Система электропитания нагрузки Советский патент 1983 года по МПК H02J3/18 

ет

i а Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначе для повышения коэффициента мощности потребителей, имеющих резкопеременный характер потребления элект ческой энергии и может быть использ вано для создания устройств индивидуальной компенсации реактивной мощ чости. Известна система электропитания грузки, которая содержит встречнс-п раллельно включенные тиристоры соединённые через активную нагрузку с пита,. ющей сетью,датчик режима нагрузки,ус литель, генератор пилообразных импульсов синхронизированный сетью,фо мирователь импульсов управления ука занных тиристоров и секции конденса торных батарей, соединенных через встречно-параллельно включенные ристоры с той же сетью, датчик режи ма сети и блок управления указанным тиристорами 1J. Недостатком известной системы ав томатического управления регулятором переменного напряжения является невЫ сокий коэффициент мощности регулятора и невысокая надежность из-за низкой точности компенсации реактив ной мощности при ступенчатом регулировании реактивной мощности конденсаторными батареями и наличие двух раздельных каналов управления и двух обратных связей: по режиму сети и режиму назгрузки. Наиболее близкой к предлагаемой является система электропитания нагрузки, которая содержит регулятор переменного напряжения,включающий встречно-параллельно соединенные тиристоры, подключенные через акшивную нагрузку к питающей сети, датчик режима нагрузки, усилитель генератора пилообразных импульсов синхронизированных сетью, формирователь импульсов управления указанными тиристорами и источник реактивной мощности, включающий подключенные к той же сети конденсаторную батарею, катушку индуктивности,последовательно соединенную со встречно-параллельно соединенными тиристорами, датчик режима сети, усилитель генератор пилообразный импульсов син хронизированных сетью и формирователь импульсов управления указанными тиристорами f 2 , Известная система имеет ряд сущес венных недостатков: относительно низ кий коэффициент мощности регулятора переменного напряжения из-за невысокой точности компенсации реактивной мощности регулятора при наличии двух обратных связей по режиму .сети и режиму нагрузки; относительно невысокая надежность из-за сложности системы управления в целом при наличии управления по двум раздельным каналам; наличие высших гармоник в токе питающей сети при большой глубине регулирования источника реактивной мощности. Целью изобретения является повышение коээфициента мощности регулятора напряжения и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что система электропитания нагрузки, содержащая источник реактивной мощности, включающий конденсаторную батарею, катушку индуктивности, соединенную последовательно с встречно-включенными тиристорами, формирователь импульсов управления этими тиристорами, оегулятоо переменного напряжения,включающий встречно-параллельно соединенные тиристоры, подключенные к выводам для подключения к нагрузке, датчик режима нагрузки,подключенный к усилителю, генератор пилообразных импульсов синхронизированных сетью, соединенный с формирователем импульсов управления тиристорами регулятора напряжения,, снабжена генератором треугольных импульсов, синхронизированных сетью, выход которого соединен с первым входом формирователя импульсов управления тиристорами источника реактивной мощности, причем второй вход формирователя импульсов управления тиристорами источника реактивной мощности через усилитель соединен с выходом датчика режима нагрузки. На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы автоматического управления регулятором Переменного напряжения с повышенным коэффициентом мощности; на фиг. 2 - Диаграммы расположения управляющих импульсов и кривые токов регулятора переменного напряжения и индуктивности источника реактивной мощности в зависимости от управляющего сигнала. Система электропитания нагрузки соэдержит регулятор переменного напряжения включающий блок 1 тиристоров, который через активную нагрузку 2 подключен к сети, источник реактивной мощности, подключенный к той же сети, включающий конденсаторную батарею 3, параллельно которой через другой блок 4 тиристоров подсоединена катушка 5 индуктивности. Каждый из указанных тиристорных блоков 1 и 4 оборудован своим формирователем импульсов управления б и 7 соответственно, содержащим сравнивающий диод 8 и 9, транзистор 10, 11 и импульсный трансформатор 12 и 13, и имеющим два входа: синхронизирующий а, которым задается частота и начальная фаза импульсов управления тиристора.ми, и управляющий вход в, по которому осуществляется регулирование фазы импульсов управления, т.е. угла отпирания тиристоров d.. Вход а формирователя 6 соединен с выходом генератора 14 пилообразного напряжения, а вход а Формирова теля 7 с выходом .генератора 15 треугольных импульсов. Генератор 14 содержит транзистор 16, зарядное сопротивление 17 и времяэадающий конденсатор 18. Генератор .15 содержит ждущий мультивибратор, построенный на транзисторах 19 и 20, и интегратор, включающий транзистор 21 и интегрирующий конденсатор 22.Генераторы 14 и 15 импульсов синхронизированы сетью через диодный ограничитель 23,включающий понижающий трансформатор 24 и диодный мост 25. Блок регулирования выполнен в виде усилителя 26,со держащего транзистор 27, с датчиком 28 режима нагрузки на входе. Выход усилителя 26 соединен с управляющими входами в формирователей 6 и 7. - Система работает следующим образом. Пусть все блоки тиристоров 1 регулятора переменного напряжения, и тиристоров 4 источника реактивной мощности находятся под напряжением сети. На вход а формирователя б импульсов подаются с генератора 14 синхронизированные сетью пилообразные импульсы и , а на вход. формиро вателя 7 с генератора 15 синхронизированные сетью треугольные импульсы U. При этом ; импульсы 111, являются запирающими, а импульсы и„ отпирающими, что обеспечивается при менением в формирователях б и 7 транзисторов 10 и 11 разной проводимости, формируемый усилителем 26 управляющий сигнал М-л подается на входы в формирователей 6 и 7. При совпадении управляющего сигнала } с пилообразными U и треугольмьн 1И и. импульсами формируются импульсы управления , отрывакяаие тиристоры 1 и 4 (фиг. 2), при этом через тиристоры I протекает ток Л,а через тиристоры 4 токЗ, вызывающие потребление реактивной мощностиQpH.Qj . Диапазон изменения фазы импульсов формирователя б при сравнении на-; пряжения пилообразных импульсов Ц с напряжением управляющего сигнала и,. (Ui изменяется от О до ,,Q5() г составляет от О до1Г. При сравнении напряжения треугольных импульсов U с напряжением управляющего сигнала Cv , Прк значении ,5 и упахсоответствующему углу отпирания ( -R-/2, происходит поврот фазы импульсов фо мирователя7, и, в результате, диапазон изменения фазы импульсов формирователя 7 при изменении и от О до UVJJ Q составляет от О доTtji,Таким образом, дня каждого значения управляющего сигнала во всем диапазоне его изменения реактивные мощности регулятора переменного напряжения , катушки индуктивности 5 и кондексаторной батареи 3 принимают такие значения, что их алгебраическая сумма равна нулю, т.е.выполняется условие компенсации регулятора переменного напряжения, коэффициент мощности которого при зтом равен единице -. . 9р ь-% оРеактивные мощности Qp Qi, и Q. зависят от управляняцего сигнапа U,. Положим, что управляющий сигнал Uyc усилителя 26 отсутствует. При этом на вход а формирователя 6 с генератора 14 поступает запирающий пилообразный импульс Ц, в результате импульсы управления на входе формирователя б отсутствуют и тиристоры 1 регулятора переменного напряжения закрыты, т.е. потребляемая реактивная мощность регулятора переменного напряжения равна нулю. Одновременно на вход а формирователя 7 с генератора 15 поступает отпирающий треугольный импульс Uj, в результате импульсы управления формирователя 7 полностью открывают тиристоры 4.. При этом реактивная мощность катушки ийдуктивности 5Qi,равна максимальному значению и равна по абсолютной величине значению реактивной мощности QC конденсаторной батареи 3, следовательно, коэффициент мощности конденсаторной батареи 3,следовательно, коэффициент мощности регулятора пере.менного напряжения равен единице. В дальнейшей, при изменении нагрузки 2 поступает сигнал от датчика 28 режима нагрузки и через усилитель 26 управляющий сигнал воздействует на управляющий вход в формирователей импульсов б и 7. При совпадении управляющего сигнала и с синхронизирующими импульсами Ц и U формируются управляющие импульсы открывающие тиристоры i и 4 таким образом, что для . данного значения потребляемая реактивНсчя мощностьQ катушки индуктивности 5 источника реактивной мощности уменьшилась на величину потребляемой мощности ррегулятора переменного напряжения, следовательно, соблюдается условие компенсации регулятора. При дальнейшем увеличении управляй щего сигнала 0 , большем значении 0,5 , вызванному продолжающимся изменением режима нагрузки 2, происходит уменьшение потребляемой реактивной мощности регулятором переменного напряжения Qp. Одновременно с этим, благодаря пойороту фазы при oi ltrli импульсов управления, поступающих на тиристоры 4 с формировате ля 7, полученному при сравнении Ov с треугольным сигналом U.j / происходит увеличение потребляемой реактивной мощности Оь катушкой 5 индуктивности таким образом, что соблюдается условие компенсации регулятора переменного напряжения. Бл одаря тому, что угол отпирания тиристоров 4 во всем диапазоне изменения управляющего сигнала не превы MaeTJt/i, Состав высших гармоник в питающем токе сети значительно снисжен. Применение предлагаемой системы электропитания нагрузки позволяет повысить коэффициент мощности регулятора переменного напряжения с Кз 0,92 до ,0 путем повышения точности компенсации реактивной мощноети регулятора благодаря использованию одной обратной связи по режиму нагрузки, повысить надежность путем упрощения управления и снизить состав высших гармоник в токе сети.эа„. счет уменьшения глубины регулирова- ния тиристоров источника реактивной мощности обеспечиваемой введеним треугольных импульсов.

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ НАГРУЗКИ, содержащая источник реактивной мощности, включающий конденсаторную батарею, катушку индуктивности, ,соединенную последовательно с встречно-включенными тиристорами,формирователь импульсов управления этими тиристорами, регулятор переменного напряжения, включающий встречно-параллельно соединенные тиристоры, подключенные к выводам для подключения к нагрузке, датчик режима, нагрузки/ подключенный к усилителюргенёратор пялообразных импульсов, .синхронизированных сетью,соединенный с формирователем импульсов управления тиристорами регулятора напряжения,о т л в ч а ю- .щ а я с я тем, что, с целью повыаения коэффициента мощности регулятора напряжения и повышения надежности,она снабжена генератором треугольных импульсов, синхронизированных сетью, выход которого соединен с первым входом формирователя импульg сов управления тиристорами источника реактивной мощности, причем второй вход формирователя импульсов управления тиристорами источника реактивной мющности через усилитель соединен с выходс 4 датчика режкма нагрузки.

фиг. 2