Устройство для подключения однофазных нагрузок к электрической сети

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ОДНОФАЗНЫХ НАГРУЗОК К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, содержащее преобразователь переменного тока, выполненный на двух силовых тиристорных мостах, подключённый к-многофазной сети и нагруженный на нагрузку, первый вывод которой подключен к общей точке соединения всех соответственно анодов и катодов тиристоров первого силового моста, о. тличающее с я тем, что, с целью поввшёния его надежности и расншрения функциональных возможностей, параллельно однофазной нагрузке подключен дополнительно введенный общей искусственной коммутации тиристоров, силовых мостов, который содержит силовой и коммутирующий тиристоры, два комму тир укяцих дросседя и конденсатора , три вентильные пары последовательно соединенных разделительных диодов и подключен к катодной и анодной точкам соединения всех соответственно катодов и анодов тирис . торов второго силового моста,причем катодная точка последнего соединена с катодом одного кз диодов первой вентильной пары и одним из вьшодов первого коммутирующего дросселя, другой вывод которого подключен к одной из обкладок первого коммутирующего конденсатора и аноду силового тио стора, катод которого соединен, с однрй из обкладок второго коммутирзпощего конденсатора и анодной точкой второго силового тиристорного моста которая также соединена с анодом другого диода первой вентильной пары, точка соединения диодов которой подключена к второму вьюопу сшнофазной нагрузки и точке соединения диодов второй вен- . тильной пары, катод одного из диодов последней подключен к катоду . одного из диодов третьей вентильной пары и одному из вьдаодов второго коммутирующего дросселя, другой вывод которого соединен с другой обкладкой первого коммутирующего конде«сатора и анодом коммутирующего тиристора , катод которого подключен к другой, обкладке второго коммутирующего конденсатора и анодам других диодов второй и третьей вентильных пар, точка соединения диодов последней служит для подключения к первому вьгооду однофазной нагрузки.,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

» Ой

РЕСПУБЛИН а9) (11) з(р) Н 02 J. 3 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н аатсн*скому свидетельству

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21), 3576952/24-07 (22) 11.04.83 (46) 23. 11.84. Бюл. Ф 43 (72) А;К. НЬщловский, Г.А. Москаленко, И.В. Мостовяк, В.А. Новский, Н.Н. Каплычный и В.В. Голубев (71) Институт электродинамики

АН Украинской ССР

:, (53) 621.316.761.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 1) 3344045/07, кл. Н 02 ) 3/26, 1981.

2. Ковтюх Н.А. Некоторые вопросы создания циклических и управляемых симметрирующих устройств". - s кн:

Преобразовательная техника и электро. энергетика, .К., 1972, с. 1 18-136. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИИ

; ОДНОФАЗИНХ НАГРУЗОК К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СЕТИ, содержащее преобразователь переменного тока, выполненный на двух силовых тиристорных мостах, подключенный к-много@азной сети и нагруженнмй на одноМзную нагрузКу, первый вывод которой подключен к общей ! точке соединения всех соответственно анодов и катодов тиристоров первого силового моста, о. т л и ч à ю щ е— е с я тем, что, с целью повишения его надежности и расширения функциональных возможностей, параллельно однофазной нагрузке подключен дополнительно введенный рлок общей искусственной коммутации тиристоров. сило. вьм мостов, который содержит силовой и коммутирующий тиристоры, два коммутирующих дросселя и конденсатора, три вентильные пары последовательно соединенных разделительных диодов и подключен к катодной и анодной точкам соединения всех соответственно катодов и анодов тирис. торов второго силового моста, причем катодная точка последнего соединена с катодом одного из диодов первой вентильной пары и одним из выводов первого коммутирующего дросселя, другой вывод которого подключен к од. ной из обкладок первого коммутирующего конденсатора и аноду силового тищ(стора, катод которого соединен. с одной из обкладок второго коммутирующего конденсатора и анод- В иой точкой второго силового тиристарного моста которая также еоели) иена с анодом другого диода первой вентильной пары, точка соединения диодов которой ноаключена к второ-. . Я му выводу опно4изиой нагрузки и с точке соединения диодов второй вен- . тильной HRpbt катод. Одного из дио» дов последней подключен к катоду . одного из диодов третьей вентильной пары и одному из выводов второго ком- а,) мутирующего дросселя, другой вывод ( которого соединен с другой обкладкой первого коммутирующего конденсатора и анодом коммутирующего тиристора, катод которого подключен к другой. обкладке второго коммутирующего конденсатора и анодам других ф диодов второй и третьей вентильных пар, точка соединения диодов последней служит для подключения к первому выводу однофазной нагрузки..

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано ,для симметрирования повторно- кратковременных, ударных и резкопеременных нагрузок, компенсации реактивной.мощности в сети, а также преобразования числа и порядка следования фаз, реГулирования и стабилизации частоты тока и переменного напряжения различных потребителей электри- 10 ческой энергии.

Известны вентильные устройства с естественной.или искусственной коммутацией тиристоров, осуществляющие симметрирование трехфазной.сети 15 с несимметричными нагрузками путем автоматической и бесконтактной коммутации однофазных потребителей Я .

Наиболее близким по техническом сущности к изобретен .ю является . jg устройство для подключения однофазных нагрузок к электрической сети, содержащее преобразователь перемен- . ного тока,, выполненный на двух силовых тиристорных мостах, подключен- 25 ный к многофазной сети и нагруженный на однофазную нагрузку, первый вывод которой подключен к общей точке соединения всех соответственно анодов и катодов тиристоров первого силово- Зо го моста (2) .

1 1 переключении обуславливает появление значительных перенапряжений на силовых элементах преобразователя такого типа (в первую очередь на тиристорах), что приводит к завышению установленной мощности и стоимости, а таКже снижает функциональную надежность устройства.

Кроме того, недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, поскольку оно позволяет осуществить лишь дискретное симметрирование быстропеременных (импульсных) нагрузок. Если нагрузка имеет низкий коэффициент мощности, то в этом случае одновременно с симметрнрованием существует принципиальная возможность генерирования в сеть реактивной мощности, так как известное устройство переводится в режим преобразователя частоты с непосредственной связью и искусственной. коммутацией. В свою очередь, реализация возможности генерирования данного СУ реактивной мощности в сеть связана созданием надежного узла ИК.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональньи возможностей устройства.

50

Недостатками известного циклического (дискретного) симметрирующего устройства (СУ) являются слож,! ность силовых и вспомогательных це- пей и узлов, а также недостаточная надежность коммутации тиристоров силовой схемы при высоких рабочих напряжениях и произвольных характере и режиме работы нагрузки. Это обусловлено, во-первых, необходимостью перезаряда коммутирующих конденсаторов узла искусственной коммутации (ИК), осуществляемого от источника переменного напряжения, что приводит к колебаниям энергии и коммутационной способности узла ИК, во-вторых, затруднен отвод избыточной энергии, накапливающейся в реактивных элементах узла ИК от цикла к циклу, или, наоборот, необходимо применение мер дозаряда коммутирующих конденсаторов, в-третьих необходимо обеспечить замыкание реактивного узла нагрузки при ее отключении от сети в момент коммутации. Невыполнение условия обеспечения нераз рывности цепи тока нагрузки при ее

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для подключения однофазных нагрузок к электрической сети, содержащем преобразователь переменного тока, выполненный на двух силовых тиристорных мостах, подключенный к многофазной сети и нагруженный на однофазную нагрузку, первьм вывод которой подключен к общей точке соединения всех соответственно анодов и катодов тиристоров первого силового тиристорного моста, параллельно однофазной нагрузке подключен дополнительно введенный блок общей искуственной коммутации тиристоров силовых мостов, который содержит силовой и коммутирующий тиристоры, два коммутирующих дросселя и конденсатора, три вентильные пары последовательно соединенных разделительных диодов и подключен раздельно к катодной и анодной точкам соединения всех соответственно катодов и анодов тирис.торов второго силового тиристорного моста, причем катодная точка послед него соединена с катодом одного из

125701 1

Ю

3 1 диодов первой вентильной пары и одним из выводов первого коммутирующего дросселя, другой вывод которего подключен к одной из обкладок первого коммутирующего конденсатора и аноду силового тиристора, катод которого соединен с одной из обкладок второго коммутирующего конденсатора и анодной точкой второго силового тиристорного моста, которая также соединена с анодом другого диода первой вентильной пары,точка соединения диодов которой подключена к второму выводу однофаэ. ной. нагрузки и точке соединения . диодов второй вентильной пары, катод одного из диодов которой подключен к катоду одного из диодов третьей вентильной пары и одному из . выводов второго коммутирующего дрос селя, другой вывод которого соединен с другой обкладкой первого коммутирующего конденсатора и анодом коммутирующего тиристора,катод которого подключен к другой обкладке второго коммутирующего конденсатора и.анодом других диодов, второй и третьей вентильных пар, точка соединения диодов последней служит для подключения к первому выводу однофазной нагрузки.

Использование дополнительно введенных элементов с их. соединением обеспечивает повышение надежности работы устройства за счет того,что благодаря индивидуальной коммутации тиристоров блока общей ИК импульсным источником напряжения включение одного из его тиристоров вызывает включение другого, не приводя к КЗ источника, и принципиально отсутствует накопление энергии в узле ИК.

Это обеспечивает надежное выключение,тиристоров силовык мостов за счет прерывания их тока при эапира- нии силового тиристора блока общей

ИК. Кроме того, построение силовой схемы в предлагаемом устройстве полностью обеспечивает цепь протекания через соответствующие вентильные пары реактивного тока нагрузки во время отключения последней от сети при запирании тиристоров силовых мостов, обеспечивая свободную циркуляцию реактивной мощности, что также способствует повышению надежности работы устройства и его упрощению.

Расширение функциональных возможностей устройства достигается благодаря введению (при необходимости) широтно-импульсного (в частности чисто импульсного) регулирования напряжения (мощности) нагрузки за счет поочередного включения силового и коммутирующего тиристоров, а также преобразования числа и порядка следования фаз напряжения нагрузки.

На фиг.1 представлена принципиаль. ная схема .силовой .части предложенного вентильного устройства, на фиг.2 — временные диаграммы изменения коммутационных функций,описывающие состояние тиристоров, кривые линейных напряжений трехфазной сети и формируемого напряжения нагрузки, соответствующие текущему алгоритму переключения тиристоров при дискретном симметрировании, на фиг.З вЂ” блок-схема цифровой системы управления устройства, на фиг.4— вариант реализации системы управления в микропроцессорном исполнении.

Вентильное устройство подключено к многофазной сети 1 и содержит тиристорные.пары, образующие два многофазных силовых тиристорных моста 2 и 3, тиристоры которых осуществляют подключение однофазной нагрузки 4 по требуемомму закону к раз,пичным фазам сети и, тем самым, йа ее любое линейное напряжение на произвольный отрезок времени. Быстродействие процесса переключения опреде. ляется временем восстановления тиристоров и может находиться в диапазоне от единиц до сотен микросекунд, а интервал. времени между моментами смежных коммутаций нагрузки в зависимости от.(программы) работы устройства, следовательно, может коле-, баться от микросекунд до требуемой величины и определяется требованиями технологического процесса (от се- . кунд до суток). Выключение проводящих тиристоров и после восстановления их запирающих свойств включение других тиристоров силовых мостов осуществляется с помощью блока 5 общей искусственной коммутации тиристоров, который содержит силовой 6 и коммутирующий тиристоры 7, коммутирующие дроссели 8 и 9, коммутирующие конденсаторы 10 и 11, три вентильные пары последовательно соединенных pasделительных диодов 12-17. Управление. 1125701 55 тиристорами блока 5 и тиристорами

18-25 силовых мостов осуществляется с помощью цифровой системы 26 управления, которая состоит из блока 27 измерения и преобразования информа- 5 ции, блока 28 задания программ, дискретного формирователя 29 кода управления, содержащего задающий 30. генератор, реверсивный счетчик 31, схему 32 управления реверсивным счет чиком, тактируемый интегратор 33, регистр 34, схему 35 управления ре гистром, управляемьй делитель 36 частоты, дискретного широтно-им-пульсного 37 модулятора, содержащего счетчик 38 и схему 39 сравнения кодов, блока 40 синхронизации, перепрограммируемого запоминающего устройства 41, трехканального коммутатора 42 и формирователя 43 управлянг щих импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от полярности ли25 нейного напряжения сети, приложенно. го к нагрузке, проводят по одному тиристору анодной или катодной группы каждого из двух силовых тиристор-. ных мостов 2 и 3. Например, при положительной полярности напряжения ЗО нагрузки ее ток замыкается по цепи: катодная точка силового моста 2— коммутирующий дроссель 8 " силовой тиристор 6 — анодная точка силоваго моста 2 — разделительный З5 диод 13 - однофазная нагрузка 4анодная и катодная точки силового моста 3. В этом случае в проводящем состоянии находятся и ведут ток нагрузки.по одному из тиристоров 40 (силовых мостов .2-3) e...четными. номерами, подключенных к различным фазам сети.

При отрицательной полуволне линейного напряжения сети, приложенного к нагрузке, в проводящем состоянии находятся по одному из тиристоров (силовых мостов) с нечетными номерами а ток. нагрузки замыкается по цепи: анодная .точка силового моста 2 — силовой тиристор 6 — коммутирующий дроссель 8 — катодная точка силового моста 2 — разделительный диод 12 — однофазная нагрузка 4— катодная и анодная точки силового моста 3.

В том и другом случаях на соответствующие тиристоры силовых мостов 2-3 н силовой тиристор Ь блока 5 постоянно подаются. импульсы управления, этн тиристоры проводят, а предварительный заряд коммутирующих, / конденсаторов 10-11 осуществляется следующим образом: при положительной полярности линейного напряжения сети, приложенного к нагрузке по цепи: один из тиристоров с четными номерами снлового моста 2 — коммутирующий дроссель 8 - силовой тиристор 6 — разделительный диод 13 — разделительный диод 14 — коммутирующий дроссель 9— коммутирующий конденсатор 10 — силовой тиристор 6 — коммутирующий конденсатор 11 - разделительный ди диод 17 — один из тиристоров с четными номерами силового моста 3, при отрицательной полярности линейного напряжения сети, приложенного к нагрузке, по цепи: один из тиристоров с нечетными номерами силового моста 2 — силовой тиристор

6 — коммутирующий дроссель 8— разделительный диод 12 — разделительный диод 15 — коммутирующий конденсатор 11 - силовой тиристор

6 — коммутирующий конденсатор 10— коммутирующий дроссель 9 — разделительный диод 16 — один из тиристоров. с нечетными номерами силового моста 3.

ДЛя переключения в требуемый момент времени.однофазной нагрузки

4 с одного линейного напряжения сети на другое снимаются импульсы управления с проводящих тиристоров силовых мостов 2 и 3 и силового тиристора 6 и подается "короткий" импульс управления на коммутирующий тиристор 7 блока 5, что влечет за собой мгновенное принудительное выключение силового тиристора 6 за счет тока разряда предварительно заряженных коммутирующих конденсаторов Ю и 11 (жесткая коммутация), который протекает по цепи: коммутирующий тиристор 7 — коммутирующий конденсатор 11 — раздели гельный диод 13 - разделительный диод 12 — коммутирующий дроссель 8 коммутирующий конденсатор 10. Если однофазная 4 нагрузка имеет активно-индуктивный характер, то при включении коммутирующего тиристора

7 (цепь питания разомкнута) через последний и соответствующую вен1125701

7: тнльную пару разделительных диодов (вторую.14 и 15 или третью 16 и 17 в зависимости от полярности напряжения Йагрузки в момент коммутации) . течет затухающий реактивный ток нагрузки (чем обеспечивается неразрывность цепи тока нагрузки . при ее переключении) по следующим цепям: однофаэная нагрузка 4— разделительный диод 14 — коммути- . 10 рующнй дроссель 9 - коммутирующий тиристор 7 - разделительный диод

17 — однофаэная нагрузка 4 (при положительной полярности напряжения нагрузки) или однофаэная нагруз- 1S ка 4 — разделительный диод 15коммутирующий тиристор 7 — коммутирующий дроссель 9 — разделитель- . ный диод 16 - однофазная нагрузка 4 (при отрицательной полярности 20 напряжения нагрузки). Кроме того, независимо от. характера нагрузки коммутирующий тиристор 7 (как и силовой тиристор 6) блока 5 после отпирания ведет реактивный ток комму- 2S тирующнх дроаселей 8 н 9 за счет энергии, накопленной в них во время коммутационного процесса. ъ

После принудительного выключения силового тиристора 6 и соответственно по мере восстановления запирающих.свойств ранее проводящего тиристора силового моста 2 (выключение которого осуществляется за счет прерывания его тока при запирании сило3S вого 6 тиристора) и перезаряда ком-, мутируюирх конденсаторов 10 и 11 происходит аналогичным путем эапирание с помощью искусственной коммутацйй ранее проводящего тиристора силового 3 моста также за счет прерывания его тока выключением последова- тельно соединенных силового 6 тиристора и одного из тиристоров силового 4 моста 2.

f.

После завершения коммутационных процессов и при подаче управляющих импульсов на требуемые тиристоры силовых мостов 2 и 3, а также на ® силовой 6 тиристор осуществляется их отпирание, в результате .чего одноАазная нагрузка 4 переключается иа другое требуемое линейное напряжение сети за весьма-незначительное время, обусловленное, .в основном, временем восстановления ранее проводящих тиристоров.

При необходимости многократное широтно-импульсное регулирование напряжения нагрузки осуществляется путем поочередного включения (в соответствии с алгоритмом регулирования) силового 6 и коммутирующего

7 тиристоров. В этом случае коммутационные процессы аналогичны рассмотренным, а кривая напряжения нагрузки формируется с помощью широтно-импульсной модуляции, причем образуется большое количество импульсов в течение полупериода основной частоты, длительность и амплитуда которых s порядке их следования изменяется с помощью системы управления по заданной программе коммутаций и может модулнроваться, наприиер,.по синусоидальному или приближенному к синусоидальному закону.

Измерение с помощью соответствующих датчиков текущих значений параметров сети, нагрузки и силовой схемы устройства, преобразование этой измерительной информации в циф"

Ровую форму, выбор той или инои программы работы устройства н обеспечение диагностики возможных сбоев в его работе, формирование требуемого кода управления и соответственно управляющих импульсов тиристоров блока 5 и силовых мостов

2 и 3, а также ряд вспомогательных функций выполняет цифровая система

26 управления .устройства.

Система 26 содержит следующие узлы: блок 27 предназначен для быстродействующего измерения и аналогоцифрового преобразования первичной информации, характеризующей иэменение параметров сети и нагрузки, состояние тиристоров силовой схемы и элементов блока 5 (в частности контроль абсолютного суммарного напря. жения на коммутирующих конденсаторах, замеряемого:на электродах включаемого тиристора); блок 28 предназначен для автоматического (или "ручного" ) выбора одного из основных режимов работы устройства (дискретное симметрирование с коррекцией по напряжению (мощности) нагрузки, импульсно-ступенчатое регулирование напряжения и тока, преобразование порядка следования фаз напряжения нагрузки, число-импульсное регулирование мощнос

1125701 ти нагрузки), во всех рабочих режимах блок 28 осуществляет также диагностику возможных сбоев прохождения заданной программы и блокировку импульсов управления при 5 возникновении аварийного режима в силовой схеме (недопустимые перегрузки по току, коммутационные перенапряжения и т.д.) в соответствии с сигналами датчиков, .* 10 блок 29 предназначен для формирования цифрового управляющего сигнала, соответствующего интегральному (усредненному эа полупериод тока основной частоты сети) значению тре- 15 буемого временного соотношения импульсов управления тиристорами силовых мостов и блока 5, определяемого заданной программой формирования, кривой напряжения нагрузки, 20 задающий генератор 30 формирует

I импульсы с перестраиваемой частотой повторения, определяемой заданной программой работы системы управления, 25 реверсивный счетчик 31 выполняет функции следящего аналого-цифрового преобразователя и в соответствии с программой и е функции знака сигнала рассогласования задающего воздей- Зр ствия и сигнала обратной связи (например, несимметрии напряжений, отклонения и колебания напряжения сети и.т.д.) непрерывно производит .изменение своего выходного. кода, со- 35 ответствующего требуемому временному соотношению импульсов управления тиристорами, схема 32 предназначена для фор"

Мирования сигналов нанравления сче- 40 та счетчика 31 (режимы "сложения" или "вычитания"), сброса записанного в счетчике 31 кода, "оствнова" и запрещения счета счетчика 31"; . тактируемый интегратор 33 пред- 45 назначен для циклического интегрирования определенного кода счетчика

31 соответствующего временному соотношению импульсов управления (в режиме дискретного симметрирования), 50

В режиме широтно-импульсного многозонного регулирования напряжения интегратор 33 блокируется, регистр 34 предназначен для перезаписи из счетчика 31 и делителя 36 их выходных кодов, определяющих требуемые временные соотношения импульсов управления (в режиме многоэонного регулирования напряжения) и соответствующих усредненным управляемым коэффициентам деления (в режиме дискретного симметрирования); схема 35 служит для определения моментов времени перезаписи (и сброса) информации в регистр 34, управляемый делитель 36 частоты предназначен для формирования дискретного симметрировання кода уп равляемого коэффициента деления частоты, усредненного эа полупериод основной частоты тока сети, дискретный широтно-импульсный модулятор (ШИИ) 3. предназначен для формирования коДов последовательностей тактируемых импульсов управ ения которые соответствуют последовательностям коммутационных функций, описывающих состояние тнристоров силовой схемы и алгоритм нх переключения, .счетчик 38 производит подсчет импульсов задающего генератора 30 н форьырует стробирующнй код разверт ки, т.е. выполняет функции генератора опорного напряжения (нащ5имер, пилообразной формы) в аналоговых схемах ШИИ, схема 39 сравнения кодов предназначена для сравнения кода управляющего сигнала, записанного в регистре 34, и стробирующего кода развертки, записанного в счетчике 38 (т.е. в данном случае схема 39 выполняет функции компаратора уровней напряжения в аналоговых схемах ШИИ), и, тем самым, формирует коды последовательностей управляющих импульсов, блок 40 предназначен для синхронизации работы элементов и узлов системы управления, перепрограммируемое 41 запоминающее устройство предназначено для выработки кода управления трехканальным 42 коммутатором в соответствии с заданной программой работы, который служит для разрешения включения только определенной группы тиристоров силовых мостов, согласования циклов переключения силового

6 и коммутирующего 7 тиристоров, введения .запретов на включение соответствующего тиристора до вхождения контролируемых параметров блока коммутации в заданные пределы, а также для коррекции схемы диаг

1125701

12 ностики при контроле прохождения программы в блоке 28, трехканальный 42 коммутатор осуществляет функции дискриминатора входных кодов и обеспечивает распре- 5 деление по трем каналам импульсов управления соответственно коммутирующим и силовым тиристорам блока 5, тиристорами 18 и 25 силовых мостов, формирователь 43 предназначен для выработки сигналов управления тиристорами силовой схемы„ имеющих одно.направленное действие и, тем самым, обеспечивающих полную гальваническую развязку силовой схемы и блока управ-15 ления.

Система управления работает следующим образом.

-В зависимости от вида требуемого режима работы устройства, задаваемого программой в блоке 28, устанавливается необходимая опорная частота повторения задающего генератора 30.

В режимах дискретного симметрирования и "многофазного" широтно-импульсного регулирования напряжения, частота генератора 30 определяется, в основном, частотными свойствами тиристоров, а также количеством разрядов счетчика 31 и регистра 34 и может быть равна 100-150 кГц, в режиме преобразования порядка следования фаз генератора 30 может быть выбрана значительно ниже 1-1,5 кГц, а в режиме число-импульсного регу- 35 лирования мощности 0,01-0,5 кГц.

Реверсивный 31 счетчик подсчитывает число импульсов задающего генератора 30 в соответствии с сигналами его схемы 32 управления и в функ40 ции величины и знака сигнала рассогласования (например, отклонение интегрального значечия коэффициента

Ъ несимметрии от его допустимого или уровня напряжения нагрузки от 45 номинального значения и т.д.). Выходной код счетчика 31 определяет временные соотношения импульсов и, тем самым, количество интервалов проводимости тиристоров силовых мостов(зон) различной "ширины".

При необходимости уменьшейия ширины этих интервалов счетчик 31 работает в режиме "сложения" и, наоборот, для их уменьшения счет- 5 чик 31 считает в режиме "вычитания", а при равенстве нулю сигнала рассогласования, т..е. при достиженин требуемой величины контролируемого параметра, режим счетчика

31 в том или ином направлении прекращается. При дискретном симметрировании необходимо, чтобы все зоны (интервалы проводимости определенных тиристоров силовых мостов) были одинаковой ширины (хотя и для улучшения гармонического состава при широтно-импульсном регулировании напряжения это требование является желательным), но в зависимости от величины интегрального коэф\

Аициента несимметрии сети ширину зон следует регулировать, т.е. тем самым изменять количество эон (кратность регулирования при этом может изменяться в достаточно широких пределах). Усреднение временных соотношений импульсов управления выполняет тактируемый интегратор 33, а изменение кратности регулирования

"ширина" зон осуществляет управляемый делитель 36 частоты, выходной код которого в режиме дискретного симметрирования записывается в регистр 34. В режиме быстродействующего ШИР и некоторых других работа регистра 34 и делителя 36 блокируется, а выходной код реверсивного счетчика 31 непосредственно записывается в регистр 34 (в этом случае ширина отдельных зон различна).

Во всех режимах работы устройства дискретный ШИИ 37 формирует коды тактируемых импульсон управления в зависимости от требуемой величины регулируемого отрезка времени, через которые следует подключать к сети или отключать от нее нагрузку 4 или при циклическом переключении нагрузки 4 на различные линейные напряжения сети. Тем самым форми" руется определенный вид изменения коммутационных функций, описывающих заданный алгоритм переключения тиристоров силовой схемы (фиг.2).

В зависимости от требуемого режима работы устройства, .определяемого блоками 28 и 41 схемой трехканального кочпаратора 42, осуществляется обработка циклических кодов управления, соответствующих виду коммутационных функций и распределение строго синхронизированных между собой последовательностей управляющих импульсов по трем каналам, один из которых имеет количество

1125701

14 выходов, соответствующее числу тиристоров 18-25 скповых мостов 2 и

3, а две других служат для управления силовым 6 и коммутирующим

7 тиристорами. Указанные последовательности импульсов управления всеми тиристорами преобразуются с помощью формирователя 43 импульсов управления в удобный вид сигнала (например, на основе оптоэлектронных приборов) с целью у,странения влияния,электромагнитных процессов на работу системы управления.

В качестве примера возможной реализации системы управления (СУ) предложенным вентильным симметрирующим:устройством представлена блок-схема СУ 44 в микропроцессорном исполнении (фиг.4), основными элементами которой являются: датчики 45 текущих координат, блок 46 низовой. автоматики, блок 47 задания щюграмм, блок 48.ввода управляющих сигналов, аналого-цифровой 49 преобразователь информации, блок 50. задатчиков времени, мнкроконтролер 51 управляющих и информационных сигналов, микро-ЗВМ 52, блок

53 формирования импульсов управления ..

Иовышеяне функциональной надежности устройства обусловлено обеспечением надежности выключения силовых тиристоров при заданных изменениях тока нагрузки и питающего напряжения за счет. принципиального отсутствия эффекта накопления энергии в узае искусственной коммутации, поскольку параллельная индивидуальная коммутация силового (коммути« рующего) тиристора в цепи переменного тока узла НЕ осуществляется иипульсным источником напряжения.

Кроме того, в демпфирующих цепях рассеивается сравнительно малая мощность, а на силовом тиристоре нри его выключении присутствует обратное йапряжение, что способствует уменьшению времени восстановления его запирающих свойств. Повышение надежности обусловлено и тем, что отсутствует перегрузка элементов силовой схемы и прежде всего,тиристоров по прямому и обратному напряжениям и их производным (величина скорости измерения на тиристорах ог раиичена в данном случае), а также . за .счет обеспечения непрерывности

t5

20 тока нагрузки и свободной циркуляции реактивной мощности при окммутации нагрузки, что позволяет испольэовать предложенное устройство прн любом коэффициенте мощности нагрузки н снизить, кроме того, стоимость его силового оборудования.

Расширение функциональных возможностей предлагаемого устройства обусловлено воэможностью задания с помощью разработанной его системы управления различных программ управления силовыми и коммутирующими тиристорами, которые реализуют требуемый закон их переключения, что обеспечивает помимо дискретного симметрирования многофазной системы и компенсации реактивной мощности (при активно-индуктивной нагрузке) возможность широтно-импульсного (число-импульсного) регулирования напряжения или импульсно-ступенчатого регулирования мощности нагрузки, преобразования числа и порядка следования фаз, стабилизации частоты тока s ней.

Предложенное устройство может

30 быть использовано в многофаэных системах электроснабжения (в том числе.и автономных) для подключения к ним непосредственно или через согласующий трансформатор мощных, преимущественно индуктивных электротехнологических и специальных нагрузок, конструктивно выполненных однофазными и имеющих повторно-кратковременный, ударный или резкопеременный характер (ин40 дукционные плавильные печи установки электрошлакового переплава и литья, графитировочные печи, машины контактной электросварки, электротермические установки — сисЯ с тема автоматизированного контактногс и резистивного электронагрева, наплавки металлов и т.д.). Эксплуатация предложенного устройства возможна также и при других видах нагрузки, если не представляются высокие требования к качеству тока сети в отношении его гармонического состава. В противном случае следует применять соответствующие технические средства для ограничения высших гармоник в кривой тока сети. Применять скповые фильтры для улучшения гармонического состава тока нагруз!

16"

1125701 ки не требуется, поскольку его крчвая практически синусоидальна в широком диапазоне изменения коэффициента мощности нагрузки (0,9P cosy > 1), что и определяет благоприятные усло- S вия применения предлагаемого устройства для симметрирования нагрузок с.низким cos „ (например, естественный коэФфициент мощности cos Ч

Чо индуктора однофазной индукционной печи находится в пределах 0,2>cos рр0,1(генерирования реактивной мощ- ности в сеть и регулирования напряжения нагрузки, например в контуре

Ф 1 индуктор нагреваемое изделие) с целью изменения мощности индукционной печи р значительном изменении эквивалейтного активного сопротивления нагрузки в процессе плавки в . соответствии с производственными нуждами напряжение на этом контуре должйо регули— роваться в достаточно широких пределах .

1125701

1125701

1125701

Составитель И. Мирошииков

Техред С.Легеза Корректор М. Макснмишинец

Редактор В. Иванова

Тираж 613 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8553/41

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