Способ параметрической стабилизации выходного напряжения управляемого компенсационного выпрямителя

 

Изобретение относится к электротехнике, в частотности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение качества стабилизации. Способ может быть реализован в любом компенсационном выпрямителе, у которого конденсаторы перезаряжаются токами нагрузки, и по своей сути является параметрическим. Для его реализации необходимо знать собственную частоту ω<SB POS="POST">о</SB> контура коммутации и угол управления α<SB POS="POST">у</SB>, при котором наблюдается эффект стабилизации выпрямленного напряжения. Каждой частоте ω<SB POS="POST">о</SB> соответствует только одно значение угла α<SB POS="POST">у</SB>, при котором выпрямитель будет стабилизирующим. Угол управления определяется аналитически с учетом схемного коэффициента S<SB POS="POST">к</SB>. Физическое объяснение способа - пропорциональная зависимость между током нагрузки и коммутирующим напряжением. 7 з.п.ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s<)s G 05 F 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4666841/07 (22) 27.03.89 (46) 15,08.91, Бюл, N 30 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.С,Бойко и В.В.Бойко (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) Чиженко И.М. и др. Основы преобразовательной техники, М,: "Высшая школа", 1974, с. 107.

Справочник по преобразовательной технике/ Под ред. И.М.Чиженко, Киев, "Техника", 1978, с. 73-74, (54) СПОСОБ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

УПРАВЛЯЕМОГО КОМПЕНСАЦИОННОГО

ВЫПРЯМИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехниИзобретение относитСя к электротехнике и предназначено для использования при реализации электроснабжения энергоемких потребителей постоянного тока, например, в черной металлургии при прокатном производстве или в горнодобывающей промышленностии.

Цель — повышение качества стабилизации, На фиг.1-6 представлены принципиальные электрические схемы устройства, в которых может быть реализован описываемый способ параметрической стабилизации, в частности, схема трехфазного компенсационного выпрямителя (см, фиг.1), шестифазного каскадного компенсационного выпрямителя (см. фиг.2), шестифазного нулевого компенсацион ного выпрямителя (см.

„„, Я „„1670682 А1 ке, в частности к источникам вторичного эл ктропитания радиоэлектронной аппаратуры, Цель — повышение качества стабилизации. Способ может быть реализован в любом компенсационном выпрямителе, у которого конденсаторы перезаряжаются токами нагрузки, и по своеи сути является параметрическим. Для его реализации необходимо знать собственную частоту

ok контура коммутации и угол управления аУ, при котором наблюдается эффект стабилизации выпрямленного напряжения, Каждой частоте м соответствует только одно значение угла ау, при котором выпрямитель будет стабилизирующим. Угол управления определяется аналитически с учетом схемного коэффициента S<. Физическое объяснение способа — пропорциональная зависимость между током нагрузки и коммутирующим напряжением. 7 з,п, ф-лы, 6 ил. фиг.3), двенадцатифазного каскадного компенсационного выпрямителя (см. фиг.4), двенадцатифазного нулевого компенсационного выпрямителя (см. фиг.5) и двадцатичетырехфазного каскадного компенсационного выпрямителя (см, фиг.6).

Компенсационные выпрямители содержат трехфазные трансформаторы 1 (фиг. 13), 1.1, 1.2 (фиг.5, 6), 1.1-1,4 (фиг.6), группы силовых тиристоров (вентилей) 2 (фиг.1), 2,1, 2.2 (фиг.2, 3), 2,1-2,4 (фиг.4, 5), 2.1-2.8 (фиг.6), конденсаторные батареи 3 (фиг.1-6), трехфаэные уравнительные реакторы 4 (фиг.1, 3, 5), двухфазные уравнительныв реакторы 5 (фиг,3), 5.1, 5.2 (фиг.4).

В схеме компенсационного выпрямителя (см.фиг.1) имеет место последовательное

1670682

1 2

I„= — - —

3 3 (6) (2) 2

О » 2 1» Ь

2Х вЂ” + —— (1 (2 3(Лс 3(Лс

= 3 Е cos(V+z/r) или

2 °

2Х d iK+ 2iK ГЗЕ

3 (лс

55 (8) x cos (V + rji) т- --—

3 со, включение группы силовых тиристоров 2 со вторичными обмотками трансформатора 1 и трехфаэным уравнительным реактором 4, а также параллельное включение конденсаторов батареи 3 на выходах группы силовых 5 тиристоров 2. Аналогичные функциональные соединения выполнены и R схамах компенсационных выпрямителей на фиг.2-6. В схеме компенсационного выпрямителя (см. фиг,З) двухфазный уравнительный реактор 10

5 включен между общими выводами вторичных обмоток трансформатора 1. Подобным же образом произведено включение данного реактора в схемах компенсационных выпрямителей на фиг,4-6. 15

Способ реализуется следующим образом.

В схемах компенсационных выпрямителей контур коммутации одинаков и включает в себя две фазы вторичной обмотки 20

-трансформатора, например А и С с ЭДС д и

Ic, два вентиля, например. с токами д и ic u фазу конденсаторной батареи, например, с емкостью Ссд.

Для указанного контура коммутации 25 можно записать следующее уравнение;! д — X — 1с+ Х вЂ” Ос (Сд) =О, d1ä d ic (1) 30 где Х вЂ” индуктивное сопротивление фазы в контуре одиночной коммутации, приведенное ко вторичной обмотке трансформатора.

Ток IA вступающего в работу вентиля является током коммутации 1», т.е. IA = IK, a ток выходящего иэ работы вентиля !с = 4-1» (la — выпрямленный ток). С учетом этого уравнение (1) принимает следующий вид: 40

2 Х вЂ” — Ос (сд ) = 1д — 1с .

d IK

d V

В качестве условного начала отсчета вы- 45 бираем начало коммутации при переходе от тока 1с к току IA. Систему трехфазных питающих напряжений представим как

1д = Fmsin (Ч+ 30 + ф), в =- Emsin (V — 90О+ ф), (3) с = Emsln (V+ 150 + ф), где Ел — амплитуда вторичного фаэного напряжения трансформатора;

« — начальная фаза напряжения в момент включения вентиля, Использование выражений (3) позволяет записать для контура коммутации, что

2Х вЂ”,у — Uc (сд ) = « 3 Егп sin (Ч + ф) )

<1 к (4) Напряжение U фазы конденсаторов с емкостью С при включении их в треугольник связано с током 1с следующим соотношением:

1v

Uñ,=;,— f iк,d V + Uñ,(О) (5) о где и- круговая частота.

Во внекоммутационный промежуток времени через конденсаторы протекает часть тока нагрузки. В период коммутации на этот ток накладывается составляющая тока коммутации. Во всех рассматриваемых схемах в период коммутации

Используя (5) и (6), уравнение (4) запишем в следующем виде: — U (о) =УЗ Егпsin (Ч+ф) B этом выражении под т подразумевается угол управления ау, обеспечиваемый системой управления, если выпрямитель выполнен на управляемых вентилях, или свободно устанавливающийся опережающий угол регулирования а в неуправляемом выпрямителе . Так как углы регулирования и управления в компенсационном выпрямителе опережающие, то их следует подставлять в (7) со знаком минус.

Продифференцируем (7), и при этом получим, что

1670682

Решение этого неоднородного дифференциального уравнения относительно 1„ состоит иэ общего решения и двух частных, Определим корни характеристического уравнения из следующих выражений: 5 г в о ак 2 к

2NL — "+ —" =О, г 3С0, 10

2cuL p + =О, 2

3 и откуда

pi;2 = ) =+1 —, (9)

Щ»

Зй) 1 С

Х»и» вЂ” — — у-+

2 - 7б а о я»

2 й4»

sin а„- — sin 2 мь»ау cos ау

О» «) О*

sin 2 îü* rz

4 СИоч

* — и о гтт = б . (10) где » = «)/314 (в схемах по фиг.1-6 1<шо»< 10);

1 " гасов <0 ое — 1 ) (1 + СОВ 2 (Осе С»у ) 50

S» = 4, 5 в трехфазном компенсационном выпрями»еле;

S» = 3 в шестифазном каскадном компенсацион ном вып рямителе;

Я» - 9 в шестифазном нулевом компенсационном выпрямителе;

S» = 6 в двенадцатифазном каскадном компенсационном выпрямителе, где гав тг /3 L C — собственная частота контура коммутации, зависящая от -индук- 20 тивности фазы в контуре одино ной коммутации и С-емкости фазы батареи коммутирующих конденсаторов, включенных в треугольник.

Исследованиями установлено, что кажча дому значению собственной частоты й)ь контура коммутации при схемном коэффициенте S» соответствует только одно значение угла управления ау, при котором наблюдается эффект стабилизации выпрямленного напряжения. Это значение ау можно определить из следующего выражения:

$» = 18 в двенадцатифазном нулевом компенсационном выпрямителе;

S» = 12 в двадцатичетырехфазном каскадном компенсационном выпрямителе.

Таким образом, предлагаемый способ параметрической стабилизации выпрямленного напряжения характеризуется простотой, поскольку его реализация в различных преобразователях заключается лишь в сочетании собственной частоты ьо контура коммутации с фиксированным значением угла управления ау, При этом стабилизация является внутренним свойством выпрямителя.

8 режиме стабилизации угол коммутации у =2ау, причем при изменении вы- прямленного тока в широких пределах величина угла коммутации остается неизменной, Из этого следует, что режиму стабилизации свойственны высокие энергетические показатели выпрямителя, потому что последний разгружен от реактивных токов.

Его коэффициент мощности близок к единице, так как в управляемых компенсационных выпрямителях

p = ау — l2 .

Физическое объяснение данного способа стабилизации — и ропорциональная зависимость между током нагрузки и коммутирующим напряжением, Если учесть, что указанное напряжение создается токами нагрузки, можно сделать вывод, что предлагаемый способ стабилизации является практически безынерционным.

Формула изобретения

1. Способ параметрической стабилизации выходного напряжения управляемого компенсационного выпрямителя, заключающийся во взаимосвязанном выборе собственной частоты во контура коммутации и угла управления ау силовых тиристоров, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации, значения о)ь и а„выбирают с учетом схемного коэффициента S,,,определяемого компенсационного выпрямителя из соотношения.

2 г .»т а

Х» й) о» -,.— — + 5» 2

sin ау sin 2 «)г»» ау Cos Oy

2 в»

2 +

Х» (во* — 1 )

*ау — 1) о*(«у;»» 1 ) з1п 2 вб»» — — sin ay =О, 4 «)о»

1670682 где 0+ = й)ь/314; в.= +1/3 1. С

Puz. 2

2 049 с05 (lyg1 — сов 2 о а ly) — ? 910 ууу 5lyy 2 в, ° (ly

"° = — — --- --z1 4 4 (() 0 ° — 1 ) (1 + с О Я 2 039 (1У ) 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для связи собственной частоты в, контура коммутации с индуктивностью L фазы в контуре одиночной коммутации и емкостью С фазы батареи коммутирующих конденсаторов при включении их в треугольник используют соотношение

3, Способ по п,1, отличающийся тем, что для трехфазного компенсационного выпрямителя принимают S» = 4,5.

4, Способ по п,1, отличающийся тем, что для шестифазного каскадного компенсационного выпрямителя принимают

S» =3.

5, Способ по п.1, отличающийся тем, что для шестифазного нулевого компенсационного выпрямителя принимают

5»=9, 6, Способ по п.1, отличающийся тем, что для двенадцатифаэного каскадного компенсационного выпрямителя принимают Я» =6

7. Способ поп1,отличающийся тем, что для двенадцатифазного нулевого компенсационного выпрямителя принимают S»=18, 8, Способ по п1, о т л и ч а ю щи йс я тем, что для двенадцатичетырехфазного каскадного компенсационного выпрямителя принимают $» = 12, 1670682

1670682

1670682

Составитель Л.Морозов

Редактор В.Фельдман Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Заказ 2752 Тираж 445 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Способ параметрической стабилизации выходного напряжения управляемого компенсационного выпрямителя Способ параметрической стабилизации выходного напряжения управляемого компенсационного выпрямителя Способ параметрической стабилизации выходного напряжения управляемого компенсационного выпрямителя Способ параметрической стабилизации выходного напряжения управляемого компенсационного выпрямителя Способ параметрической стабилизации выходного напряжения управляемого компенсационного выпрямителя Способ параметрической стабилизации выходного напряжения управляемого компенсационного выпрямителя Способ параметрической стабилизации выходного напряжения управляемого компенсационного выпрямителя 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в системах управления и электропитания вакуумно-физического оборудования, в частности для управления и электропитания магниторазрядных насосов

Изобретение относится к источникам питания постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в аналого-цифровых вычислительных устройствах

Изобретение относится к электротехнике , в частности к промьшшенности средств связи, может быть использовано при построении источников вторичного электропитания автономной тел евизионной аппаратуры

Изобретение относится к электронике, а именно к источникам стабильного и температурно-независимого напряжения постоянного тока, и может быть использовано в качестве источника опорного напряжения при построении аналоговых интегральных схем (ИС), например, операционных усилителей, усилителей мощности, ИС драйверов двигателей, аналого-цифровых преобразователей (АЦП), цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) и т.п

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам формирования опорного напряжения, и может быть использовано при создании малошумящих источников стабильного напряжения постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам формирования опорного напряжения, и может быть использовано при создании малошумящих источников стабильного напряжения постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам формирования опорного напряжения, и может быть использовано при создании источников стабильного и температурно-независимого напряжения постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам формирования опорного напряжения, и может быть использовано при создании источников стабильного и температурно-независимого напряжения постоянного тока

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры

Изобретение относится к электротехнике , в частности к вторичным источникам питания
Наверх