Полупроводниковый регулятор напряжения для генераторов переменного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРС НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт. свид-ау (22)Заявлено 19.07.79 (21) 2798673/24-07 с присоединением заявки М— (23 ) Приоритет

Опубликовано 07.02.82. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 07.02.82: (S1)M. Кл.

Н 02 Р 9/30

Гоеударствеаы» квинтет

СССР ао аелзи изобретений

s открытки (53) УДК 621. 313. . 722 (088.8) „g H Мехова. (72) Авторы изобретения

В.И.Щеглов, А.С.Бондаренко, В.С.Буяков (71) Заявитель

Новосибирский институт инженеров водного транспорта(54) ПОЛУ(1РОВОДНИКОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ДЛЯ ГЕНЕРАТОРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для самовоэбуждения и стабилизации напряжения генераторов переменного тока.

Известен тиристорный регулятор напряжения, принцип действия которого основан на комйеисационном методе регулирования по отклонению регулируемой величины от заданного номинального значения tll.

Скважность импульсов системы управления и выходного каскада зави сит от .частоты вращения приводного двигателя и активно-индуктивной нагрузки генератора, что приводит к большим затруднениям для искусственной коммутации тиристоров, низкому качеству электроэнергии, дополнительным потерям мощности для гашения основного и вспомогательного тиристоров.

Наиболее близкий к предлагаемому полупроводниковый регулятор напряжения для генераторов переменного тока, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к якорной обмотке генератора, одна иэ вторичных обмоток включена на вход выпрямителя, с выхода которого получает питание блок .управления регулятора, другая вторичная обмотка через другой выпрямитель сое10 динена с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу триггера Шмитта, своим выходом соединенного со входом усилителя мощности, а третья вторичная обмотка через свой выпрямитель подключена ко входу измерительного элемента регулятора, и нагрузочный трансформатор возбуждения, вторичная обмотка которого через выпрямитель соединена ° с обмоткой возбуждения (2l.

Недостатками этого регулятора являются неудовлетворительное качество электроэнергии иэ-за значи

3 9041 тельного уменьшения тока в обмотке возбуждения генератора в отрицательный полупериод напряжения (тиристор работает при углах зажигания, близких к 180 ), и низкая устойчивость системы регулирования, так как коэффициент усиления системы по току очень велик.

Цель изобретения — повышение качества электроэнергии генератора 10 и надежности работы полупроводникового регулятора напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковый регулятор напряжения дополнительно введены два встречно-параллельно соединенных тиристора, включенных последовательно между якорной обмоткой генератора и первичной обмоткой на« грузачного трансформатора возбуждения, причем управляющие входы тиристоров соединены с выходом усилителя мощности, а выход измерительного элемента подключен одним выводом к выходу генератора пилообразного напряжения, а другим выводомк минусовой клемме выпрямителя блока управления.

На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема полупроводникового регулятора нацряжения для генераТоров переменного тока; на фиг. 2 — временые диаграммы напряжения работы узлов регулятора.

Полупроводниковый регулятор напряжения содержит понижающий трансформатор, первичная обмотка 1 которого подключена к статорной обмотке генератора 2, вторичная обмотка 3 соединена со входом выпрямителя 4. Выход выпрямителя 4 через фильтрующий конденсатор 5 связан с блоком управления и служит для его питания.

Вторичная обмотка 6 через выпрями Ц тель 7 подсоединена к блоку управления и предназначена для синхронизации его. Вторичная обмотка 8 через выпрямитель 9 имеет гальваническую связь с измерительным элементом, сос50 тоящим из резисторов 10"12, под" ключенных также к блоку управления. Блок управления полупроводниковым регулятором напряжения состоит из генератора пилообразного на пряжения, образованного транзистором

13, резисторами 14 и 15 и конденсатором 16. Вход генератора пилообразного напряжения связан с выхо8S 4 дом выпрямителя 7, а выход — со вхо« дом несимметричного триггера с эмиттерной . связью, выполненного на транзисторах 17 и 18. Выход транзистора 18 имеет гальваническую связь со входом усилителя мощности 19, состоящего из транзистора. Первич" ные обмотки импульсных трансформаторов 20 и 2! соединены параллельно между собой и подключены к источнику питания блока управления через переход эмиттер-коллектор усилителля 19 мощности. Вторичные обмотки импульсных трансформаторов 20 и 21 электрически связаны с переходами: управляющий электрод-катод встречнопараллельных тиристоров 22 и 23, которые подключены к статорным обмоткам генератора 2 через вервичную обмотку 24 нагрузочного трансформатора возбуждения, причем к первичной обмотке 24 подсоединена цепочка, состоящая из резистора 25 и конденсатора 26. Вторичная обмотка 27 через выпрямитель 28 электрически связана с обмоткой 29 возбуждения генератора 2 и диодом 30.

Регулятор работает следующим образом.

С обмотки 6 понижающего трансформатора синусоидальное напряжение

О.! (фиг. 2) подается на мостовой выпрямитель 7, где оно преобразуется в напряжение U> которое с частотой пульсации 100 Гц подается на базу транзистора 13 генератора пилообразного напряжения. Величина сопротивления резистора 14 подбирается такой,;чтобы транзистор 13 открывался в те моменты времени, когда напряжение Ор на базе приблизительно равно нулю. Напряжение U на конденсаторе 16 изменяется по пилообразному закону, т.е. в закрытом состоянии транзистора 13 конденсатор заряжается через резистор 15, а при открытом транзисторе 13 разряд про1!сходит почти мгновенно через переход эмиттер-коллектор, который в открытом состоянии транзистора имеет незначительное сопротивление. то пилообразное напряжение подается на вход формирователя импульсов, представляющего собой триггер Шмнтта, выполненный на транзисторах 17 и 18.

На базе т. анзистора происходит срав нение следующих сигналов: пилооб" разного напряжения Ug, постоянно

90418

Формула изобретения

5 положительного смещения Uc, через резистор 31 регулируемого отрицательного смещения О> через резис-. тор 12.

1.од воздействием большого положи- 5 тельного смещения 0 триггер находится в первом устойчивом положении, т.е. транзистор 17 акрыт, транзистор 18 открыт, соответственно, транзистор усилителя 19 мощности закрыт и управляющие импульсы U на управляющие электроды тиристоров

22 и 23 не поступают, тиристоры закрыты. Под воздействием постепенно возрастающего напряжения Ug положительное смещение на базе транзистора 17 уменьшается и в момент времени, когда Ц 0 +0, триггер скачком переходит во второе устойчивое состояние, т,е. транзистор 17 открывается, а транзистор 18 закрывается.

В этот момент времени тиристоры

22 и 23, получив импульсы 0 с трансформаторов 20 и 21, открываются и через первичную обмотку 24 нагруэоч- 25 ного трансформатора протекает ток.

На обмотку 29 возбуждения поступает питание в виде формы кривой двухполупериодного выпрямления через выпрямитель 28, генератор 2 увеличи- Э вает напряжение.

Регулятор приходит в исходное состояние в конце каждого полупериода напряжения, так как величина напря-жения 0 становится равной нулю, Таким образом, регулируя отрицательное смещение резистора 12, можно изменять угол залегания тиристоров, тем самым регулировать величину действующего значения напряжения на первичной обмотке 24 нагрузочного трансформатора, что влечет "a собой изме нение напряжения возбуждения Ой генератора и его линейного напряжения.

Допустим, что напряжение генератора 2 равно номинальному Он . Если под действием внешних возмущений напряжение генератора уменьшилось, то

50 сигнал через обратную связь, образованную первичной обмоткой 1, вторичной обмоткой 8 и выпрямителем 9 с измерительного элемента на резисторах 10-12 воздействует на триггер

Шмитта на транзисторах 17 и- 18 по-

55 сле сравнения напряжений U „ U „ Ug, А так как напряжение на базе транзистора 17 становится более отри5 6 цательным после сравнения сигналов, то выходные импульсы триггера, ко" торые являются управляющими для усилителя 19, имеют меньший угол задержки, значит усилитель мощности, работая также с меньшими углами задержки, открывает тиристоры в более ранние промежутки времени (каждый полупериод кривой тока) что при1 ,водит к возрастанию напряжения на обмотках 24 и 27 нагрузочного трансформатора. Следовательно, среднее значение тока возбуждения становится большим и достаточным по величине, чтобы напряжение генератора ста" ло равным номинальному и установился режим устойчивых автоколебаний..

Причем установившаяся статистическая ошибка системы не превышает

27. Он.

Полупроводниковый регулятор напряжения для генераторов переменного тока, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к якорной обмотке генератора, одна из вторичных обмоток включена на вход выпрямителя, выход которого подключен к блоку управления, вто рая вторичная обмотка подключена через другой выпрямитель на вход генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен ко входу триггера Шмитта, своим выходом соединенного со входом усилителя мощности, а третья вторичная обмотка через третий выпрямитель подключена ко входу измерительного элемента регулятора, и нагрузочный трансформатор возбуждения, вторичная обмотка которого через выпрямитель соединена с обмоткой возбуждения генератора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества электроэнергии и надежноети; дополнительно введены два встречно-параллельно соединенных тиристора, включенных последовательно между якорной обмоткой генератора и первичной обмоткой нагрузочного трансформатора возбуждения, причем управляющие входы тиристоров соединены с выходом усилителя мощности, а выход измерительного элемента подключен одним выводом к выходу генератора пилообразного напряжения, а другим выво7 дом " к минусовой клемме выпрямителя блока управления.

Источники информации> принятые во внимание при эксйертизе

Ф (I. Авторское свидетельство СССР

Ф 265230, кл. Н 02 Р 9/30, l968.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У. 2580730/07, кл. Н 02 P 9/30

l978.

904185

Составитель А.Гбловченко

Редактор А.Лежнина Техред E.Êàñòåëåâè÷ Корректор Н- 111выдкая

Заказ 163/46 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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