Регулятор трехфазного напряжения

 

РЕГУЛЯТОР ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий блок силовых тиристоров , одна группа входных выводов которого подключена к трехфазной сети переменного тока, а выход соединен с .выводами для подключения наУрузки, два генератора, каждый из которых выполнен на однопереходиом транзисторе с RC-контуром в цепи эмиттера, источник синхронизируемого с сетью напряжения , вход которого соединен с трехфазной сетью переменного тока, один выход соединен с первым входом первого генератора, а его второй выход соединен с первым-входом запоминающего блока, второй вход первого гене-. ратора соединен с источником регули-. руемого напряжения, выход запоминающего блока соединен с третьим входом первого генератора, источник питания постоянного напряжения, первый выход которого соединен с четвертым входом первого генератора, второй выход - с первым входом второго генератора, а его третий выход - с первым входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с другой группой входных выводов блока силовых тиристоров , о т л и ч а.ю щ и и с я тем, ,мто, с.целью повышения симметрии и расширения пределов регулирования выходного напряжения, в него введены два усилительных элемента, первый вход одного из которых соединен с выходом первого генератора, второй вход - с общей точкой соединения выхода источника питания постоянного напряжения и входа распределителя импульсов, второй выход с первым входом другого усилительного элемента, выход которого соединен с вторым входом второго генератора, выход которого соединен с третьим СдЭ входом-распределителя импульсов, а сл третий выход первого усилительного vl элемента соединен с вторым входом поминающего блока.

„.SU„„1035771. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН

- уды Н 02 Р 13/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3306932/24-07 (22) 25.06.81 (46) 15.08.83; юл . 1 30 (72) Л.П. Дмитренко и П.В .Олейник (53) 621,316.722 1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2631378/24-07, кл. Н 02 Р 13/18, 14.06.78.

2, Авторское свидетельство СССР

" 913555, кл. H 02 P 13/18, 11. .12.79. (54) (57) 1 егулятор тйхфизног0 HAppR"

ЖЕНИЯ, содержащий блок силовых тиристоров, одна группа входных выводов которого подключена к трехфазной сети переменного тока, а выход соединен . с,выводами для подключения нагрузки, два генератора, каждый из которых выполнен на однопереходном транзисторе с RC-контуром в цепи эмиттера, источник синхронизируемого с сетью напряжения, вход которого соединен с трехфазной сетью переменного тока, один выход соединен с первым входом первого генератора, à его второй выход соединен с первым входом запоминающего блока, второй вход первого гене-. ратора соединен с источником регули-, руемого напряжения, выход запоминающего блока соединен с третьим входом первого генератора, источник питания постоянного напряжения, первый выход которого соединен с четвертым входом первого генератора, второй выход - с первым входом второго генератора, а его третий выход - с первым входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с другой группой входных выводов блока силовых тиристоров, о т л и ч а.ю шийся тем, мто, с.целью повышения симметрии и расширения пределов регулирования выходного напряжения, в него введены два усилительных элемента, первый вход одного из которых соеди- д нен с выходом первого генератора, Е второй вход — с общей точкой соединения выхода источника питания постоянного напряжения и входа распределителя импульсов, второй выходс первым входом другого усилительного

И элемента, выход которого .соединен с вторым входом второго генератора, «ар выход которого соединен с третьим входом-распределителя импульсов, а третий выход первого усилительного элемента соединен с вторым входом запоминающего блока. 3

1 1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулиро" вания напряжения в трехфазной нагрузке: лампах, электронагревателях, злектоодвигателях и др.

Известен регулятор трехфазного напряжения, содержащий блок силовых тиристоров, через которые к трехфазной сети переменного тока подключена на" гр.".-:ка., источники синхронизирующего с сетью напряжения, к которым подсоедин=-.ны генераторы, входы которых со=,динея . с источником регулируемого

:-,апряж ния постоянного тока, и запоминающие блоки, которые связаны с гене г„ат ора ми Однако известное устройство сложно и обладает недостаточной надежнос;;»ю в работе.

Ла;Ic.;:ee близким к изобретению является регулятор трехфазного напряже:-и.=:, содержащий блок силовых тиристоро".-, одна группа входных выводов которого подключена к трехфазной сети переменного тока, а выход соеди. нен - выводами для подключения на" грузки, два генератора, каждый из которых выполнен на однопереходном транзисторе с RC-контурам в цепи эми.:-тера, источник синхронизируемого

". сетью напряжения, вход которого соединен с трехфазной сетью переменного ока, один выход соединен с первым входом первого генератора, а его второй выход соединен с первым входом запоминающего блока, второй вход первого генератора соединен с источником регулируемого напряжения, выход запоминающего блока соединен с третьим входом первого генератора, источник питания постоянного напряжения, первый выход которого соединен с четвертым входом первого генератора, второй выход - с первым входом второго генератора, а его третий выход - с первым входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с другой группой входных выводов блока силовых тиристоров 1 2 .

Данный регулятор характеризуется недостаточной симметрией выходного напряжения и ограниченными пределами регулирования напряжения в нагрузке.

Цель изобретения - повышение симметрии и расширение пределов регулирования выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что з регулятор трехфазного напряжения, содержащий блок силовых тиристо035771

1ров, одна группа входных выводов которого подключена к трехфазной сети переменного тока, а выход соединен с выводами для подключения нагрузки, два генератора, каждый из которых выполнен на однопереходном транзисторе с RC-контуром в цепи эмиттер", источник синхронизируемого с сетью напряженил, вход которого соединен с трехглазной сетью переменного тока, один выход соединен с первым входом первого генератора, а его второй выход соединен с первым входом запоминающего блока, второй вход первого генератора соединен с источником регулируемого напряжения, выход запоминающего блока соединен с третьим входом первого генератора, источник питания постоянного напряжения, первый выход которого соединен с четвертым входом первого генератора, второй выход с первым входом второго генератора, а его третий выход - с первым входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с другой группой входных выводов блока силовых тиристоров, введены два усилительных элемента, первый вход одного из которых соединен с выходом первого генератора, второй вход - с общей точкой соединения выхода источника питания постоянного напряжения и входа распределителя импульсов„ первый выход соединен с вторым входом распредели теля импульсов, второй выход - с первым входом другого усилительного weмента, выход которого соединен с вторым входом второго генератора, выход которого соединен с третьим входом распределителя импульсов, а третий выход первого усилительного элемента соединен с вторым входом запоминающего блока.

На фиг, 1 приведена функциональная схема регулятора напряжения; на фиг.2его принципиальная схема.

Регулятор (фиг. 1) содержит блок силовых тиристоров 1, через который к трехфазной сети 2 подключена нагрузка 3, источник 1 синхронизирующего с сетью напряжения, генераторы 5 и 6, источник 7 регулируемого напряжения или тока, распределитель 8 импульсов, источник 9 питания постоянного напряжения, запоминающий блок 10 и усилительные элементы 11 и 12.

Блок силовых тиристоров 1 содержит симисторы 13- 15 (фиг.2), через которые к трехфазной-сети переменного то771 4 и как только этот. конденсатор заря" дится .до порога срабатывания транзистора 25, он через транзистора 25 разряжается на резистор.33. С резистора

3 1035 ка (клеммы 16-18) подсоединены нагрузка 19-21 (электродвигатели вентиляторов, нагревательные элементы, инфракрасные лампы и т ° и.). Источник 4 синхронизирующего с сетью напряжения выполнен в виде трансформатора 22 и диодного моста 23. Генераторы 5 и 6 импульсов выполнены на однопереходных транзисторах 24 и 25 с RC-контурами

26, 27 и 28, 29 в цепях эмиттеров. 10

Выходной резистор 30 первого генератора соединен с входом первого усилительного элемента 11, выполненного на транзисторе 31. Выход транзистора

31 соединен с управляющим электродом тиристора 32, на котором выполнен запоминающий блок 10, с одним входом распределителя 8 импульсов, второй вход которого подсоединен к резистору 33 второго генератора импульсов, и с входом второго усилительного эле мента, составленного транзистором 34.

Змиттер-коллектор транзистора 34 подключен параллельно-базам одно- переходного транзистора 25 второго д5 генератора импульсов. Нагрузкой усилительного элемента на транзисторе 31 является резистор 35. Эмиттер однопереходного транзистора 24 первого генератора через диод 36 соединен с анодом тиристора 32, который через резисторы 37-38 соединен с клеммами источника 4 снхронизирующего с сетью напряжения. Распределитель 8 импульсов содержит -тиристоры 39-41, резисторы 42-46, импульсные трансформа35 торы 47-49, первичные обмотки которых включены последовательно с коммутирующими конденсаторами 50-52, конденсаторы 53, 54 и диоды 55, 56.

Питание распределителя 8 импульсов осуществляется от источника 9 питания постоянного напряжения, образованного трансформатором 22, выпрямительным мостом 23, разделительным диодом 57 4 и конденсатором 58 фильтра. Питание генераторов импульсов, первого усилительного элемента и потенциометра 59, выполняющего роль источника регулируемого напряжения, осуществляется от 50 стабилитрона 60.

Регулятор напряжения работает следующим образом.

Как только регулятор. подключается к сети, под действием источника питания постоянного напряжения через резистор 28 начинает заряжаться кон- денсатор 29 генератора 6 импульсов, 33 импульс напряжения поступает на второй вход распределителя 8 импульсов, образованный анодами: диодов 55 и 56. Так как тиристоры 39 и 40 заперты, то до напряжения на их анодах резисторы 45 и 46 заряжают конденса- . торы 53 и 54. Поэтому диоды 55 и 56 заперты, и импульсы тока в цепи управления тиристоров 40 и 41 не проходят. Одновременно с зарядом конденсатора 29 RC-контура генератора 6 начинает через резистор 26 заряжаться конденсатор 27:генератора 5 под действием источника 7 регулируемого напряжения, составленного потенциомет" ром 59. Когда конденсатор 27 зарядится до напряжения отпирания одно" переходного транзистора, он разряжается через транзистор 24 на резистор 30. К резистору 30 через кон" денсатор 6 1 подключена база транзистора 31 первого усилительного элемента. При отпирании транзистора 24 импульс отрицательной полярности по отношению к эмиттеру транзистора 31 проходит через предварительно заряженный конденсатор 61.на базу тран" зистора 31, который, открываясь, пропускает импульс тока, усиленный по мощности, на резистор 35."К реэистору 35 подключены управляющий электрод тиристора 32 и первый вход распределителя импульсов — управляющий элект. род тиристора 39 и база транзистора

34 усилительного элемента. Поэтому под действием импульса напряжения, выделенного на резисторе 35, эти тиристоры и транзистор отпираются.

При этом тиристор 32, отпираясь по цепи анод -катод, шунтирует через диод 36 конденсатор 27 и удерживается в открытом положении до конца полупериода напряжения питания. В паузах между импульсами напряжения питания тиристор 32 запирается. 3а с ет этого на резисторах 30 и 35 в течение каждого полупериода формируется один лишь импульс, поступающий на первый вход распределителя импульсов. Под деиствием этого импульса отпирается тиристор 39 распределителя импульсов.

Когда тиристор 39 открывается, через резистор 62, коммутирующий конденсатор 50 и первичную обмотку трансформатора 47 проходит импульс, заряжаю.

У 10357 щий конденсатор 50 до напряжения на резисторе 42, Со вторичной обмотки импульсного трансформатора 47 импульсы поступают на управляющий электрод катод симистора 13 блока силовых 5 симисторов. При максимальном напря" женим, снимаемом с потенциометра 59, -,oíäåHcà oð 27 успевает зарядиться е. на«але каждого полупериода. В этом лучае симистор 13. открывается с мак- 10 симальным углгм отпирания, и напряжение на выходе регулятора имеет мак" симальное значение.

Одновременно c отпиранием тиристо" ров 32 и 39 отпирается второй усили- 15 тельный элемент 12, выголненный в вида транзистора 34, эмиттер которого подс-..единен к верхней" базе однопереходного транзистора 25 генератора 6 импульсов. При отпирании транзистора 20

34 за -.чет ре".êîãî снижения напряженил на базах транзистора 25 конденсатор 29 разряжается åðåà отпирающийся это - транзистор на резистор 33, и на второй e>:од распределителя импульсов 25 аноды диодов 55 и 56) поступает импупь= . 8 момент отпирания тиристора

:"„: диоды 55 и 56 заперты потенциала1 м1; на конденсаторах 53 и 54, предва ител;-и-> заряженными через резисторы и 6 до напряжения на анодах тиристоров 39 и 40. Поэтому тиристоры

40 и 1 импульсов, возникающим на резисторе 35 в момент отпирания тири"

=. ñðà,, не открываются. После отпи. ран я тиристора 39 конденсатор 53 через резистор 45 разряжается на ти" ристор 39„ отпирая диод 55, а конден aòор 29 через резистор 28 заряжается псд действием постоянного напряжения,q> стабилизированного опорным диодом 60.

Когда конденсатор 29 зарядится, транзистор 25 второго генератора от" крыаается, пропуская через себя на резис -ор 33 импульс, который проходит через открытый диод 55 и разряженный конденсатор 53 в цепь управления тири ;ора 40 и вызывает его отпирание, Через резистор 62, открывающий тири стор 40, первичную обмотку импульс50

"но-::-о -трансформатора 48 и коммутирующий конденсатор 51 проходит импульс, пес упающий со вторичной обмотки трансформатора в цепь управления симистора 15. 3а счет выпадения напряжения на резисторе 62 при заряде коммутирующего конденсатора 51 и напряжения на уже заряженном конденсаторе

71 Ь

50 тиристор 39 открывается. Время заряда конденсатора 29 определяется требуемым углом сдвига в формируемых для подачи на управляющие электроды силовых тиристоров 13- 15 импульсах, равным 60 эл, град, что для переменного тока частотой в 50 Гц составляет

3,3 мс. Это время зависит от постоянной времени RC-контура 28, 29, пороra отпирания транзистора 25 и напряжения стабилизации опорного диода 60.

Для корректировки порога срабатывания транзистора 25 служит резистор

63, Теперь через резистор 45 заряжается конденсатор 53 до потенциала на аноде закрытого тиристора 39, а на открытый тиристор 40 через резистор 46 заряжается конденсатор 54.

Диод 55 запирается, а диод 56 открывается. Поэтому, когда через 3,3 мс конденсатор 29 снова зарядится и разрядится на резистор 33, под действием этого импульса отопрет тиристор

41, вь зывая формирование на выходе трансформатора 49 импульса, поступающего на вход симистора 14. Одновременно закрывается тиристор 40. Поскольку время заряда конденсатора 29 составляет 3,3 мс, импульс, формируемый на выходе трансформатора 49, сдвинут по отношению к импульсу на выходе трансформатора 48 на 60О.

Сопротивление резисторов 45 и 46 выбирается таким, чтобы проходящий через них ток заряда конденсаторов

53 и 54 был меньше тока отпирания тиристоров 40 и 4 1.

Когда в паузах между импульсами питания закроется тиристор 32 запоминающего блока 10 конденсатор 27 снова начинает заряжаться через резистор

26 и по истечении 0,01 с от момента формирования на резисторе 30 импульса зарядится до напряжения отпирания транзистора 24 первого генератора. На резисторе 30 снова выделяется импульс напряжения, отпирающий транзисторы

31 и 34 и тиристоры 32 и 39. При отпирании транзистора 34 за счет шунтирования по базам транзистора 25 каждый полупериод осуществляется синхронизация в срабатывании транзистора 25 второго генератора с первым генератором. В дальнейшем работа регулятора напряжения повторяется.

При крайнем верхнем положении подвижного вывода потенциометра 59 время заряда конденсатора 27 минимально, и транзистор 24 формирует импульсы в

1035771 канале каждого полупериода напряжения питания. Поскольку независимо от положения движка потенциометра 59 импульсы, формируемые на выходах транс форматоров 48 и 49, сдвинуты на опре- 5 деленный угол в 60 и 120О по отношению к импульсам на выходе трансформатора 47, при .максимальном напряжении, снимаемом с потенциометра 59, силовые симисторы 13-15 отпираются с макси- 10 мальным углом проводимости, и напряжение на выходе регулятора имеет максимальное значение. Угол проводимости симисторов минимальный тогда, когда ползунок потенциометра 59 выведен 15 вниз. В этом случае время заряда конденсатора 27 приближается к времени полупериода напряжения питания и отпирания транзистора 24 происходят в конце полупериода. Таким образом, ре- 20 гулятор напряжения обеспечивает эа счет изменения величины напряжения или тока управления изменение в нагрузке трехфазного напряжения от мак-симального значения до нуля. Причем 25 возможность нагрузки составляет несколько десятков киловатт.

Для установки требуемых порогов срабатывания транзисторов и комяенсации разбросов постоянных времени З0

R|:-контуров и напряжения их питания служат переменные резисторы о3 и 64, т.е используются лишь два подстроеч ных резистора. Резисторы 37 и 38, подключенные к источнику синхронизирующего с сетью напряжения — к

35 диодному мосту 23, и диод36 обеспечивает надежную синхронизацию первого генератора с сетью, когда тиристор

32 еще не включился первый раз после

40 подачи напряжения питания. Без этих резисторов при подаче напряжения питания первый генератор формировал бы первый импульс, несинхронизированный с сетью, и симисторы силового блока

45 отпирались бы произвольно, вызывая ,ударный импульс тока через нагрузку в момент пуска. За счет того, что сопротивление резистора 38 не менее чем на порядок меньше сопротивления резистора 26 RC-контура, когда падение напряжения на резисторе 38 меньше напряжения на конденсаторе 27, диод 36 . отпирается, и конденсатор 27 в паузах между синхронизирующими импульсами напряжения на выпрямительном мосте 23 55, разряжается на резистор 38. Когда напряжение на резисторе 38 возрас ает,,диод 36 запирается и конденсатор 27 заряжается до порога отпирания транзистора 24, Диод 57 разделяет цепи источников пульсирующего и сглаженного конденсатором 38 напряжений, Резиоторы 65-.67 ограничивают амплитуду силы тока, импульсов, поступающих на входы распределителя импульсов, второго усиительного элемента и запоминающего блока. Резистор 68 ограничивает ток через опорный диод 60. Через резисторы 69 и 70 осуществляется перезаряд конденсаторов 53 и 54 распределителя импульсов. На резисторе 71 формируется импульс. требуемой полярности для отпирания транзистора 31.

Диоды 72-74 исключают незакрь|вание тиристоров 39-41 распределителя на анодной цепи.

Для расширения пределов регулирования выходного напряжения в регулятор введен первый усилительный элемент, выполненный на транзисторе 31, включенный между выходом первого генератора и входами распределителя им" пульсов и запоминающего блока, выполненного на тиристоре 32, При этом напряжение порога срабатывания транзистора 24 по отношению к амплитуде пульсирующего напряжения источника синхрониэирующего напряжения, падаю" щего на резисторе 38, может быть значительно уменьшено без опасения уменьшения мощности импульсов, поступающих с выхода первого генератора на вход распределителя импульсов и запоминающий блок, За счет же снижения напряжения порога срабатывания тран" зистора 24 генератора по отношению к амплитуде синхронизирующего напряжения существенно возрастает угол фазового регулирования, обеспечиваемый первым генератором и определяющий" угол отпирания силовых симисторов регулятора.

За счет введения второго усили" тельного элемента, выполненного на транзисторе 34, вход которого соединен с выходом первого усилительного элемента, а выход которого соединен с входом второго генератора (транзистор 34 подключен к базам однопереходного транзистора 25 ), улучшается симметрия выходного напряжения, так как при открывании транзистора

25 каждый полупериод напряжения на ба" зах транзистора 25 снижается практически до нуля, и заряд конденсатора

29 начинается каждый полупериод от

Предлагаемый трехфазный регулятор напряжения характеризуется простотой схемы и высокими стабильностью и надежностью работы при подсоединении к выходу различной нагрузки. Это обес. печивает ему юирокое применение для

9 определенного, близкого к нулевому значение напряжения.

1035771

10 регулирования напряжения в различных отраслях промывленности и сельского хозяйства, в частности в системах регулирования - частоты вращения электровентиляторов оборудования мик роклимата животноводческих помещений, освещенности в птичниках, напряжения питания нагревателей для молодняка животных и птицы и др, 3035771

1035771

Составитель А. Жилин

ТехРед В.Далекорей КоРРектоР H.Äåì÷èê

Редактор И.Келемеш

Филиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4.Заказ 5852/58 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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