Способ управления регулятором переменного напряжения Советский патент 1991 года по МПК G05F1/44 

О 00

о

V4

Изобретение относится к электротехни- кеи может быть использовано в регуляторах и стабилизаторах переменного напряжения. Цель изобретения - повышение надежности при работе регулятора на выпрямитель при углах коммутации регулирующего ключа, меньших угла сдвига тока выпрямителя относительно напряжения на входе регулятора. С помощью регулирующего 1 и шунтирующего 2 ключей поочередно подключают нагрузку 3 к питающей сети и замыкают накоротко. Управление ключами 1 и 2 осуществляют с помощью блока 4 управления. Цель достигается путем задержки подачи управляющих импульсов на шунтирующий ключ 2 до момента размыкания регулирующего ключа 1. Для этого изме- ряют ток в ключе 1 и с помощью формирователя 8 по моментам перехода его через нуль формируют последовательность импульсов по току. Перемножают эту последовательность импульсов с последовательностью импульсов блока 4 управления, предназначенной для управления ключом 2. Надежность повышается путем исключения образования контура одновременной проводимости обоих ключей 1 и 2. 2 ил. fe

. фиг.1

Изобретение относится к электротехни ке.а именно к преобразовательной ;ехнике, и может быть использовано для бесконтактного регулирования переменного напряжения в трансформаторах питания преобразовательных агрегатов электролизных установок, зарядных устройств емкост- ных накопителей энергии и других потребителей с переменным коэффициентом мощности нагрузки.

Целью изобретения является повышение надежности при работе регулятора на выпрямитель при углах коммутации регулирующего ключа, меньших угла сдвига тока выпрямителя относительно напряжения на входе регулятора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, содержащего регулятор переменного напряжения на встречно-параллельных тиристорных ключах с принудительной (емкостной) коммутацией, реализующего предлагаемый способ управления; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа управления при угле п я коммутации, большем угла а р сдвига тока нагрузки относительно напряжения на входе регулятора (первый период) и при угле п (& коммутации, меньшем угла а р + 2тг(второй период - сдвига тока относительно напряжения на входе регулятора.

Устройство (фиг. 1) содержит регулятор, включающий регулирующий 1 и шунтирующий 2 ключи (показано пунктиром) с принудительной коммутацией, которые включены соответственно последовательно между входными и выходными выводами и параллельно выходным выводам, к которым подключена нагрузка 3, например трансформатор - выпрямитель - емкостной накопитель энергии, и блок 4 управления ключами I и 2. Блок 4 управления включает в себя синхронизатор 5 напряжения сети DC, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 6, основанный на вертикальном методе сравнения пилообразного напряжения с постоянным напряжением Uy управления, и распределитель 1 импульсов, один (двойной) выход которого соединен с управляющим входом регулирующего ключа 1. Для реализации предлагаемого способа дополнительно использованы формирователь 8 импульсов по тоху и элементы 9 и 10 совпадения (логического умножения). Элементы 9 и 10 совпадения (коньюнкторы) подключены входами к соответствующим выходам распределителя 7 широтно-модулированных импульсов управления и выходам формирователя 8 импульсов, по току, а выходами - к

управляющему входу (входам) шунтирующего ключа 2.

Формирователь 8 импульсов по току содержит нуль-орган 11 и две параллельные

цепочки, состоящие каждая из последовательно соединенных элемента 12 (13) гальванической развязки (оптрона) и компаратора 14 (15), подключенные к выходу нуль-органа 11 стабилитроном.

Оптроны 12 и 13 соединены входами

встречно и обеспечивают деление двухполу- периодной последовательности импульсов по току, формируемой нуль-органом 11, на две однополупериодные; гальваническую

развязку силовой цепи и системы управления регулятора: выполняют функцию фото- гппротивления; Компараторы 14 и 15служат /1 1Я усиления сигналов и установления поро- гэ срабатывания защиты

Устройство, реализующее предлагаемый способ управления регулятором переменного напряжения, работает следующим образом.

В каждом полупериоде напряжения 16

сети ШИМ 6, синхронизированным с напряжением 16 сети синхронизатором 5, формируются две противофазные последовательности широтно-модулированных импульсов 17 и 18. Одна последовательность

импульсов 17с распределителя 7 импульсов

поступает непосредственно на ре улирующий ключ 1, а другая 18 через элементы 9 и

10 совпадения на шунтирующий ключ 2.

При замыкании регулирующего ключа 1

нагрузка 3 подключается к питающей сети и по ней протекает ток 19 отстающий от напряжения 16 сети на угол а. р, к нагрузке 3 прикладывается напряжение 20 (заштрихованные площадки) При протекании тока

19 в регулирующем ключе 1 на входе нуль-органа 11 появляется сигнал 21 потоку, представляющий собой сумму напряжений - падания напряжения на силовом переходе в интервалах у а «к и „т - «к а f + л замкнутого

ключа 1 и обратного напряжения в интервале о (X :Ј л - «к на разомкнутом ключе 1. Величина падения напряжения на силовом переходе ключа (тиристора) 1 зависит от его внутреннего сопротивления и протекающего тска 19, а уровень напряжения U0 определяется параметрами входа нуль-органа 11 (выполненного, например, на операционном усилителе и двуханодном стабилитроне, установленном на его входе). Нуль-органом 11 по

моментам а +ЛТ1 (где п 1,2,3...) перехода тока 19 в ключе 1 через ноль (по сигналу 2 формируется последовательность двухпо- лупериодных импульсов 22 по току, которая, проходя по цепочке олтроны 12 и 13 - компараторы 14 и 15, делится на две последовательности однополупериодных импульсов 23 и 24, поступающих на вход элементов 9 и 10 совпадения. Элементы 9 и 10 производят логическое умножение импульсов 23 и 24 и широтно-модулированных импульсов 18, предназначенных для управления ключом 2, и с выходов элементов 9 и 10 на управляющий вход шунтирующего кпюча 2 подается результирующий сигнал 25 управления. При заданном угле а « коммутации, определяемом блоком 4 управления, сигналом 25 замыкается шунтирующий ключ 2 и одновременно размыкается регулирующий ключ 1, на нем появляется обратное напряжение, которое на ограниченном уровне U0 поступает в нуль-орган 11. В образовавшемся короткозамкнуюм контуре ключ 2 - нагрузка 3 в преж ем направлении протекает спадающий по экспоненте ток 19. В момент а л«к , однозначно связанный с углом « - «к коммутации, шунтирующий ключ 4 размыкается, одновременно импульсом 17 повторно замыкается регулирующий ключ 1, подключая нагрузку 3 к питающей сети на интервале л - (и. г s р л . В следующем полупериоде напряжения 16 сети процессы в регуляторе протекают аналоги ч н о

Предположим, что в начале второго (2 л i с/ 4 л , периода напряжения 16 сети вследствие действия противоЭДС (емкостного накопителя энергии) произошло запирание вентилей выпрямителя, при этом изменится напряжение Uy управления на входе ШИМ 6; длительность широгно-модулиройанных импульсов 17 и 18 станет равной длительности импульсов 26 и 27 управления ключами 1 и 2 соответственно, а угол «к коммутации изменится до угла (t ft и станет меньше угла а -уэ-т 2л сдвига тока 19 нагрузки относительно напряжения 16.

С момента а 7К импульс 26 управления регулирующим ключом 1 отсутствует, однако ключ 1 еще остается замкнутым на интервале «« а р + 2 л до момента перехода тока 19 через ноль. Если на указанном интервале подать импульс 27 управления непосредственно на шунтирующий ключ 2, то оба ключа окажутся замкнутыми, что вызовет аварийное состояние регулятора.

Однако в устройстве, реализующем предлагаемый способ, этого не произойдет. Длительность сигнала 21 по току станет равной длительности импульса 28. Изменится длительность сигнала 29 на выходе нуль-органа 11и теперь на элементы 9 и 10 совпадения с компараторов 14 и 15 будут

поступать полупериодные импульсы 30 и 211 по току. Теперь длительность результирующего сигнала 32 управления шунтирующим ключом 2 станет меньше длительности ши- ротно-модулированного импульса 27 управления на величину . В этом случае нагрузка 3 будет замкнута ключом 2 только с момента а р + л п перехода тока 19 через ноль, т.е. размыкания ключа 1. Далее процессы протекают аналогично ранее рассмотренным.

Использование предлагаемого способа управления регулятором переменного напряжения позволяет исключить образование контура одновременной проводимости

обоих ключей и, тем, самым, повысить надежность при работе регулятора на выпрямитель с противоЭДС (в замкнутой системе автоматического регулирования) и обеспечить защиту устройства от аварийных режимов.

Формула изобретения Способ управления регулятором переменного напряжения, содержащим регулирующий и шунтирующий ключи с

принудительной коммутацией, причем регулирующий ключ включен последовательно между входными и выходными выводами, а шунтирующий ключ - параллельно выходным выводам, заключающийся в том, что

формируют две противофазные последовательности широтно-модулированных импульсов, которые используют для управления регулирующим и шунтирующим ключами, причем регулирующим ключом управляют непосредственно первой из сформированных последовательностей широтно-модулированных импульсов, о т- личающийся тем, что, с целью повышения надежности при работе регулятора на

выпрямитель при углах коммутации регулирующего ключа, меньших угла сдвига тока выпрямителя относительно напряжения на входе регулятора, измеряют ток в регулирующем ключе, по моментам его перехода через ноль формируют последовательность импульсов по току, осуществляют логическое умножение второй из указанных последовательностей широтно-модулированных импульсов с упомянутой последовательностью импульсов по току и результирующим сигналом управляют шунтирующим ключом.

bjl

Фие.2