Способ импульсно-фазового управления однофазным тиристорным регулятором с трансформаторной нагрузкой Советский патент 1991 года по МПК H02M5/22 

1

(21)4474458/07 (22)16.08.88 (46)30.07.91. Бюл. Nt28

(71)Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола

(72)С П.Лохов (53)621.314.27(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1138900, кл. Н 02 М 5/22. 1984

(54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫМ ТИРИ- СТОРНЫМ РЕГУПЯТОРОМ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ НАГРУЗКОЙ

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для импульсного и фазового управления регуляторами. Цель изобретения - повышение надежности и энергетических показателей, особенно при работе с большими паузами между интервалами включенных состояний тиристоров Способ заключается в том. что измеряют напряжение на тиристорах, интегрируют его и сравнивают с двумя пороговыми уровнями, включая при равенстве тиристоры, доформируют сигнал отключения, после чего увеличивают значения пороговых уровней. Это позволяет снизить ток намагничивания трансформаторной нагрузки перед отключением и повысить надежность и энергетические показатели 1 з.п. ф-лы, 3 ил

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для импульсного и фазового управления регуляторами. Цель изобретения - повышение надежности и энергетических показателей особенно при работе с большими паузами между интервалами включенных состояний тиристоров. Способ заключается в том, что измеряют напряжение на тиристорах, интегрируют его и сравнивают с двумя пороговыми уровнями, включая при равенстве тиристоры, доформируют сигнал отключения, после чего увеличивают значения пороговых уровней. Это позволяет снизить ток намагничивания трансформаторной нагрузки перед отключением и повысить надежность и энергетические показатели. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для импульсного и импульсно-фазового регулирования напряжения в цепях первичных обмоток трансформаторов в сетях переменного напряжения.

Цель изобретения - повышение надежности и энергетических показателей, особенно при работе с большими паузами между интервалами включенных состояний тиристоров.

На фиг.1 представлена схема устройст- в а для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 и 3 - диаграммы сигналов его работы при синусоидальном и прямоугольно-несимметричном напряжении Uc сети

На фиг. 1 показаны встречно-параллельно включенные тиристоры 1 в цепи трансформаторной нагрузки 2 и сети переменного напряжения Uc. Параллельно

Ј

тиристорам подключен вход интегратора 3 на операционном усилителе 4 с интегриру- ющим конденсатором 5 и рез истором б в цепи обратной связи. Выход интегратора подключен к первым входам двухпорогово- го релейного элемента на двух операционных усилителях 7 и 8, выходы которых через динамические формирователи на инверторах 9 и 10 и конденсаторах 11 и 12 подключены к двум входам элементов И 13 и 14, выходы которых через выходные формиро- : ватели 15 и 16 импульсов связаны с управляющими выводами тиристоров. Источник 17 команд управления включением подключен к информационному входу D-триггера 18, вход синхронизации которого через формирователь 19 узких импульсов подключен к напряжению Uc. Выход триггера 18 подключен к входу управления ключа 20 непосредственно и через динамический

О О xj

ГО

о о

формирователь на конденсаторе 21, резисторе 22 и диоде 23 к третьим входам элементов И 13 и 14, К напряжению Uc подключен также вход пассивного интегратора на разделительном трансформаторе 24, регулируемом резисторе 25 и конденсаторе 26, выход интегратора подключен к амплитудному детектору на диодном мосте 27 и конденсаторе 28. Один вывод амплитудного детектора через ключ подключен к общей точке, а другой через разделитель ный диод 29 - к вторым входам двухпорого- вого релейного элемента. К этим же входам через другой разделительный диод 30 подключен выход фазозадающего устройства на потенциометре 31.

При работе устройства в режиме им- пульсно-фазового регулирования диаграммы сигналов при разных формах напряжения сети имеют вид, представленный на фиг.2 и 3, где Uc - напряжение сети; UH - напряжение на нагрузке; В - индукция в магнитопроводе трансформатора, которая от своего остаточного значения В0 в нулевой момент времени изменяется пропорционально вольтсекундному интегралу напряжения нагрузки:

t В В0+ К VK . -JUH dt,

О

где К- постоянный коэффициент, определяемый параметрами трансформатора; U т и о напряжение на тиристорах Ча фи.2 и 3 буквами а,б,вм обозначены диаграммы напряжений в точках, показанных на фиг.1. Так как примененный в схеме интегратор 3 инвертирующий, то сигнал в точке а на диаграмме а на фиг.2 и 3 показан с инверсией и соответствует вольт- секундному интегралу напряжения на тиристорах

t VW - а / dt.

о

На диаграмме U™p пунктирной линией показано напряжение при постоянно отключенных тиристорах, на диаграмме а пунктирной линией показан вольтсекундный интеграл от этого напряжения при постоянно отключенных тиристорах, а прямоугольными пунктирными линиями - два пороговых уровня переключения двух порогов релейного элемента.

При отключенном ключе 20 положение порогов срабатывания двухпорогового элемента и шиоина зоны между ними определяются потенциометром 31 ручной установки угла фазового регулирования. Режимы работы Включено и Отключено зависят от состояния Г или О на третьих входах (точка л) элементов И 13 и 14. На

диаграммах фиг.2 и 3 слева показан режим Включено при малом угле фазового регулирования (зона между порогами на диаграмме а неширокая). Переключения

операционных усилителей 7 и 8 (фиг.2 и 36, д) происходят под действием сигнала напряжения а на выходе интегратора 3 в моменты достижения этим сигналом пороговых уровней. Эти моменты на диаграммах а выделени точками. Указанные переключения приводят к перезаряду конденсаторов 11 и 12 (фиг.2 и Зв, е) и формированию на выходах элементов И 13 и 14 и выходных формирователей 15 и 16 в данные моменты узких

импульсов (фиг.2 и Зг, ж), включающих тиристоры 1. Команды включения-отключения (фиг.2 и Зи) с источника 17 поступает в случайный момент времени. На выходе триггера 18 эти команды синхронизируются с

моментами перехода через нуль напряжения сети, что осуществляется подачей на вход синхронизации триггера 18 импульсов (фиг.2 и Зз) с формирователя 19. Синхронизированная с сетью команда на включениеотключение (фиг.2 и Зк) управляет ключом 20. На третьи входы элементов И 13 и 14 сигнал на включение поступает без задержки благодаря наличию диода 23, а спад на сигнал задерживается из-за наличия конденсатора 21 и воспринимается как 1 в течение 1-3 полупериодов после поступления команды на отключение.

На участке уровня О сигнала к ключ 20 замкнут и напряжение с конденсатора 28

(фиг.2 и Зм) через разделительный диод 29 поступает на вторые входы двухпорогового релейного элемента, расширяя зону между пороговыми уровнями (прямоугольные пунктирные линии на фиг.2 и За). На конденсаторе 26 формируется сигнал, пропорциональный интегралу напряжения сети, он выпрямляется диодным мостом 27 (на фиг.2 и Зм показано пунктирными линиями), а конденсатор 28 остается заряжен

ным до амплитуды этого сигнала. Резистор 25 позволяет один раз точно вручную установить ширину зоны между пороговыми уровнями по размаху сигнала интеграла напряжения на тиристорах (фиг.2 и За) и

0 сохранить это соотношение при дальнейших колебаниях напряжения сети. Как только сигнал на выходе триггера 18 принимает значение Г, ключ 20 размыкается и ширина зоны определяется сигналом потенцио5 метра 31, т.е. восстанавливается первичное значение по команде на включение.

Характер изменения индукции показан на диаграмме В (фиг.2 и 3). При включенных тиристорах 1 к нагрузке 2 прикладывается

напряжение сети и индукция трансформатора изменяется согласно уравнению

В В0 + К Vfc : Vfc /Ucdt.

о

где yt вольтсекундный интеграл напряжения сети.

Данное свойство позволяет на диаграмме индукции В построить пунктирными линиями (фиг.2 и 3) диаграмму желаемого изменения индукции после включения тиристоров и включить тиристоры в момент пересечения реальной (сплошная линия) и желаемой (пунктирная линия) кривых изменений индукций, что на диаграммах В (фиг.2 и 3) отмечено точкой. Высота смещения д средней линии еольтсекундного интеграла напряжения сети на диаграммах В равна величине смещения д одного порогового уровня на диаграммах а (фиг.2 и 3). Отмечен- ные на обоих диаграммах В и а точки пересечений также соответствуют друг другу. Определить этот момент пересечения и включить тиристоры технически проще, контролируя только вольтсекундный интег- рял напряжения на тиристорах (т.е по дияг- рамме а), чем два интеграла: напряжения на трансформаторе и напряжения сети (т.е. по точке пересечения диаграмм на кривых В на фиг.2 и 3). В моменты to, ti,... (фиг.2 и 3) индукция в трансформаторе нагрузки 2 достигает экстремальных значений, заданием величины расширения зоны между порогами можно устанавливать ее желаемое значение. Если зону расширить до величины размаха вольтсекундного интеграла напряжения сети (как показано на фиг.2 и 3), то в моменты to. ti индукция принимает нулевые значения независимо от параметров трансформатора и нагрузки, а с учетом процессов после этих моментов принимает нулевое значение за 1-3 полупериода. После этого установления сигнал вольтсекундного интеграла напряжения на тиристорах (диаграмма а) не содержит постоянной составляющей. Это дает возможность ввести в интегратор 3 резистор 6 в цепи обрат- ной связи, который не позволяет дрейфовать интегратору около нулевого уровня. После этого пауза между включени- ями может быть сколь угодно долгой, так как смещения выхода интегратора 3 не происходит благодаря самовыравнивающей обратной связи, а трансформатор размагничен и существует взаимно-одно

значное соответствие остаточной индукции трансформатора (нулевая позиция) и сме10

. ,. 20 „ 0 ,,, ,„ . -Q

5

щения выхода интегратора (нулевое смещение),

Таким образом, способ позволяет в режиме импульсно-фазового регулирования перед отключением устанавливать требуемое значение остаточной индукции в магни- топроеоде трансформатора нагрузки при изменяемых параметрах нагрузки и трансформатора за минимальное время и обеспечивать включение трансформатора без его насыщения при сколь угодно больших паузах между включениями. Это повышает надежность и энергетические показатели. Способ целесообразно применять в режимах работы с большими паузами. Формула изобретения 1. Способ импульсно-фазового управления однофазным тиристорным регулятором с трансформаторной нагрузкой, заключающийся в том, что формируют сигналы включения и отключения, измеряют напряжение на тиристорах и интегрируют его, определяют моменты включения тиристоров, для чего сравнивают полученное в результате интегрирования напряжение с двумя заданными разнополярными пороговыми уровнями, в момент сравнения с каждым из уровней формируют импульс управления соответствующим тиристором, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и энергетических показателей, особенно при работе с большими паузами между интервалами включенных состояний тиристоров, задают граничные значения пороговых уровней, фиксируют моменты начал полупериодов сетевого напряжения, после формирования сигнала включения с очередного зафиксированного момента начала полупериода начинают указанное определение моментов включения тиристоров и включают их, после формирования сигнала отключения с очередного зафиксированного момента начала полупериода , сетевого напряжения увеличивают величины пороговых уровней до граничных значений и начинают отсчет заданного интервала времени, по окончании которого запрещают формирование импульсов управления тиристорами.

Д

н

/

JL

Uro/)

Я

3 Ф

fr

И-Г

lAJ/ ЫX i , I / ,.

tbm N

C/T F

.С/

ф/ L.

г i a

H

-HTL

fUL-H

Jill

I

MЖ

и

Jtl

M

В

IL

j I

hЈi /-гл у

и

ВКЛ. L

Откл.

SKA