Способ импульсно-фазового управления однофазным тиристорным регулятором с трансформаторной нагрузкой

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для импульсного и фазового управления регуляторами. Цель изобретения - повышение надежности и энергетических показателей особенно при работе с большими паузами между интервалами включенных состояний тиристоров. Способ заключается в том, что измеряют напряжение на тиристорах, интегрируют его и сравнивают с двумя пороговыми уровнями, включая при равенстве тиристоры, доформируют сигнал отключения, после чего увеличивают значения пороговых уровней. Это позволяет снизить ток намагничивания трансформаторной нагрузки перед отключением и повысить надежность и энергетические показатели. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 02 М 5/22

ГОСУДАРСТВЕН.<ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТ8У (21) 4474458(07 (22) 16.08,88 (46) 30,07.91, Бюл, М 28 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) С,П.Лохов (53) 621,314.27(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1138900, кл, Н 02 М 5/22, 1984. (54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО

УПРАВЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫМ ТИРИСТОРНЫМ РЕГУГ1ЯТОРОМ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ НАГРУЗКОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может. быть использовано для импульсИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для импульсного и импульсно-фазового регулирования напряжения в цепях первичных обмоток трансформаторов в сетях переменного напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности и энергетических показателей. особенно при работе с большими паузами между интервалами включенных состояний тиристоров.

На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг,2 и 3 — диаграммы сигналов его работы при синусоидальном и прямоугольно-несимметричном напряжении U< сети.

На фиг,1 показаны встречно-параллельно включенные тиристоры 1 в цепи трансформаторной нагрузки 2 и сети переменного напряжения 0с. Параллельно

„„Я „„1667209 А1 ного и фазового управления регуляторами.

Цель изобретения — повышение надежности и энергетических показателей, особенно при работе с большими паузами между интервалами включенных состояний тиристоров. Способ заключается в том, что измеряют напряжение на тиристорах, интегрируют его и сравнивают с двумя пороговыми уровнями, включая при равенстве тиристоры. доформируют сигнал отключения, после чего увеличивают значения пороговых уровней. Это позволяет снизить ток намагничивания трансформаторной нагрузки перед отключением и повысить надежность и энергетические показатели. 1 з,п. ф-лы, 3 ил. тиристорам подключен вход интегратора 3 на операционном усилителе 4 с интегриру-; ющим конденсатором 5 и резистором 6 в цепи обратной связи. Выход интегратора подключен к первым входам двухпорогово- 0

ro релейного элемента на двух операционных усилителях 7 и 8, выходы которых через Я динамические формирователи на инверто- Q рах 9 и 10 и конденсаторах 11 и 12 подклю- щ. чены к двум входам элементов И 13 и 14, выходы которых через выходные формирователи 15 и 16 импульсов связаны с управляющими выводами тиристоров. Источник

17 команд управления включением подключен к информационному входу D-триггера

18, вход синхронизации которого через формирователь 19 узких импульсов подключен к напряжению Uc. Выход триггера 18 подключен к входу управления ключа 20 непосредственно и через динамический

1667209 формирователь на конденсаторе 21, резисторе 22 и диоде 23 к третьим входам элементов И 13 и 14, К напряжению Ос подключен также вход пассивного интегратора на разделительном трансформаторе 5

24, регулируемом резисторе 25 и конденсаторе 26, выход интегратора подключен к амплитудному детектору на диодном мосте

27 и конденсаторе 28, Один вывод амплитудного лстсктора чсрсз кл оч подключсн к 10 общей точке. а другой через разделительный диод 29 — к sTopblM входам двухпорогового релейного элемента. К этим же входам через другой разделительный диод 30 подключен выход фазозадающего устройства 15 на потенциометре 31, При работе устройства в режиме импульсно-фазового регулирования диаграммы сигналов при разных формах напряжения сети имеют вид, представлен- 20 ный на фиг.2 и 3, где Ос — напряжение сети;

О, — напряжение на нагрузке;  — индукция в магнитопроводе трансформатора, которая от своего остаточного значения В в нулевой момент времени «=0 изменяется про- 25 порционально вольтсекундному интегралу ф,напряжения нагрузки:

B = В. + t«, ф,, ф, = / О. dt, 30 гле К вЂ” постоянный коэффициент, определяемый параметрами трансформатора;

U;.- напряжение на тиристорах

Ча фи .2 и 3 буквами а,б,в,...,м обозначены диаграммы напряжений в точках, по- 35 казанных на фиг.1. Так как примененный в схеме интегратор 3 инвертирующий, то сигнал в точке а на диаграмме а на фиг.2 и 3 показан с инверсией и соответствует вольтсекундному интегралу напряжения на тири- 40 сторах

1/ тир = д = (Отир «1t, о

На диаграмме О р пунктирной линией показано напряжение при постоянно от- 45 кл юченных тиристорах, на диаграмме а пунктирной линией показан вольтсекундный интеграл от этого напряжения при постоянно отключенных тиристорах, а прямоугольными пунктирными линиями — два 50 пороговых уровня переключения двух порогов релейного элемента.

При отключенном ключе 20 положение порогов срабатывания двухпорогового элемента и шиоина зоны между ними опреде- 55 ляются пстенциометром 31 ручной установки угла фазового регулирования, Режимы работы "Включено" и "Отключено" зависят от состояния "1" или "0" на третьих входах (точка л) элементов И 13 и 14. На диаграммах фиг.2 и 3 слева показан режим

"Включено" при малом угле фазового регулирования (эона между порогами на диаграмме а неширокая). Переключения операционных усилителей 7 и 8 (фиг.2 и Зб, д) происходят под действием сигнала напряжения а на выходе интегратора 3 в моменты достижения этим сигналом пороговых уровней. Эти моменты на диаграммах а выделены точками. Указанные переключения приводят к перезаряду конденсаторов 11 и

12 (фиг.2 и Зв, е) и формированию на выходах элементов И 13 и 14 и выходных формирователей 15 и 16 в данные моменты узких импульсов (фиг.2 и Зг, ж), включающих тиристоры 1, Команды включения-отключения (фиг.2 и Зи) с источника 17 поступает в случайный момент времени. На выходе триггера 18 эти команды синхронизируются с моментами перехода через нуль напряжения сети, что осуществляется подачей на вход синхронизации триггера 18 импульсов (фиг.2 и Зз) с формирователя 19, Синхронизированная с сетью команда на включениеоткпючение (фиг.2 и Зк) управляет ключом

20, На третьи входы элементов И 13 и 14 сигнал на включение поступает беэ задержки благодаря наличию диода 23, а спад на сигнал задерживается иэ-за наличия конденсатора 21 и воспринимается как "1" в течение 1-3 полупериодов после поступления команды на отключение.

На участке уровня "0" сигнала к ключ 20 замкнут и напряжение с конденсатора 28 (фиг.2 и Зм) через разделительный диод 29 поступает на вторые входы двухпорогового релейного элемента, расширяя зону между пороговыми уровнями (прямоугольные пунктирные линии на фиг.2 и За). На конденсаторе 26 формируется сигнал, пропорциональный интегралу напряжения сети, он выпрямляется диодным мостом 27 (на фиг.2 и Зм показано пунктирными линиями), а конденсатор 28 остается заряжен. ным до амплитуды этого сигнала. Резистор

25 позволяет один раэ точно вручную установить ширину эоны между пороговыми уровнями по размаху сигнала интеграла напряжения на тиристорах (фиг.2 и За) и сохранить это соотношение при дальнейших колебаниях напряжения сети. Как только сигнал на выходе триггера 18 принимает значение "1", ключ 20 размыкается и ширина зоны определяется сигналом потенциометра 31, т.е. восстанавливается первичное значение по команде на включение.

Характер изменения индукции показан на диаграмме В (фиг.2 и 3), При включенных тиристорах 1 к нагрузке 2 прикладывается

1667209 напряжение сети и индукция трансформатора изменяется согласно уравнению

t в=в.+к ; = о,а, 5 где ф — вольтсекундный интеграл напряжения сети.

Данное свойство позволяет на диаграмме индукции В построить пунктирными линиями (фиг.2 и 3) диаграмму желаемого изменения индукции после включения тиристоров и включить тиристоры в момент пересечения реальной (сплошная линия) и желаемой (пунктирная линия) кривых изменений индукций, что на диаграммах В (фиг.2 и 3) отмечено точкой. Высота смещения д средней линии вольтсекундного интеграла напряжения сети на диаграммах В равна величине смещения д одного порогового уровня на диаграммах а (фиг.2 и 3). Отмеченные на обоих диаграммах В и а точки пересечений также соответствуют друг другу.

Определить этот момент пересечения и включить тиристоры технически проще, контролируя только вольтсекундный интегпэл нлппяжения на тиристппэх (т.е по диаграмме а), чем два интеграла: напряжения на трансформаторе и напряжения сети (т,е. по точке пересечения диаграмм на кривых В на фиг.2 и 3). В моменты 1о, с1,... (фиг,2 и 3) 30 индукция в трансформаторе нагрузки 2 достигает экстремальных значений, заданием величины расширения зоны между порогами можно устанавливать ее желаемое значение. Если зону расширить до величины размаха вольтсекундного интеграла напряжения сети (как показано на фиг.2 и 3), то в моменты to, t> индукция принимает нулевые значения независимо от параметров трансформатора и нагрузки, а с учетом процессов 40 после этих моментов принимает нулевое значение за 1-3 полупериода. После этого установления сигнал вольтсекундного интеграла напряжения на тиристорах (диаграмма а) не содержит постоянной составляющей. Это дает возможность ввести в интегратор 3 резистор 6 в цепи обратной связи, который не позволяет дрейфовать интегратору около нулевого уровня. После этого пауза между включени- 1 ями может быть сколь угодно долгой, так как смещения выхода интегратора 3 не происходит благодаря самовыравнивающей обратной связи, а трансформатор размагничен и существует взаимно-однозначное соответствие остаточной индукции трансформатора (нулевая позиция) и смещения выхода интегратора (нулевое смещение), Таким образом, способ позволяет в режиме импульсно-фазового регулирования перед отключением устанавливать требуемое значение остаточной индукции в магнитопроводе трансформатора нагрузки при изменяемых параметрах нагрузки и трансформатора эа минимальное время и обеспечивать включение трансформатора без его насыщения при сколь угодно больших паузах между включениями. Это повышает надежность и энергетические показатели.

Способ целесообразно применять в режимах работы с большими паузами.

Формула изобретения

1, Способ импульсно-фазового управления однофазным тиристорным регулятором с трансформаторной нагрузкой, заключающийся в том, что формируют сигналы включения и отключения, измеряют напряжение на тиристорах и интегрируют его, определяют моменты включения тиристоров, для чего сравнивают полученное в результате интегрирования напряжение с двумя заданными . раэнополярными пороговыми уровнями, в момент сравнения с каждым из уровней формируют импульс управления соответствующим тиристором, отличающийся тем, что. с целью повышения надежности и энергетических показателей, особенно при работе с большими паузами между интервалами включенных состояний тиристоров, задают граничные значения пороговых уровней, фиксируют моменты начал полупериодов сетевого напряжения, после формирования сигнала включения с очередного зафиксированного момента начала полупериода начинают указаннОе определение моментов включения тиристоров и включают их, после формирования сигнала отключения с очередного зафиксированного момента начала полупериода сетевого напряжения увеличивают величины пороговых уровней до граничных значений и начинают отсчет заданного интервала времени, по окончании которого запрещают формирование импульсов управления тиристорами.

2, Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют напряжение сети, интегрируют его, фиксируют амплитудные значения интеграла разных знаков и устанавливают граничные значения пороговых уровней равными зафиксированным значениям интегралов.

1667209

Фиг l

1ч

1667209

Отел. / i XgXr4/ ;1

Составитель В.Миронов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Редактор А.Огар

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

Заказ 2531 Тираж 383 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская нэб., 4/5