11 и импульсный трансформатор 12 и

13, и имеющим два входа: синхронизирующий а которым задается часто- . та и начальная фаза импульсов управления тиристорами, и управляющий вход в, по которому осуществляется

1019546

25 .30

55 б0

65 регулирование фазы импульсов управления, т.е. угла отпирания тиристоров а .Вход а формирователя 6 соединен с выходом генератора 14 пилообразного напряжения, а вход а формирователя 7 с выходом генератора 15 треугольных импульсов. Генератор 14 содержит транзистор 16, зарядное сопротивление 17 и времязадающий конденсатор 18. Генера-тор 15 содержит ждущий мультивибратор, построенный на. транзисторах

19 и 20, и интегратор, включающий транзистор 21 и интегрирующий конденсатор 22.Генераторы 14 и 15 импульсов синхронизированы сетью через диодный ограничитель 23,включающий понижающий трансформатор 24 и диодный мост 25. Блок регулирования выполнен в виде усилителя 2б,содержащего транзистор 27, с датчиком

28 режима нагрузки на входе. Выход усилителя 26 соединен с управляющими входами в формирователей 6 и 7.

Система работает следующим образом.

Пусть все блоки тиристоров 1 регулятора переменного напряжения.и тиристоров 4 источника реактивной мощности находятся под напряжением сети. На вход а формирователя б импульсов подаются с генератора 14 синхронизированные сетью пилообразные импульсы U« а на вход; формирователя 7 с генератора 15 синхронизированные сетью треугольные импульсы U . При этом импульсы U

4 являются запирающими, а импульсы U—

2 отпирающими, что обеспечивается применением в формирователях б и 7 транзисторов 10 и 11 разной проводимости, формируемый усилителем 26 управляющий сигнал Uyподается йа входы в формирователей 6 и 7. При совпадении управляющего сигнала Uy с пилообразными U и треугольными импульсами формируются импульсы управления, отрывающие тиристоры 1 и 4 (фиг. 2), при этом через тиристоры 1 протекает ток Эи,а через .тиристоры 4 ток 3< вызывающие потребление реактивной мощностиЦ и.Q,.

Диапазон изменения фазы импульсов формирователя б при сравнении напряжения пилообразных импульсов U

1 с напряжением управляющего сигнала

U> (U> изменяется от 0 до U„) составляет от 0 до к,. При сравнении напряжения треугольных импульсов U с напряжением управляющего сигнала

Uq., при значении Uy-0,5 Б о соответствующему углу отпирания g= pZ, происходит поврот фазы импульсов формирователя 7, и, в результате, диапазон изменения фазы импульсов формирователя 7 при изменении У от 0 до У „„ псоставляет от 0 до7Ц2.Таким образом,для каждого значения управ-, ляющего сигнала во всем диапазоне

его изменения реактивные мощности регулятора переменного напряжения катушки индуктивности 5 и конденсаторной батареи 3 принимают такие значения, что их алгебраическая сумма равна нулю, т.е.выполняется условие компенсации регулятора переменного напряжения, коэффициент мощности которого при этом равен единице

Qр+ „Qс =o.

Реактивные мощности Д, ф и Q с зависят от управляющего сигнала U„.

Положим, что управляющий сигнал

Uyc усилителя 26 отсутствует, При этом на вход а формирователя 6 с генератора 14 поступает запирающий пилообразный импульс Ц, в результате импульсы управленгя на входе формирователя б отсутствуют и тиристоры 1 регулятора переменного напряжения закрыты, т.е. потребляемая реактивная мощность регулятора переменного напряжения равна нулю. Одновременно на вход а формирователя 7 с генератора 15 поступает отпирающий треугольный импульс U>, в результате импульсы управления формирователя 7 полностью открывают тиристоры 4.. При этом реактивная мощность катушки индуктивности 5Я„равна максимальному значению и равна по абсолютной величине значению реактивной мощности

Qc конденсаторной батареи 3, следовательно, коэффициент мощности конденсаторной батареи 3,"следовательно, коэффициент мощности регулятора пере.— менного напряжения равен единице.

В дальнейшеЪ, при изменении нагрузки 2 поступает сигнал от датчика 28 режима нагрузки и через усилитель 26 управляющий сигнал воздействует на уп» равляющий вход в формирователей импульсов б и 7. При совпадении управляющего сигнала 0„ с синхронизирующими импульсами U и U формируются управляющие импульсы открывающие тиристоры 1 и 4 таким образом, что для данного значения потребляемая реактивная мощностью„катушки индуктивности 5 источника реактивной мощности уменьшилась на величину потребляемой мощности@ регулятора переменного напряжения, следовательно, соблюдается условие компенсации регулятора.

При дальнейшем увеличении управляк щего сигнала U, большем значении

0,5 U> <,вызванному продолжающимся: изменением режима нагрузки 2, происходит уменьшение потребляемой реактивной мощности регулятором переменного напряжения(;). Одновременно с этим, благодаря йовороту фазы при

1019546

g WJg импульсов управления, посту пающих на тиристоры 4 с формирователя 7, полученному при сравнении с треугольным сигналом . происходит увеличение потребляемоЪ реактивной мощности 8 g катушкой

5 индуктивности таким образом, что соблюдается условие компенсации регулятора переменного напряжения. Бла. годаря тому, что угол отпирания тиристоров 4 во всем диапазоне изменения управляющего сигнала не превышает ф/, состав высших гармоник в питающем токе сети значительно сни жен.

Применение предлагаемой системы электропитания нагрузки позволяет повысить коэффициент мощности регулятора переменного напряжения с Кы

=0,92 до 2=1,0 путем повышения точности компенсации реактивной мощнос ти регулятора благодаря использованию одной обратнэй связи по режиму нагрузки, повысить надежность путем упрощения управления и снизить состав высших гармоник в токе сети аа счет уменьшения глубины регулирова- ния тиристоров источника реактивной мощности обеспечиваемой введени ем треугольных импульсов.

1019546

Составитель О.Наказная

Редактор Г.Волкова Техред К.Иыцьо Корректор Ъ;Ильин

Заказ 3719/48 ТИраж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по-делам .изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4