Способ управления преобразователем на ключевых элементах с выходом на переменном токе и устройство для его осуществления

 

° ° . о и и с А н:М

И ЗОБ Р ЕТЕН И Я. (»)682992

Со)оз Соеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.76 (21) 2306275/24-07 (51) M Кч г

Н 02Р 13/16 с присоединением заявки № 2307781/24-07

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30.08.79 (53) УДК 621.316. .722(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

С. П. Лохов, М. В. Гельман и В. Я. Боос

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА

КЛЮЧЕВЫХ ЭЛЕМЕНТАХ С ВЫХОДОМ НА ПЕРЕМЕННОМ

ТОКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях электрической энергии на ключевых элементах с нагрузкой, включенной через трансформатор, например в автономных инверторах, регуляторах переменного напряжения.

Известен способ управления преобразователем на ключевых элементах в функции постоянной составляющей тока первичной 10 обмотки трансформатора (1). Недостатками этого способа являются низкая чувствительность реакции на насыщение трансформ Topa при работе на линейную нагрузку на вторичной стороне трансформатора и от- (: сутствие реакции при работе на нелиней ую нагрузку, что снижает надежность и энергетические показатели.

Цель изобретения — повышение надсж- 2о ности и энергетических показателей. Это достигается тем, что по предлагаемому способу в качестве параметров, характеризующих положительную и отрицательную полуволны тока первичной цепи, используют мгновенное значение тока в первичной цепи в моменты перехода выходного напряжения через нуль, а из тока первичной цепи трансформатора дополнительно вычитают приведенное значение тока вторичной цепи. 30

При этом чувствительность реакции на насыщение трансформатора повышается, поскольку ток намагничивания достигает максимальных значений в моменты перехода через нуль выходного напряжения, когда значения тока нагрузки малы. Вычитание приведенных значений вторичного тока позволяет почти полностью исключить его влияние на измеренные значения тока намагничивания.

На фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего предложенный способ управления; на фиг. 2 — временные диаграммы при активной линейной нагрузке и некотором насьпцении трансформатора: а — напряжения сети, б — напряжения на трансформаторе, и — тока нагрузки, г — тока намагничивания, д — первичного тока трансформатора, е — амплитуд первичного тока в моменты нулевых значений напряжения на трансформаторе; на фиг. 3 — то же, при активной линейной нагрузке и отсутствии насыщения трансформатора; на фиг. 4— то же, при нелинейной активной нагрузке типа однополупериодный выпрямитель и некотором насыщении трансформатора; на фиг. 5 — то же, при нелинейной активной нагрузке типа однополупериодный выпрямитель и отсутствии насыщения трансформатора.

682992

Устройство (см. фиг, 1) содержит тиристоры 1 и 2, трансформатор 3 с перви шой обмоткой 4, нагрузку 5, блоки 6 и 7 фазового управления, резисторы 8 и 9, регулирующий блок 10, фазочувствительный детектор 11 и трансформатор 12 тока.

Способ управления поясняется на примере работы регулятора переменного напряжения, но сущность процессов не изменяется и при подключении трансформатора к другим видам преобразователей на ключевых элементах. При линейной нагрузке и несимметрии включающих импульсов происходит одностороннее насыщение сердечника трансформатора, и ток намагничивания (см. фиг. 2,г) резко возрастает, приобретая несимметричную относительно оси времени форму, Максимальное значение тока намагничивания приходится на момент перехода напряжения сети через нуль только в одном направлении (на фиг. 2,г это переход от положительных значений к отрицательным) . Ток первичной обмотки трансформатора (см. фиг. 2, д), равный сумме тока намагничивания и приведенного тока нагрузки (см. фиг. 2, в), также приобретает несимметричную форму. Так же, как и в кривой тока намагничивания, в кривой первичного тока появляется большая разница в значениях, особенно для моментов перехода напряжения сети через нуль, Измерив амплитуды первичного тока в моменты перехода напряжения сети через нуль, получают токовые сигналы (см, фиг. 2,е), содержащие постоянную составляющую, которую используют для устранения несимметрии импульсов. Несимметрию включающих импульсов изменяют до тех пор, пока ток намагничивания (см. фиг. З,г) и, соответственно, первичный ток (см. фиг. З,д) не примут симметричную относительно оси времени форму. При этом трансформатор выходит из состояния насыщения.

При вычитании из первичного тока приведенных к первичной обмотке значений вторичного тока чувствительность реакции на насыщение трансформатора повышается.

При нелинейной нагрузке, например, типа однополупериодный выпрямитель трансформатор насыщен даже при симметрии включающих импульсов, и ток намагничивания (см. фиг. 4,г) имеет несимметричную относительно оси времени форму, Аналогично, измерив амплитуды первичного тока в моменты перехода напряжения сети через нуль, получают токовые сигналы (см. фиг. 4, е), которые используют для введения несимметрии включающих импульсов так, что ток намагничивания приобретает симметричную форму (см. фиг. 5, г), а трансформатор выходит из состояния насыщения.

Способ позволяет использовать в качестве датчиков трансформаторы тока, несмот5

1О !

25, 0

45 ря на то, что среднее значение тока во вторичной обмотке всегда равно нулю.

В предлагаемом устройстве для осуществления способа измерение амплитуд первичного тока в моменты перехода напряжения через нуль производится фазочувствительным детектором 11, который подключен к датчику тока 12, выполненному в виде трансформатора тока. Сигнал с выхода детектора подается на вход автоматического регулирующего блока 10, который вырабатывает сигнал Буй на изменение несимметрии включающих импульсов, подаваемый на входы блоков 6 и 7 фазового управления. Включающие импульсы с выходов блоков 6 и 7 подаются на управляющие электроды тиристоров 1 и 2. Изменение несимметрии включающих импульсов происходит до тех пор, пока трансформатор 3 не выйдет из насыщения. Величина напряжения на нагрузке регулируется симметричным изменением включающих импульсов в функции напряжения управления U> p<, подаваемого через резисторы 8 и 9.

Формула изобретения

1, Способ управления преобразователем на ключевых элементах с выходом на переменном токе, включенным в первичную цепь трансформатора, путем периодической подачи управляющих импульсов на ключи с последующим измерением и сравнением параметров, характеризующих положительную и отрицательную полуволны тока первичной цепи, и изменением длительности и фазы управляющих импульсов, обеспечивающим нулевое значение разности указанных параметров, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и энергетических показателей, в качестве указанных параметров используют мгновенное значение тока в первичной цепи в моменты перехода выходного напряжения через нуль.

2. Способ по п. 1, отл ича ющий с я тем, что из тока первичной цепи трансформатора вычитают приведенное значение тока вторичной цепи.

3. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам через первичную обмотку трансформатора тока и тиристорные ключи, управляющие электроды которых соединены с выходами блоков фазового управления, подключенных своими входами к выходу регулирующего органа, а вторичная обмотка подключена к выходным выводам, отличающееся тем, что оно снабжено фазочувствительным детектором, входы которого связаны с входными выводами и вторичной обмоткой трансформатора тока, а выход соединен с входом регулирующего органа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

682992

1. Патент CIIIA Ме 3829794, кл. Н 02М

7/55, 1974.

ôèã. 1

682992

Фиг 7 фиг Z

Риг. 4

Составитель Л. Фуфыгин

Редактор А. Пейсоченко Техред А. Камышникова Корректор 3. Тарасова

Заказ 2120/16 Изд. М 496 Тираж 866 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2