Устройство для управления тиристорным регулятором переменного напряжения с трансформаторной нагрузкой

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано :. для регулирования напряжения и мощности электрических печей сопротивления и для модуляции мощности.в установках электрошлакового переплава малой емкости, включаемых в сеть. через трансформатор с помощью.встречно-параллельно соединенных тиристоров. Цель изобретения состоит в повышении надежности регулятора за счет исключения бросков тока намагничивания трансформатора при периодич ёскок включении. Устройство содержит блок фазирования 7, к которому подключены датчик 1 фазы напряжения, блок совпадения 5 и триггер 6. Выход датчика 1 фазы напряжения через генератор 2 напряжения ступенчатой формы и через . пороговый элемент 3 и блок сравнения 4 подключен соответственно к триггеру 6 и блоку совпадения 5. Выход блока фазирования подключен к управляемому генератору высокочастотных импульсов . За счет включения сердечника трансформатора в моменты времени, соответствующие фазе сетевого напряжения 90 эл. град, и 270 эл. град., выбросы тока намагничивания отсутствуют . 4 ил, (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЯ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

u1) <, Н 02 И 5/257

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ @4 q5 (! 31.)E.

ГосудАРственный нОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4090303/24-07 (22) 18. 07 ° 86 (46) 28,02.89. Вюл. Н - 8 (71) Чувашский государственный университет им. И. Н.Ульянова (72) А.В.Абрамов (53) 621. 316, 727 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

И - 877784, кл. Н 02 И 5/527, 1978.

Авторское. свидетельство СССР

11- 1224926, кл. H 02 И 5/22, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСT0PHbM РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ НАГРУЗКОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения и мощности электрических печей сопротивления и дпя модуляции мощности .в установках электрошлакового переплава малой емкости, включаемых в сеть через трансформатор с помощью встреч„„SU„, 4624З1 М но-параллельно соединенных тирпсторов. Цель изобретения состоит в повышении надежности регулятора за счет исключения бросков тока намагничивания трансформатора при периодической включении. Устройство содержит блок фазирования 7, к которому подключены датчик 1 фазы напряжения, блок совпадения 5 и триггер 6. Выход датчика

1 фазы напряжения через генератор 2 напряжения ступенчатой формы и через . пороговый элемент 3 и блок сравнения

4 подключен соответственно к триггеру 6 и блоку совпадения 5, Выход блока фазирования подключен к управляемому генератору высокочастотных имЖ пульсов. 3а счет включения сердечника трансформатора в моменты времени, соответствующие фазе сетевого напряжения 90 эл. град. и 270 эл. град,, выбросы тока намагничивания отсутствуют. 4 щ

1462431

Изобретение относится к электро технике, в частности к регулированию напряжения и мощности электрических печей сопротивления, включаемых в

5 сеть через трансформатор с помощью в стр ечно-пар аллел ьных со единенных тиристоров.

Целью изобретения является повышение надежности регулятора за счет исключения бросков тока намагничивания при периодическом включении.

На фиг. 1 приведена функциональ ная схема предлагаемого устройства регулирования, на фиг. 2 — принци- 15 пиальная схема блока фазирования, :,на фиг. 3 и 4 — временные диаграммы,.

Устройство управления содержит датчик 1 фазы напряжения, вырабатыва ющий прямоугольные импульсы, перед- 20 ние фронты которых соответствуют положительному и отрицательному переходу сетевого напряжения через нуль, . и короткие импульсы в моменты .времени, соответствующие фазе сетевого напряжения 90 и 270 эл. град., гене-! ратор 2 напряжения ступенчатой формы, пороговый элемент 3, элемент 4 сравнения, блок 5 совпадения, триггер 6, блок 7 фазирования,, управля- 30, емый генератор 8 высокочастотных им пульсов и усилитель 9 импульсов„

Электрическая схема блока 7 фазирования имеет четырехвходовые элементы 4И-НЕ 10-12, трехвходовые элементы ЗИ-НЕ 13 и 14, триггеры 15 19 элементы НЕ 20-22, формирователи 23"

26 импульсов по фронту входного сигнала, двухвходовые элементы 27 -29 и элементы 2ИЛИ 30, 40

На представленных диаграммах напряжения (фиг. 3 и 4) напряжения на элементах схемы имеют индекс этого элемента, так Urq - напряжение на эпементе 16. 45

С первого выхода датчика 1 фазы напряжения прямоугольные импульсы, передний фронт которых соответствует отрицательному переходу сетевого напряжения через нуль, поступают на вход генератора 2 напряжения ступенчатой формы, синхронизируя его с частотой питающей сети, и третий вход блока 7 фазнрования, С выхода генератора 2 напряжения ступенчатой формы напряжение поступает на вход порогового элемента 3 и на один из двух входов элемента 4 сравнения, на другой вход которого поступает напряжение задания, С выхода элемента

4 сравнения сигнал поступает на один из двух входов блока 5 совпадения, второй вход которой совместно с вторым входом блока 7 фазирования подключены к второму выходу датчика 1 фазы напряжения. Сигнал с выхода блока 5 совпадения поступает на четвертый вход блока 7 фазирования и один из двух входов триггера 6, на второй вход которого поступает сигнал с выхода порогового элемента 3, выход триггера 6 подключен к пятому входу блока ? фазирования, первый и шестой входы которого соединены соответственно с четвертым и третьим входами датчика 1 фазы напряжения, а выход управляет работой генератора 8 высокочастотных импульсов, с выхода которого импульсы поступают на вход усилителя 9 импульсов.

Устройство управления работает следующим образом, Допустим, что в момент времени (см. фиг. 4) срабатывает пороговый элемент 3 и устанавливает триггер 6 в единичное состояние, который разрешает работу усилителя 9 импульсов. Блок 7 фаэирования выдает этот сиг нал в момент прихода ко р от ко ro импульса с третьего выхода датчика 1 фазы напряжения (момент 1 ), соответствующего фазе сетевого напряжения ?70 эл, град. При равенстве ступенчатого напряжения и напряжения задания (момент t ) срабатывает эле,мент 4 сравнения и прямоугольный импульс, передний фронт которого соответствует положительному переходу сетевого напряжения через нуль, с второго выхода датчика 1 фазы напряжения через блок 5 совпадения проходит на вход установки нуля триггера 6 и на второй вход блока 7 фазирования. °

Триггер 6 устанавливается в нулевое состояние и запрещает работу управляемого генератора 8 высокочастотных импульсов, с выхода которого импульсы не поступают на вход усилителя 9 импульсов (момент t<) .В момент времени t на вход блока 7.фазирования поступает импульс с фазовым углом

270 эл. град. и на выходе появляется кратковременный сигнал, разрешающий работу усилителя 9 импульсов.

В момент времени t на выходе триггера 6 появляется сигнал, разрешающий работу усилителя 9 импульсов, з 14 а на выходе блока 7 фазирования этот сигнал появляется в момент времени при поступлении импульса с четвер того выхода датчика 1 фазы напряжения с фазовым углом 90 эл. град.

В момент времени t триггер 6 ус8 танавливается в нулевое состояние, запрещая работу усилителя 9 импульсов, а на выходе блока 7 фазирования этот сигнал появляется после прихода импульса с фазовым углом 270 эл.град. с третьего выхода датчика 1 фазы напряжения (момент t>). После прихода очередного оимпульса с фазовым углом 90 эл.град. (момент t .) на Выходе блока 7 фазирования появляется кратковременный сигнал, разрешающий . работу усилителя 9 импульсов, Таким образом, блок 7 фазирования формирует угол задержки момента вклЮ чения.усилителя 9 импульсов в первом периоде каждого интервала включенного состояния поочередно величи,ной 90 и 270 эл.град. (моменты и с7 1 12) > Я ПО сле ОКОНЧЯния ИитерВЯЛЯ включенного состояния кратковременно повторно включает усилитель 9 им.пульсов с задержкой момента повторного включения на 90 эл. град. относительно последнего момента перехода напряжения питающей сети через нуль . на интервале включенного состояния (моменты 5 Э 1109 )43) Ф - °

Схема фазировакия работает следующим образом.

Предположим, что в момент, времени t! (см. фиг. 4 и 5). пороговый элемент 3 устакавливает триггер 6 в единичное состояние, с выхода которого . уровень "1" поступает на третий вход первого элемента 4И-НЕ 10 и на вторые входы второго элемента 4И-НЕ ll u первого элемента 2И-НЕ 27. В момент с приходом импульса с фазовым углом 270 эл. град. одновременно на всех входах первого элемента 4И-НЕ

10 устанавливается высокий логический уровень. Короткий импульс с вьтхода первого элемента 4И-НЕ 10 (U на фиг. 4) устанавливает первый триггер

15 в нулевое состояние ° При этом на выходе элемента 2ИЛИ 30 появляется уровень "1""разрешающий работу усилителя 9 импульсов с фазовым углом

270 эл. град. При равенстве напряжения ступенчатой формы и напряжения задания U (см. фиг. 4) срабатывает элемент 4 сравнения и прямоугольный

6243) импульс с второго выхода датчика 1 фазы напряжения через блок 5 совпадения устанавливает триггер б в нуле5 вое состояние а первый триггер 15

Э в единичное состояние (момент t9) . по "ледний запрещает работу усилителя

9 импульсов. Одновременно с этим короткий импульс с выхода первого формирователя 23 импульсов по фронту входного сигнала устанавливает второй триггер 16 в единичное состояние.

В момент времени t одновременно ка всех входах первого элемента ЗИ-НЕ

15 13 устанавливается уровень "1", поступающий с первого и третьего выходов датчика 1 фазы напряжения и с выхода второго триггера 16. На выходе первого элемента ЗИ-НЕ 13 появляется

2р уровень 0, который поступает на вход второго формирователя 24 импульсов по фронту входного сигнала и ня первый вход второго элемента

2И-НЕ ?8, на второй вход которого

25 поступает высокий логический уровень с выхода первого триггера 15. Сигнал с выхода второго элемента 2И-НЕ 28 поступает на первый вход элемента

2ИЛИ 30, с выхода которого высокий

30 логический уровень разрешает работу усилителя 9 импульсов с фазовым углом 270 эл. град. В момент и первый элемент ЗИ-НЕ 13 закрывается уровнем

"0", поступающим е первого и третьеГО ВыхОДОВ ДатчикЯ 1 фЯзы НЯпряже ния, и на его выходе устанавливается уровень ."1". При этом сигнал с выхода элемента 2ИЛИ 30 запрещает работу усилителя 9 импульсов, а второй

4р формирователь 24 импульсов по фронту входного сигнала своим коротким импульсом возвращает второй и третий

- триггеры 16 и 17 в нулевое состояние.

45 В момект tz пороговый элемент 3 устанавливает триггер 6 в единичное т состояние, а в момент t уровень "!" устанавливается одновременно на всех входах второго элемента 4И-HE 11, бр поступающий с второго и четвертого выходов датчика 1 фазы напряжения, с выхода триггера 6 и с инверсного выхода третьего триггера 17. На выходе второго элемента 4И-НЕ 11 появляется

56 короткий импульс, который инвертируется вторым элементом НЕ 21, устанавливает пятый триггер 19 в нулевое состояние. Сигнал с выхода пятого триггера 19 поступает на четвертый

5 14 вход третьего элемента 4И-HF. 12 и на первый вход третьего элемента 2И-HE

29, на второй вход которого поступает высокий логический уронень с выхода третьего элемента 4И-HF. 12. Сигнал с выхода третьего элемента 2И-HF. 28 поступает на второй вход элемента

2ИЛИ 30, с выхода которого высокий логический уровень р аз реш ает работу усилителя 9 импульсов с фаэовым углом

,90 эл. град. В момент первый эле мент 2И-HE 27 закрывается уровнем,, поступающим с выхода триггера 6 и на ! его выходе устанавливается уровень

; "1", а третий формирователь 25 им, пульсов по фронту входного сигнала, устанавливает четвертый триггер 18 в единичное состояние, с выхода которого BblcoKHH логический уровень по-! ступает на третий вход второго элемента ЗИ-HE 14 и третьего элемента ,,4И-НЕ 12. В момент t высокий логический уровень устанавливается одно, :временно на всех входах второго эле. мента ЗИ-НЕ 14, поступающий с первого и третьего выходов датчика 1 фазы напряжения и с выхода четвертого триггера 18. На ныходе второго элемента ЗИ-HE 14 появляется короткий импульс, который после инвертирова ния третьим элементом НЕ 22 устанавливает пятый триггер 19 в единичное состояние. С выхода пятого триггера

19 высокий логический уровень поступает на четвертый вход третьего элемента 4И-HE 12 и на первый вход третьего элемента 2И-HE 29, с выхода которого уровень "0" поступает на второй вход элемента 2ИЛИ 30, который запрещает работу усилителя 9 импульсов. В момент времени t îäío" временно на всех входах третьего элемента 4И-НЕ 12 устанавливается высокий логический уровень, поступающий с второго и четвертоro выходов датчика 1 фазы напряжения, с выхода четвертого и пятого триггеров 18 и 19.

На выходе третьего элемента 4И-HE 12 появляется уровень 0", который поступает на второй вход третьего элемента .2И-НЕ 29, с выхода которого высокий логический уровень поступает на второй вход элемента 2ИЛИ 30, который разрешает работу усилителя 9

62431 6 датчика 1 фазы напряжения и на его выходе устанавливается уровень

Элемент 2ИЛИ 30 запрещает работу

5 усилителя импульсов 9., а четвертый формирователь 26 импульсов по фронту входного сигнала коротким импульсом устанавливает четвертый триггер 18 в нулевое состояние, а третий триг 0 rep 17 — в единичное состояние.

Следующий цикл работы регулятора начинается с фазовым углом

270 эл.град, l5

26 импульсов с фазовым углом 90 эл.град.

В момент с третий элемент 4И-HE 12 закрывается уровнем "0", поступающим с второго и четвертого выходов

Использование нового узла - блока фазирования позволяет повысить надежность и энергетические показатели по сравнению с известным устройством, поскольку при включении трансформаторной нагрузки возникают выбросы тока намагничивания, которые могут вызывать ошибочные срабатывания систем защиты, приводить к повышенному нагреву трансформатора,, снижать коэффициент мощности питающей сети.

Формула изо брет ения

Устройство для управления тиристорным регулятором переменного напряжения с трансформаторной нагрузкой, содержащее датчик фазы напряжения с первым и вторым выходами коротких импульсон в моменты времени, соответствующие фазе сетевого напряжения

90 и 270 эл. град., генератор напряжения ступенчатой формы, один из выходов которого подключен к входу порогового элемента, а другой выход—

40 к одному из входов элемента сравнения, другой вход которого предназначен дпя подключения сигнала задания, триггер, один из входов которого подключен к выходу порогового элемента, а другой вход — к ныходу блоisa совпадения, один вход которого соединен с выходом блока сравнения, усилитель импульсов„ вход которого связан с выходом управляемого генератора высокочастотных импульсов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности регулятора эа счет исключения бросков тока намагничивания трансформатора при пери55 одическом включении, датчик фазы напряжения снабжен третьим и четвертым выходами прямоугольных импульсов, передние фронты которых соответствуют положительному и отрицательному пе реходам сетевого напряжения через нуль, и введен блок фазироваиия, первый, второй, третий и шестой входы которого подключены к первому, третьему, четвертому и второму входам датчика фазы напряжения, четвертый вход подключен к выходу блока совпадения, пятый вход — к выходу триггера, выход — к входу управляемо- 1О го генератора высокочастотных импульсов, вход генератора напряжения ступенчатой формы и другой вход блока совпадения подключены соответственно к четвертому и третьему выходам датчика фазы напряжения, при этом блок фазирования содержит пять В.-триггеров„три элемента 4И-НЕ, два элемента ЗИ-НЕ, три элемента 2И-НЕ, три элемента НЕ, четыре формирователя по фронту входного сигнала и элемент

2ИЛИ S-вход первого RS-триггера, три входа первого элемента 4И-НЕ, каждый из первых двух входов которого соединен с одним из входов первого и 25 второго элементов ЗИ-.НЕ, третий входс одним из входов второго элемента

4И-НЕ и первого элемента 2И-НЕ и два входа второго элемента 4И-НЕ, каждый из которых соединен с одним из вхо- 39 дов третьего элемента 4И-НЕ и является четвертым, третьим, шестым, пятым, первым и вторым входами блока

;фазирования, выход первого элемента .4И-НЕ через первый элемент НЕ подключен к R-входу первого R-триггера, выход которого подключен к первому входу второго элемента 2И-НЕ, выход которого подключен к первому входу элемента 2ИЛИ и через первый форми- 40 рователь, импульсов по фронту входно1462431

ro сигнала подключен к RS-входу второго RS-триггера, второй вход второго элемента 2И-НЕ, подключен к выходу первого элемента ЗИ-HE и к входу второго формирователя импульсов по фронту входного сигнала, выход которого подключен к R-входу второго и третьего RS-триггеров, выход второго

RS-триггера подключен к третьему входу первого элемента 31-НЕ, неинверсный выход третьего RS-триггера подключен к четвертому входу первого элемента 4И-НЕ, а инверсный выход— к четвертому входу второго элемента

4И-НЕ и к второму входу первого элемента 2И-НЕ, выход которого через третий формирователь импульсов по фронту входного сигнала подключен к

S-входу четвертого RS-триггера, выход которого подключен к третьему входу третьего элемента 4И-НЕ и второго элемента ЗИ-НЕ, выход которого через третий элемент НЕ подключен к

S-входу пятого Rs-триггера, R-вход которого через второй элемент НЕ подключен к выходу второго элемента

4И-НЕ, выход пятого RS-триггера подключен к одному из входов третьего элемента 2И-НЕ и к четвертому входу третьего элемента 4И-НЕ, выход которого подключен к второму входу третьего элемента 2И-НЕ и через четвертый формирователь импульсов по фронту входного сигнала подключен к

RS-входу третьего RS-триггера и к

R-входу четвертого Rs-триггера, вы- ход третьего элемента 2И-НЕ подключен к второму входу элемента

2ИЛИ, выход которого является выходом блока фазирования.

I462431! 462431

1 ;62431

Редактор 0, Спесивьгк:

Корректор С. 1 1екмар

Заказ 732/ "3

Типах 645

Подписное

В11КМЫ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 111-.35, Раушская най., д. 4/5

Производственно-издательский комаинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Иу, ;

Составитель О,Парфенова

Техред И.Ходанич