Трехфазный стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК G05F1/64 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть исполь зовано в качестве стабилизированного источника постоянного тока, нагружаемого на резкопеременные нагру ки и питающегося от сети со значительными кратковременными провалами (всплесками) напряжения. Известны трехфазные стабилизированные преобразователи переменного напряжения в постоянное, содержащие в качестве регулирующего органа управляемый выпрямитель fl Недостатком указанных преобразователей является низкое качество выпрямленного напряжения и небольшой коэффициент мощности из-за большого установочного угла управления. При .обеспечении коэффициента пульсаций в пределах 1-2% с помощью сглаживающих фильтров существенно ухудшаются динамические показатели преобразователей. Известны также трехфазные стабили зированные преобразователи переменного напряжения в постоянное, в которых регулирующий орган - встречнопараллельно включенные тиристоры установлен в фазах цепи переменного тока {2 . Недостатки данных преобразователе этого типа такие же, как и преобразо вателей с использованием в качестве регулирующего органа управляемых многофазных выпрямителей. Известны также трехфазные стабили зированные преобразователи переменного напряжения в постоянное, в кото рых в качестве регулирующего органа используется широтно-импульсный преобразователь, установленный после не управляемого выпрямителя З}. Недостатком таких преобразовател является высокий уровень -трудноустранимых высокочастотных помех, генерируемых широтно-импульсным преобразователем в питающую сеть. Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный стабилизированный преобразователь переменного напр жения в постоянное, содержащий питаю щий трансформатор, первичная обмотк которого пофазно соединена с вторич ной обмоткой инверторного трансформатора, а к вторичной обмотке питаю дего трансформатора подключен неуправляег ий выпря штель, к выходу кот рого присоединен вход инвертора и, через сумматор и блок инвертировани сигнала управления, вход системы управления инвертором J. Недостатком известного преобразо вателя является ограниченный диапазон регулирования фазы напряжения инвертора по отношению к фазе напря жения питающего трансформатора. Это снижает надежность преобразователя из-за возможного опрокидывания инвертора, приводит к снижению коэффициента стабилизации и ухудшению технико-экономических показателей всей установки. Целью изобретения является повышение надежности, повышение коэффициента стабилизации и улучшение технико-экономических показателей. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном стабилизированном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем питающий трансформатор, первичная обмотка которого пофазно соединена с вторичной обмоткой инверторного трансформатора, а к вторичной обмотке питающего трансформатора подключен неуправляющий выпрямитель, к выходу которого подсоединен вход инвертора и, через сумматор и блок инвертирования сигнала управления, вход системы управления инвертором, в фазу инвертора включен дополнительно введенный датчик тока, выход которого через дополнительно введенные второй выпрямитель и пороговый элемент подключен к управляющим входам дополнительно введенных двух ключей, выполненных на транзисторах с разными типами проводимости, и к дополнительно введенному аналоговому запоминающему устройству, а выходы обоих ключей через диод подсоединены к входу системы управления инвертором, а через резистор - к общей шине преобразователя, при этом вход первого ключа подключен к положительному выводу дополнительно введенного источника смещения, а вход второго через дополнительно введенные аналоговое запоминающее устройство и усилитель подсоединен к входу систе г управления инвертором. На чертеже представлена схема трехфазного стабилизированного преобразователя переменного напряжения в постоянное. Преобразователь содержит питающий трансформатор 1, многофазный силовой неуправляемый выпрямитель 2, инверторный трансформатор 3, датчик 4 тока, инвертор 5, систему 6 управления инвертором, маломощный выпрямитель 7, пороговый элемент 8, ключи 9 и 10, диод 11, резистор 12, блок 13 инвертирования сигнала управления, сумматор 14, усилитель 15, аналоговое запоминаквдее устройство 1б. Устройство работает следующим образом. Фазное напряжение сети } подводится к первичной обмотке W, питающего трансформатора 1 и последовательно соединенной с ней вторичной обмотке W2P инверторного трансформатора 3 с напряжением УЙ Снимаемое с первичной обмотки питающего трансформатора 1 напряжение Ug подается через вторичную обмотку Wjj, питающего трансформатора на неуправляекий выпрямитель 2 и определяется как геометрическая сумма напряжений сети Uj и инвертора U

+2U,Uc cos 6

и

где В - УГОЛ между напряжениями

Uc и UH.

Инвертор 5 может питаться как с выхода выпрямителя 2, так и от отдельного источника. Фазовый угол G между напряжениями Uc и U, уста:навливается системой управления инвертором 6 в зависимости от разности между опорным напряжением Ugfj и выходным напряжением преобразователя и, устанавливаемой сумматором 14. При увеличении напряжения Ujj за счет уменьшения нагрузки или увеличения напряжения питающей сети увеличивается напряжение, подводимое через блок инвертирования сигнала 13 управления к системе.6 управления инвертором и возрастает угол 6, благодаря чему U уменьшается до исходной величины.

При значительных всплесках питающего напряжения U, характерных для автономных энергосистем, угол 6 может возрасти до таких величин, когда инвертор 5 может перейти в выпрямительный режим, вследствие чего на выходе преобразователя произойдет короткое замыкание и схема потеряет работоспособность. Для устранения такого явления необходимо ограничивать максимально возможный угол В граничным значением В..; Однако величина зависит от ряда факторов - нагрузки преобразователя, соотношения между напряжениями сети и инвертора и т.д. и измняется в диапазоне 90° Врр$180°.

С другой стороны, чем больше диапазон изменения В, тем выше коэффициент стабилизации напряжения Uj и меньше установленная мощность инвертора и всего преобразователя в целом. Поэтому при ограничении В значением соответственно возрастут технико-экономические показател преобразователя и снизится качество выходного напряжения.

Схема позволяет, с одной стороны регулировать величину Врр в зависимости от режима работы установки, с другой - автоматически ограничивает этот угол в случае аварийных режимов работы.

Датчик 4 тока контролирует ток инвертора. Сигнал датчика 4 выпрямляется маломощным выпрямителем 7 и подается на пороговый элемент 8. Если сигнал датчика превышает пороговый уровень срабатывания элемента 8, то последний создает на выходе высокий потенциал напряжения. Этот потенциал прикладывается к входам ключей 9 и 10. При этом ключи 9 и 10 выполняются таким образом, чтобы при выЛэком прикладываемом потенциале ключ 9 находился в открытом состоянии, а ключ 10 - в закрытом.

10 Такое выполнение ключей возможно на транзисторах разных типов проводимости с соответствующим выбором , рабочих точек или даже на одном электромагнитном реле с группой замыкающих и группой размыкающих контактов. При открытом ключе 9 и закрытом ключе 10 напряжение смещения поступает на катод диода 11 и поддерживает его в закрытом состоянии, благодаря чему режим стабилизации выходного напряжения преобразователя V . осуществляется так, если бы датчик тока 4 отсутствовал. В случае резкого увеличения питающего напряжения или 5 уменьшения нагрузки преобразователя угол В возрастает до значений, при которых ток инвертора снижается практически до нуля и он может пе-. рейти в выпрямительный режим.

При уменьшении тока инвертора

0 до уровня, определяющего режим, близкий к холостому ходу инвертора, сигнал, подаваемый с датчика 4 на пороговый элемент, снижается до величины, при которой пороговый

5 элемент 8 переходит в противоположное состояние. На его выходе создается низкий потенциал, который, прикладываясь к входам ключей 9 .и 10, изменяет их состояние. В результате ключ 9 запирается, а ключ 10 отпирается. Одновременно с выхода 8 низкий потенциал подается на аналоговое запоминающее устройство (АЗУ) . На АЗУ также подается сигнал, снимаемый с выхода блока 13 через усилитель 15. В момент подачи на вход АЗУ 16 низкого пртенциала с выхода элемента 8, аналоговый сигнал блока 13 и АЗУ запоминается и одновременно прикладывается через

0 открытый ключ 10 к катоду диода 11. Время запоминания АЗУ выбирается из. условия максимальной длительности предварительного режима работы преоб. разователя, определяемого по максимальному времени всплеска питающего напряжения при минимальной нагрузке последнего. Для автономных систем обычно это время не превышает 2-3 с. При открытом ключе 10 инвертор

0 будет работать в режиме, близком к холостому ходу, и любое дальнейшее уменьшение Uj приведет к открыванию диода 11 и ограничению напряжения, подаваемого на блок 6. В результате

5 не будет происходить возрастание 101 угла в, инвертор не с1вЬжет перейти в вцпрямительный режим и схема оста нется работоспособной. При исчеэновении провала питающего напряжения или снижении нагрузки сигнал рассогласования, подаваемый на узел 6, уменьшитЬя, уменьшится угол В и преобразователь выйдет из предварительного режима работы, а на выходе элемента 8 появится высокий потенциал. Применение описанного устройства позволяет более точно использовать.. диапазон регулирования угла В. Это, в свою очередь, {расширяет диапазон 1 изменения величины выхо;:|ного напря женин преобразователя U|, что дает возможность повысить коэффициент стабилизации. Более полное использование диапазона регулирования угла S позволяет при проектировании умвньшить величину выходного напряжения инвертора, его мощность, следовательно,технико-экономические показатели всего преобразователя. | Контроль за предаварийным состоянием повышает надежность преобразонательной установки.

ТРЕХФАЗНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАНEbSl ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий питактшй трансформатор, первичная обмотка которого пофазно соединена с вторичной обмоткой инверторного трансформатора, а к вторичной обМотке питающего трансформатора подключен неуправляемый выпрямитель, к выходу которого подсоединен вход инвертора и, через сумматор и блок инвертирования сигнала управления, вход систекв управления инвертором, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, повышения коэффициента стабилизации и улучшения технико-экономических показателей, в фазу инвертора включен дополнительно введенный датчик тока, выход которого через дополнительно введенные второй выпрямитель и пороговый элемент подключен к управляющем входам дополнительно введенных двух ключей, выполненных на транзисторах с разными типами проводимости, и к дополнительно введенному аналоговому запоминающему устройству, а выходы обоих ключей через диод подсоединены к входу систеь« управления инвертором, а через резистор - к оСйцей шине rfjpeобразователя, при этом вход первого ключа подключен к положительному выводу дополнительно введенного источника смещения, а вход второго через дополнительно введенные аналоговое запоминающее устройство и усилитель подсоединен к входу системы управления инверторам.