Трехфазный стабилизатор переменного синусоидального напряжения дискретного действия

 

ТРЕХФАЗНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), преобразователь кодов, а в каждой фазе - схему определения момента максимума напряжения, соединенную с входом управления регистра записи кода амплитудного значения напряжения, последовательно включенi ные с входа стабилизатора к его выходу трансформатор тока, силовые ключи (Л С и автотрансформатор с отводами, а также схему определения момента перехода тока через нуль, схему управления силовыми ключами, соединенную одним входом управления с трансформатором тока через схему определения момента перехода тока через нуль, 00 выходы схемы управления силовыми 4 ключами подключены к управляющим со электродам силовых ключей, отлисо чающийся тем, что, с целью упрощения схемы при сохранении высокой точности стабилизации трехфазного выходного напряжения и высокого быстродействия, введены трехфазный двухполупериодный выпрямитель, подключенньш входами к сети, выходом к преобразователю кодов через АЦП, а в каждой фазе - двухполупериодный выпрямитель, который входом подключен к соответствующей фазе сети, выходом - к входу схемы определения момента максимума напряжения, инфор

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5ц Н 02 М 5/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3375678/24-07 (22) 31.12.81 (46) 07.04.84. Бюл. N - 13 (72) Я.П. Цар, Б.Д. Бирук и К.А. Липковский (53) 621.316.728(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР № 504287, кл. Н 02 P 13/14, 1974.

2, Авторское свидетельство СССР № 318137, кл. Н 02 P 13/14, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР № 393736, кл. С 05 F 5/00, 1971.

4. Липковский К.А., Озерянский А.A.

Основы расчета и классификация исполнительных органов в трансформаторнотиристорных стабилизаторах переменного напряжения. — В кн.: Проблемы технической электродинамики, № 41, Киев, "Наукова думка", 1973.

5. Миловзоров и др. Стабилизатор напряжения переменного тока с дискретным управлением, — "Обмен опытом в радиопромышленности", 1971, N - 11.

6. Озерянский А.А., Грабовлянский А.А. Стабилизатор напряжения переменного тока с трансформаторнотиристорным дискретным исполнительным органом. — В кн.: Проблемы технической электродинамики, № 41, Киев, "Наукова думка", 1973.

7. Тонкаль В.И. и др. Трансформаторно-тиристорный регулятор стабилизированного напряжения. — В кн.:

Оптимизация устройств преобразовательной техники, Киев, 1977, с. 86-93.

8. Разработка методов построения многофункциональных преобразователей переменного напряжения с высоким качеством выходной энергии, †. Технический отчет по теме "Дельта". Инсти„„SU„, 1084930 тут электродинамики АН УССР, но 1«р госрегистрации 7608080, Киев, !979, с. 101-122.

9. Авторское свидетельство СССР

¹ 959052, кл. Н 02 М 5/04, 1981. (54)(57) ТРЕХФАЗНЬЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПЕРЕМЕННОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), преобразователь кодов, а в каждой фазе — схему определения момента максимума напряжения, соединенную с входом управления регистра записи кода амплитудного значения напряжения, последовательно включенные с входа стабилизатора к его выходу трансформатор тока, силовые ключи и автотрансформатор с отводами, а также схему определения момента пере1хода тока через нуль, схему управления силовыми ключами, соединенную одним входом управления с трансформатором тока через схему определения момента перехода тока через нуль, выходы схемы управления силовыми ключами подключены к управляющим электродам силовых ключей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения схемы при сохранении высокой точности стабилизации трехфазного выходного напряжения и высокого быстродействия, введены трехфазный двухполупериодный выпрямитель, подключенный входами к сети, выходом— к преобразователю кодов через АЦП, а в каждой фазе — двухполупериодный выпрямитель, который входом подключен к соответствующей фазе сети, выходом — к входу схемы определения момента максимума напряжения, инфор1084930 мационные входы регистра записи кода . амплитудного значения напряжения подключены к выходам преобразователя

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, может быть использовано в источниках питания электрорадиоаппаратуры дпя регулирования и стабилизации переменного си- 5 нусоидального напряжения без искажения его формы.

Известны стабилизаторы переменного синусоидального напряжения дискретного действия, содержащие автотранс- G форматор с отводами по входу и выходу, к которым подключены коммутируемые двухполярные ключи и аналогоцифровой преобразователь (АЦП) напряжения в код 1 — 8 t5

Недостаток известных схем состоит в том, что при использовании их в целях стабилизации трехфазного напряжения имеет место значительная схемная избыточность, так как в каж- 20 дой фазе используются однотипные измерительные электронные схемы, содержащие компоненты высокой стоимости, например цифро-аналоговый преобразователь, регистр последователь- 25 ных приближений и т.п.

Наиболее близким к изобретению является трехфазный стабилизатор переменного синусоидального напряжения дискретного действия, содержа- ЗО ц..ий АЦП, преобразователь кодов, а г кажцой фазе — схему определения момента. максимума напряжения,соединенную с входом управления регистра записи кода амплитудного значения .35 напряжения, последовательно включенные с вхоца стабилизатора к его выхоqy трансформатор тока, силовые ключи и автотрансформатор с отводами, а также схему определения момента пере- 4 хода тока через нуль, схему управле>>чя ст- ловыми ключами соединенную оди-- м входом управления с трансформатором тока >ерез схему определения момента перехода тока через нуль, вы- 45 ходы схемы управления силовыми ключа" ми подключены к управляющим электродам силовых ключей t 3 ",, кодов, причем выходы указанного регистра соединены с информационными вхоцами управления силовыми ключами.

Однако известное устройство, обеспечивая на выходе каждой фазы стабильное напряжение при высокой скорости отработки внешних воздействий на электросеть, является сложным и дорогим.

Цель изобретения — упрощение схемы трехфазного стабилизатора. нри сохранении высокой точности стабилизации трехфазного выходного напряжения и высокого быстродей< твия.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный стабилизатор переменного синусоидального напряжения дискретного,цействия, содержащий

АБД, преобразователь кодов, а в каждой фазе — схему определения момента максимума напряжения, соединенную с входом управления регистра загиси кода амплитудного зна.-1 н1-:я напря к=-ния, последовательно включенные с входа стабилизатора к его выходу трансформатор тока, силовые ключк и втотрансформатор с отводами, а также схему определения момента перехода тока через нуль, схему управления силовыми ключами, соединенную одним входом управления с трансформатором тока через схему определения момента перехоца тока через нуль, вь>ходы схем>::, управления силовыми ключами подключены к управляющим электродам силовых ключей, введены трехфазный двухполупериодный выпрямитель, подключенный в>;о. ами к сети, выходом— к преобразователю кодов через АЦП, а в каждой фазе — двухполупериодный выпрямитель, который входом подключен к соответствующей фазе сети, выходом — к входу схемы определения момента максимума напряжения, информационные входы регистра записи кода амплитудного значения напряжения подключены к выходам преобразователя кодов, причем выходы указанного регистра соединены с информационными входами управления силовыми ключами.

3 10849

На чертеже показана структурная схема трехфазного стабилизатора переменного синусоидального напряжения дискретного действия.

Трехфазный стабилизатор переменно5 го синусоидальнага напряжения дискретного действия состоит из силовых трактов по числу фаз, в состав которых входят для фаз А, В и С трансфор1маторы 1 — 3 тока, силовые ключи

4 — б, автотрансформаторы с отводами

7 — 9, схемы 10 — 12 определения момента перехода тока через нуль, схемы 13 — 15 управления силовыми ключами, из схем управления силовыми трактами для фаз А, В и С вЂ” соответ- ственными двухполупериодными выпрямителями 16 — 18, схемами 19 — 21 определения моментов максимума напряжений, регистрами 22 — 24 записи кодов амплитудных значений напряже; ния, а также из измерительного кана1 ла, общего для трех фаз, в которыи входят трехфазный двухполупериодный выпрямитель 25, АЦП 26 и преобразователь 27 кодов.

Трехфазный двухполупериодный выпрямитель 25 подключен входами к трем фазам сети, а выходом через

АЦП 26 — к преобразователю 27 кодов.

В фазах А, В и С двухполупериодные выпрямители 16 — 18 входами подключены к фазам А, В и С, а выходами— к входам схем 19 — 21 определения момента максимума напряжения соотАлгоритм работы предлагаемого изобретения в пределах одного полупериода сети состоит в следующем: измерение АЦП 26 мгновенного значения выходного напряжения трехфазного двухполупериодного вьн ря. 1ителя 25; определение момента "астижения одной из фаз амплитудного значения при помощи схем 19-21 определения моментов максимума напряжения, измерение

АЦП 26 амплитудного значения напряжения одной иэ фаз и выдача результата в виде кода напряжения; мгновенное преобразование кода напряжения в код коммутации силовых ключей 4 - б преобразователем 27 кодов, запись ветственно.

Регистры 22 — 24 записи кодов амплитудных значений напряжений в параллель информационными входами подключены к выходам преобразователя 40

2? кодов, а входами управления записью кодов — к схемам 19 — 21 определения моментов максимума напряжений фаз А, В и С, соответственно.

Между входами и выходами фаз А, В, С последовательно включены трансформаторы 1 — 3 тока, силовые ключи 4— б, автотрансформаторы 7 — 9 с отводами соответственно.

В фазах А, В, С между управляющи- 50 ми электродами силовых ключей

4 — б и выходами регистров 22 — 24 записи кодов амплитудных значений напряжений включены информационными входами и выходами схемы 13 â€,15 55 управления силовыми ключами 4 — б соответственно. Входы управления схем 13 — 15 фаз А, В, С подключены

3Q 4 к схемам 10 — 12 определения моментов перехода токов через нуль подключенным входами к трансформаторам 1 — 3 тока соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства при стабилизации выходного напряжения, например фазы С, а на основании идентичности схем других фаз А и В сделаем обобщение о работоспособности всего устройства.

Покажем возможность стабилизации выходного напряжения фазы С, приняв во внимание следующие посылки: автотрансформатор с отводами 9, включенный в .промышленную сеть, является са стороны нагрузки и по отношению к ней генератором напряжения с низким выходным сопротивлением; существует только один из многих отводов автотрансформатора 9, которым последний может быть подключен к сети с произ,вольным напряжением для обеспечения на выходе заданного стабильного напряжения, например 220 В;существует возможность составления таблицы истинности преобразователя кодов, которая отражала бы соответствие между входным напряжением и номером отвода автатрансформатора, подключенный которым к сети обеспечил бы заданное выходное напряжение.

Эти посылки позволяют сделать вывод а том, что, измерив амплитуду синусоидального напряжения сети и определив номер ключа, обеспечивающего заданное значение выходного напряжения, можно эту коммутацию осуществить

;один-единственный раз за полпериода сети и получить на выходе устройства стабильное напряжение.

5 i0 кода коммутации одной из групп силовых ключей 4 — 6 в регистр той фазы, амплитуда которой была только что установлена, определение момента нуля тока с помощью схем 10 — 12 определения моментов переходов токов через нуль, включение одного из силовых ключей 4 — 6 одной из групп в момент отсуствия тока в коммутируемой фазе для соединения автотрансформатора с отводами с сетью и обеспечения этим стабильного выходного напряжения.

Работу предлагаемого устройства рассмотрим в двух аспектах: включение стабилизатора в произвольный момент времени при предварительно обесточенных всех цепях и работу устройства от одного до другого полупериода частоты сети при колебаниях сетевого напряжения.

В исходном состоянии через автотрансформатор с отводами 9, сило- вые ключи 6 и автотрансформатор 3 тока ток не протекает. При этом на выходе схемы определейия момента перехода тока через нуль есть логическая единица, разрешающая включение любого из силовых ключей 6, но

s исходном состоянии регистра 24 записан нулевой код, так как на его вход

,управления со схемы 21 определения момента максимума напряжения не поступал сигнал записи кода. Здесь возможны два случая включения устройства: до перехода напряжением фазы амплитудного значения и после этого перехода.

В первом случае на выходе схемы

2i определения момента максимума напряжения есть сигнал логической единицы, запрещающий запись кода в регистр 24, не только тогда, когда напряжение на выходе двухполупериодного выпрямителя 18 достигает амплитудного значения и схема 21 на выходе переходит в состояние логического нуля происходит запись в регистр 24 унитарного кода включения одного из силовых ключей 6, например код первого силового ключа 0.000.001 ил 1 второго 0,000.010 или третьего

0.000.100 и т.д.

При этом, например, для первого силового ключа при коде 0.000.001 с регистра 24 подведена логическая единица к первой схеме управления сиповыми ключами в момент, когда на втором ее входе появляется сигнал

25,5

55 восходит последующего полупериода, Затем наступает работа устройства, описываемого от одного к другому полупериоду.

Пусть в предшествующий полупериод был включен один из силовых ключей

6 и через трансформатор 3 тока протекал ток, а на выходе .в атрансформатора с отводами 9 было опрецеленное напряжение, В момент максимума фаз1 ного напряжения на выход схемы 21 наблюдаем переход от логической единицы до логического нуля, при этом в регистр 24 записывается новый код включения силовых ключей 6.

В момент когда выходное напряжение тран"форматора 3 тоха равно нулю, .-::а выход-". схемы 12 устан:.-"::ливается уровень логической единицы, разрешающей включение избранного силового ключа ПО новому кОду с таким каэ(Ъфи циентом трансформации автотрансформатора с отводами 9, при котором на выходных клеммах фазы С устройства будет номинальное заданное напряжение в соответствии с ранее составленной таблицей истинности преобразователя кодов 27.

Таким образом, коммутацией силовых ключей в одной фазе достигнута стабилизация вьг одного напряжения каждого палупериада в отдельности, а значит, и переменного напряжения за определенный интервал времени. Так как в других фазах А и В процессы протекают аналогично, а фазы в пред лагаемом устройстве независимы, то

84930 6 логической единицы, связанной с переходом тока через нуль, включается первый силовой ключ и это включение сохраняется в течение одного полупериода. В этом случае код с выхода

AI1II 26 преобразователем кодов преобразуется в унитарный код включения силовых ключей 6 и вызывает включение первого силового ключа, который обеспечивает на выходе автотрансформатора с отвода 9 заданное стабильное напряжение наан:грузке.

Если >ке устройство включено в сеть после достижения напряжения одной фазы амплитудного значения, то схема 21 переходит в состояние логического нуля, разрешая запись кода напряжения в момент включения устройства в сеть. Здесь равновероя;ген случай последующего включения люоого из силовых ключей 6, но время включения этого случайного ключа,е преСоставитель g. Андреев

Редактор О. Бугир Техред Q.Íåöå КоРРектоР Г. Огар

Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2032/51

Филиал ППН "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1 это значит, что мы получаем стабилизатор трехфазной сети, выравнивающий асимметрию звезды векторов фазных напряжений и их стабилизацию. Это выравнивание звезды фазных напряжений черезвычайно важно с точки зрения снижения пульсаций удвоенной частоты сети, которые могут возникнуть в пи084930 8 таемых от предлагаемого изобретения источниках вторичного электропитания.

Предлагаемое устройство найдет широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре для предварительной стабилизации переменного напряжения, для выравнивания асимметрии трехфазных сетей и т.п.