Способ регулирования выходного напряжения преобразователя переменного напряжения в постоянное Советский патент 1986 года по МПК H02M7/145 

цатифг зное,, Другие концы обмоток 1324 объединены и подключены к вьшоду первичной обмотки согласуищего триггера. Другой вывод этой обмотки че- рез линейный дроссель подключен к объединенным выводам Т Порядок вкхтчения Т при переходных про-

цессах изменяется при изменении выходного напряжения При увеличении выходного напряжения следующим включается четвертый тиристор по отношению к первому работающему, а при уменьшения - предьиущей тиристор. 8ил.

Изобретение относится к области регулируемых выпрямителей и может быть использовано в установках, где требуется сочетание глубокого регулирования пульсирующего напряжения с сохране1шем его качества Целью является улучшение качества выходного напряжения при динамическ1пс режимах работы, определяемого путем уменьшения времени переход1-1ых процессов, и перерегулирования выходного напряжения,, Устройство содержит тиристоры (т) 1-12, подключенные к одним выходным обмоткам 13-24 преобразователя числа фаз из трехфазного в двенад-

Изобретение относится к регулируемым выпрямителям и может быть ис пользовано для управления: различными технологическими процессами и элект- ротехнологическими установками, особенно j где требуется сочетание глубокого регулирования пульсирующего напряжения с сохранением его качества. Целью изобретения является улучшение качества выходного напряжения при динамических режимах работы пу- тем уменьшения времени переходных процессов и перерегулирования выходного напряжения На фиг, 1 приведена схема преобразователя переменного напряжения в постоянное промежуточным умножением частоты в шесть раз (К 6); на фиг о 2 - временные диаграммы, поясняющие предложенный способ; на фиг, 3 кривые изменения выходного напряжения при известном фазовом регулировании; на фиг, 4 - то же, но при регулировании предложенным способом на фиг, 5 - схема преобразователя переменного напряжения в постоянное с промеясуточным умножением частоты в девять раз (Кп 9): на фиг, 6 - временные диаграммы, поясняюш,ие пред ложенный способ; на фиг. 7 - блоксхема системы управления; на фиг. 8 временные диаграммы, поясняющие прин цип ее действия В преобразователе (фиг, 1) входное 3 -фазное напряжение преобразуется в 12-фазное с помощью преобразов теля числа фаз (ПЧФ 3/12), Одни концы тиристоров 1-12 подключены к выходным обмоткам ПЧФ 3/12 13-24, а другие объединены и их общая точка через линейный дроссель 25 соединен с одним из выводов первичной обмотки согласующего трансформатора 26. Другой вьшод подключен к общей точке соединения выходных фаз ПЧФ 3/12. К вторичной обмотке согласующего трансформатора 26 подключен однофазный, вьтрямитель, выполненньй на диодах 27-30о Параллельно первичной обгмотке трансформатора 26 включен кон- денсатор 31, Примером осуществления предлагаемого способа является способ регулирования вькодного напряжения преобразователя переменного напряжения в постоянное по фиг, 1 при изменении выходного напряжения в пределах 0,5 Uj - Ujj , где 1 - максимальное выходное напряжение преобразователя. Такому изменению выходного на- пряжения соответствует изменение углов ос управления тиристорами в пределах 150-90° Пусть в статическом режиме, соответствующем углу управления тиристорами ОС 150 , каходую из выходных фаз ПЧФ 3/12 13-24 (фиг„ 2а) один раз за период напряжения питающей сети подключают с помощью тиристоров 1-12 к колебательному контуру, со- стоящему из линейного дросселя 25 и конденсатора 31 (фиг, ), При этом ток в линейном дросселе 25 равен сумме токов, протекаюпдах через тиристоры 1-12, и имеет вид, приведенный на фиг, 25 с указанием номера каждого тиристора в соответствии с фиг, 1 о В статическом режиме тиристоры включаются в порядке 1,2,3, 0,0,12. Пусть в момент t после выключе- ния тиристора 4 требуется увеличить значение выходного напряжения до максимального значения, которому соответствует : 90 . Для этого в момент времени t после N-ro тирнсто ра (в данном случае тиристора с номером 4) включает (N+3)4 тиристор (т.Во тиристор 7), у которого с 90 относительно питающей его фазы 17. Напряжение, прикладываемое к коле™ бательному контуру, увеличивается с 0,5 Ug до Ug (фиго 2с( ). При этом ток в дросселе 25 и в тиристорах 1-увеличивается, что ведет к увеличению выходного напряжения до Шц I Порядок включения последующих тиристоров соответствует статическому режиму работы, а их углы управлени также равны 90 „ Рассмотрим случай, когда в момен t - нужно уменьшить выходное напряже ние ,5 ,чему соответствует увеличение угла управления тири- сторами с 90 до 150 . Для этого в момент t после N-ro тиристора (в данном случае с тиристора с номером 10) включают (N-1)-й .т.е. тиристор 9), у которо тиристор го oi 150 относительно питающей его фазы 19. За время от .предшествующего включения тиристора 9 в момент tj до повторного включения при tg напряжение фазы 19 снизилось до требуемой величины, а угол управления при повторном включении стал равен 150 . Порядок включения следующих по ходу работы тиристоров соответ- ствует статическому режиму, а lix уг лы управления равны 150°о При этом ток в дросселе 25 и в тиристорах уменьшается, что ведет к уменьшению выходного.напряжения В рассмотренном примере после изменения порядка включения тиристоров дальнейшее изменение угла управления тиристорами не требуется. В случае изменения Uj на любую другую ве- личину, его окончательное значение после изменения порядка включения тиристоров устанавливается системой управления по известному способу регулирования На фиг о 3 приведены переходные характеристики изменения выходного напряжения при увеличении (а) и уменьшению (о) угла управления тири сторами при регулировании известным способом, принятым за прототип. Кривые 32 и 33 соответствуют изменению of на 45. а кривые 34 и 35 - на 60. 1 654 Время переходных процессов почти до стигает периода пepe reипoгo напряже™ ПИЯ питающей сети. Имеет место значительное перерегулирование выходпого напряжения. На фиг. 4 приведены аналогичные переходные характерестики изменения выходного напряжения при увеличении (а) и уменьшении (S} угла управления тиристорами, но с использованием предложенного способа регулирования, Кривые 36 и 37 соответствуют иямене ншо oi на 45 , а кривые 38 и 39 - па 60°. Время нереходных процессов и перерегулирование выходного напря жения при использовании предложенного способа регулирования меньше, чем при известном способе. Предложенньй способ регулирования может быть использован при любой кратности умножения К частоты питающей сети. Рассмотри - предложениьц ; способ регулирования на примере преобразователя при значении К,, 9, В таком преобразователе (фиг. 5) входное 3-фазное напряжение преобразуется с помощью ПЧФ 3/9 в 9-фазное. Встречно-параллельно соединенные тиристоры 40-57 подк,шочены к выходным обмоткам 3/9 58-66, сБобоД 1ые концы их объединены, а общая точка через линейньп дроссель 67 соединена с одним из вьгоодо.в первичной обмотки согласующего трансформатора 68 Другой вывод подключен к общей точке соединения выходных фаз ПЧФ 3/9. К вторичной обмотке соглас аощегосл трансформатора 68 подключен одпофаз ный выпряьпттель, выполненньш (la,.диодах 69-72. Параллельно первичной обмотке согласующего трансформатора 68 включен конденсатор 73, В статическом режиме каж,а,ую из выходных фаз ПЧФ 3/9 58-66 (фиг. б.а ) дважды за период изменения напряжения питающей сети подключают с помощью тиристоров 40-57 к колебательному контуру, состоящему- из лш ейного дросселя 67 и конденсатора 73 Гфиг. 5) ри этом ток в линейном дросселе 67 равен сумме токов, протекающих через тиристоры 40-57, и имеет вид nptme- енньп на фиг. 6 5 с указанием номера аждого тиристора в соответствии с иг о 5 Тиристоры вк.точаются v п. I, 2, 3,,о.,18, Пусть до момента ( углы управления тиристорами рпвяы 130 5 чему соответствует выкодлос нагнапряжение, равное 0,76 V . После выключения тнристора 43 требуется увеличить яиачение выходногт) напряжения до Uj , при котором (Х 90. , Для этого в момент времени после запирания .N-ro тиристора (в данном случае тиристора с номером 43 включают (М+3)-й тиристор (т«ее тиристор 46)j у которого угол управления в момент t, равен 90 „ Напряжение, прикладываемое к колебательному контуру, увеличивается с 0,76 UQ до Up (фиго 6 а )о Ток в дросселе 67 и в тиристорах увеличивается (фиг, 6 S ), что ведет к увеличению выходного напряжения.

Порядок включения последующих тиристоров соответствует статическому режиму работы и их углы управления также равны 90°„

, Рассмотрим случай, когда в момент t требуется уменьшить выходное на-пряжение от U. до 0,76 , что достигается увеличением угла управления тиристорами с 90 до ISO,

Для этого в момент t после рабо ты N-ro тиристора (в данном случае тиристора с номером 52) включают (N-l)-fi тиристор (т.е„ тиристор 51) у которого в данный момент угол уп- равления равен 130 , За время от предшествующего включения тиристора 52 в момент t, до повторного взшючения при t напряжение фазы 65 снизилось до требуемой величины, а угол управления стал равен 130 о При этом ток в дросселе 67 и в тиристорах, уменьшается (фиг„ б5 ), что ведет к уменьшению выходного напряжения.

Время переходных процессов и пе ререгулирование выходного напряже- ния и в данном случае будут . Меньше чем при известном способе регулиро- вания, за счет, увеличения, скорости изменения переменного напряжения, прикладываемого к колебательному контуру.

Блок-схема системы управления (фиг. 7) содержит устройство 74 сравнения, усилитель 75, задаюгоде генераторы 76, 77 и 78, компараторы 79 и 80у логические элементы И 8 83, НЕ 84, 85, ИЛИ 86, счетчики 87 и 88 импульсов, распределитель 89 импульсов (реверсивный с дешифратором на выходе) и по числу тиристоров умножителя частотыусилители-формирователи (90-1)о.в (90-2 К и) выходных импульсов.

На вход устройства 74 сравнения подается сигнал задатчика выходного напряжения 1Ц и сигнал обратной свя зи Upj, , изменяющийся пропорционально среднему значению выходного напряжения преобразователя. Разностный сиг-™ нал с выхода устройства 74 сравнения поступает на вход усилителя 75, Уси- ленный сигнал подается на вход задающего генератора 76 и на входы ком параторов 79 и 80,

В статическом режиме сигнал с выхода усилителя 75 равен нулю (фиг. 85 а частота импульсов с задающего генератора 76 постоянна (фиг. 8а ) и определяется из выражения

f . К f

i- е- J-(;

где fj - частота питающей сети,

На фиг, В а цифрами указаны порядковые номера импульсов с задающего генератора 76, Эти импульсы в статическом режиме работы через логические элемедты И 81 и Ш1К 86 поступают на счетный вход реверсивного счетчика распределителя 89 импульсов и осуществляют прямой сдвиг импульсов на его выходе о При совпадении сигналов с выхода распределителя 89 импульсов и задающего генератора 76 на входах одного из усилителей-формирователей 90 импульсов с его выхода управляющий импульс подается на включение соответствующего тиристора умножителя частоты (фиго 8 ;( ). На фиг. 8ж цифрами указаны порядковые номера импульсов с выходов усилителей-формирователей 90, которые совпадают с номерами включения тиристоров в соответствии со схемой на фиг 1.

В динамических режимах сигнал с выхода усилителя 75 отличен от нуля Он изменяет частоту задающего генератора 76 и поступает на первые входы компараторов 79 и 90 Для упрощения последующих рассуждений будем считать что частота задающего генератора 76 остается неизменной.

Пусть напряжение рассогласования имеет положительный знак, что соответствует увеличению выходного напряжения, и превьшает в момент t, величину напряжения Uj, которой задается порог срабатывания компаратора 79. Положительный сигнал с выхода компаратора 79 в момент t (фиг. 8 S), пройдя через логический элемент И 82, включает задающий генератор 77 (фиг. 8 ), Импульсы с его выхода поступают на вход счетчи ка 87, коэффициент пересчета которо го равен трем, и вход логического элемента ИЛИ 86. Совместная работа генератора 77 и счетчика 87 импуль-сов обеспечивает поДачу трех импуль сов на один из входов элемента ИЛИ 86„ Частота выходных импульсов генератора 77 во много раз выше ча стоты генератора 76. После вьщачи третьего импульса сигналом с вых:ода счетчика R7 генератор 77 выключаетс (фиг. 8 1 , С выхода элемента ИЛИ 8 все три импульса поступают на вход реверсивного счетчика распределител 89 импульсов, и осуществляется прям сдвиг выходных импульсов Прямой счет достигается подачей нулевого потенциала на установочный вход сче чика распределителя 59 с выхода ком паратора 80 (фиг, 8 а )„ С приходом след тощего пятого импульса с задающ го генератора 76 в момент t (фиг. 8q ) на входы усилителей-фор мирователей 90 управляющий импульс поступает на включение (N+3)-ro по ходу работы тиристора умножителя ча стоты (фиг.. 8. ) (в данном случае тиристора с номером 7). В результате изменения порядка включения тиристоров напряжение Ugp пропорциональное выходному напряжению преобразователя, уменьшается , . З/меньшается и напряжение рассогласования на выходе усилите; я 75 (фиг, 8 & ), а напряжение на выходе компаратора 79 принимает нулевое значение (фиг. 8Ь). Аналогично происходит работа устройства и при отрицательном знаке напряжения рассогласования (т.е, при уменьшении выходного напряжения Например, при уменьшении напряжения с выхода усилителя 75 ниже значения и в момент t срабатьшает компара-™ тор 80 и положительный сигнал с его выхода (фиг. 8 ), пройдя через злемент И 83, включает генератор 78 (фиг. 8е). Совместная работа генератора 78 со счетчиком 88 с коэффициентом пересчета единица обеспечивает выдачу одного импульса на один из входов элемента ЮТИ 86. После вы дачи импульса генератором 78 сигнало 58 с выхода счетчика 88 он выключается, С выхода элемента ИЛИ 86 иьтульс поступает на вход реверсивного счетчика распределителя 89 импульсов. Пода- чей положительного потенциала с выхода компа)атора 80 на установочньш вход счетчика распределителя 89 им- Ъульсов с момента времени .(фиг. 8 а ) осуществляется обратный сдвиг импульсов на его выходе и подготавливается к работе усилитель-формирователь для включения тиристора с порядковым номером N-I. С приходом девятого импульса с задающего генератора 76 па первые входы усилителейформирователей (90-1 ). .. (90-2К } в момент t (фиг. 8 а ) управляюпцп импульс поступает па включение (N-l)- го тиристора умножителя частоты (фиг. 8 , в данном случае тиристо- -ра с номером 9) В результате изменения порядка включения тиристоров напряжение и,. пропорциональное выходному напряжению преобразователя, увеличивается, и следовательно, уменьшается напряжение рассогласования на выходе усили теля 75 (фиг. 8& ), а напряжение на выходе компаратора 80 принимает нулевое значение ((|иг. 8 ). Логический элемент НЕ 84, на вход которого подают импульсы с задающего генератора 76, осуществляет блокировку работы генераторов 77 и 78 при наличии импульсов с задающего генератора 76 с целью исключения срывов в работе-схемы. Совместная работа логических элементов ИЛИ-НЕ 85 и И 81 исключает прохождение импульсов с задающего генератора 76 на вход счетчика им- пульсов распределителя 89 при положительном сигнале на выходе любого из компараторов 79, 80 (в рассмотренном примере в моменты t и {Изменяя значения папрякенш U, и U2 , можно регулировать пороги ррабатывания компараторов 79 и 80, а слег.. довательно, и моменты перехода от известного способа фазового управления тиристорами к предлагаемому путем дискретного изменения угла их включения. Формула изобретения Способ регулирования выходного напряжения преобразователя переменного

напряжения в постоянное, вьтолненного в виде последовательно соединенных магнитно-тирнсторного умножителя частоты питающей сети в Кц раз с коле бательным контуром на выходе, согласующего трансформатора и однофазного выпрямителя, заключающийся в последовательном переключении тиристоров и в изменеш-га фазового угла включения этих тиристоров умножителя частоты, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения при динамических режимах работы путем уменьшения времени пере-ходных процессов и перерегулирования выходного напряжения при динамичес

ких режимах работы, дополнительно к фазовому регулированию осуществляется дискретное изменение фазового угла вкл очения указанных тиристоров пу тем изменения порядка их работь прн переходных процессах по сравнению со статическим режимом таким обра зом, что при увеличении выходного напряжения включают (Н+3)-й тиристор,

а при уменьшении выходного напряжв ния - (N-l)-й тиристор, начиная с iKOToporo тиристоры переключают в прежней последовательности, где N порядковый номер включения

тиристора в статическом режи ме.

01

5)

SS

2 АД &гД-Д-ААА гжт| Л«1 ин V

аз я

t,fv