Ч-П ^ . 1^.- . . . —. .пТ[»ЬЬ;;-ПЛ;:. ^1ЁИБЛИС L^-AА. Ф. Третьяков Советский патент 1971 года по МПК H02M3/10 

Известные автоматические регуляторы выпрямленного тока, содержащие датчик тока, блок нлавного изменения параметра, в состав которого входят усилитель постояииого тока, фазосдвигающее устройство в виде ждущих мультивибраторов в каждой фазе и тирнсторный регулятор с дросселями насыщения, и блок ступенчатого изменения параметра, включающий в себя трансформатор с отиайками, которые кoJMмyтнpyютcя переключающим устройством. Однако они имеют недостаточную точность регулирования и критичны к нзменениям нараметров своих компонентов, в частности транзисторов, что снижает устойчивость работы регулятора.

Целью изобретения является устранение отмеченных выше недостатков. Согласно изобретению плавное регулирование угла запаздывания уиравляюии1х импульсов тирнсгорного выпрямителя осуществляется путем изменення иредельиого зиачеиия потенциала, до которого заряжаются времязадающие емкости в ведущих мультивибраторах, для чего времязадающие сонротивлеиия всех каналов (три или шесть, в зависимости от схемы тиристорного выирямителя - трехфазная с нулем или мостовая и т. д.) соединены в звезду, нейтральная точка которой подсоединена к выходу уснлителя постоянного тока, выполненного но балансной схеме. Вход этого усилителя соединен

с дат4Нко; Тока через стабилитрон, с мапряичёнием стабилнзапнн которого сравнивается напряжение на выходе датчнка тока. Для ступенчатого регулирования в регуляторе нрнменены дискриминаторы уровня, выиолненные но схеме несимметричных по обратным коллекторным связям триггеров, на трнодах, в коллекторные цепи которых включены электромагнитные реле, а эмнттеры соедннены между

собой. Благодаря тому, что времязадающие резисторы в мультивибраторах выбраиы высокоо.миыми, можно соедииить нх в звезду, не оиасаясь вредного взанмного влияиия, выражающегося во взаимной снггхронизацин мультинибраторов различных фаз.

Высокоомные резисторы выбраны из условия обеспечения макснмальиой длительности ирн мииимальиом ианряженнн на выходе линейного усилителя, что позволяет уменьшить

длнтельиость импульсов в ведущем мультивибраторе путем увелнчеиия иаиряжеиия на выходе лииейного усилителя. Эти два вышеонисанных решен1 я позволяют для регулировання угла запаздывания нрнмеиить одни, общий для всех каиалов, линейный уснл1ггель, что упрощает регулятор в целом и иовышаег его точность и стабильность.

Применение линейного уснлителя, выполненного по балансной схеме с эмиттерной обчерез стабилитрон, значительно повышает стабильность усилителя и упрощает его. Применение в блоке для стуненчатого регулирования дискриминаторов урогзия, выполненных но схеме несимметричных по обратным коллектор1ны.1 связям триггеров с дополнительной эмиттерной связью, повышает точность переключения и уирощает этот блок.

На фиг. 1 изображена блок-схема регулятора и взаимосвязь его во всеми блоками регулируемого выпрямительного агрегата; па фиг. 2-принциниальная схема регулятора; на фнг. 3 - трехфазный генератор фазосдвнгаемых нмиульсов н тиристорный выирямитель, питающий обмотку управления дросселей насыщения.

Регулятор состоит из блока 1 плавного регулирования, имеющего два выхода, однн из которых связан с генератором 2 фазосдвнгаемых импульсов; генератор связан с тнристорным выпрямителем 5, который соединен с обмоткамн управлення дросселей насыщення 4. Через дросселн насыщення и датчик тока 5 силовой преобразовательный тра 1сформатор о соедннен с силовым выпрямителем 7, который, в свою очередь, соединен с нагрузкой 8. Второй выход блока илавного регулирования связан с блоком 9 ступенчатого регулирования через задатчики уставок 10, 11, которые соедииены с дискриминаторами уровня 12, 13, имеющими релейиые выходы, связанные с двигателем привода нереключающего устройства 14, которое установлено в силовом преобразовательном трансформаторе 6. Вход блока / илавного регулирования соединен с датчиком тока 5, носредством которого осущесгвляется обратная связь регулятора по выпрямленному току выпрямительного агрегата, через задатник уставки 15.

Как видно на фиг. 2, блок / нлавиого регулирования состоит из линейного усилителя, выполпеиного на триодах 16, 17 по балансной схеме, вход усилителя через стабилнтрон 18 соединен с задатчиком тока (потепднометрол) 19, один из выходов - коллектор триода 17 через резисторы 20, 21, 22, соединенные в звезду, связан с генератором 2 фазосдвигаемых импульсов, другой выход-коллектор триода 16 соединен через цепь задержки 23-27 с задатчикамн уставки уровня 10, 11, относящимися к блоку 9 ступенчатого регулирования, который содержит два дискриминатора уровня, выполненных по схеме несимметричных по обратным коллекторным связям триггеров - транзисторов 28-31 с дополнительной эмиттериой связью (резисторы 32 и 33).

Генератор фазосдвигающнх нмиульсов (фиг. 3) выполнен в виде ждущих мультивибраторов по два в каждом канале (фазе); ведущий- транзисторы 34, 35 и ведомый - транзисторы 36, 37. Выходы ведомых мул тпвибраторов соединены с целью уиравлеиня трехфазного тиристорного выпрямителя 3, иитающего обмотку унравлсния дросселей насыщения 4. Ведущие мультивибраторы соединены с источником 38 синхронизирующего на пряжения, через конденсаторы 39, 40, 41.

В схемах управления тиристорами, иостроенных на ждун1,их мультивибраторах, изменение угла заназдывания выходного импульса относительно входного, сиихронизирующего осуществляется путем изменения длительности имТ1ульса, генерируемого ведущим мультивибратором. Длительность импульса вждуп1ем мультивибраторе можно n3jMennTb путем пзмепенпя величипы времязадающего резистора 42 (43, 44) или изменением величины емкости 45 (46. 47). Последний способ практически реализовать труднее, а H3jMenenne времязадающего резистора неудобно тем, что число таких резисторов равно числу каналов (фаз) н для автоматизации этого режима требуется минимум три триода, что усложняет схему и приводит к нестабильности, так как иодобрать три триода с одинаковыми статическими и динамическими характеристиками трудно.

Как видно на фиг. 2 и 3, времязадающие резисторы 42-44, изменением которых может быть изменена длительность имиульсов трех

(по числу фаз, каналов) ждущих мультивибраторов, выбраны постоянными и соединены в звезду, нейтральная точка (48) которой соединена с выходом линейиого усилителя иостояниого тока (триоды 16, 17), выполненного

по балансной схеме с эмиттерной связью, с заземленной базой одного из триодов 16. Величина эмиттерного сопротивлеиия 49, общего для триодов 16, 17, и иотенциал базы триода 16, оиределяемый делителем из резисторов

50-52, выбраны в строгом определепном соотнощении для обеспечения положительной обратпой связп во всем диапазопе входного напряжения, подаваемого на базу триода 17 через стабилитрон 18.

Потенциометром 19 осуществляется уставка пределов регулирования. Если регулируемый выирямленный ток меньще заданной уставки, триод 17 почти заперт, папряжение па его коллекторе высокое, блпзкое к величине источннка питания. Длительность нмпульсов, генерируемых мультивибраторами, минимальна, как и угол запаздыванпя. При этом тиристоры в выирямителе 3, пптающем обмотку управления дросселей насьиценпя 4, работают с мннимальным углом запаздывания, ток через обмоткн управления возрастает, насыщение дросселей увеличивается, вследствие чего возрастает и выирямлеиный ток агрегата. Длительность нмпульсов в ждущем мультивибраторе приблнжеино может быть выражена следующим равенством:

4- -C-In.

Uv

где 4 -Длнтельность импульса;

Е - начальное заимрающее напряжение

па конденсаторе;

зы открытого в исходном состоянии триода; / - времязадающие резисторы (на фиг. 3

резисторы 42-44);

С - времязадающие емкости (на фиг. 3 емкости 45-47).

Из приведенного равенства и фиг. 2 и 3 видIKO, что при постояины.х зиачения.х R. С, UB длительность импульсов изменяться напряжением Е, с помощью которого задается начальный (минимальный и максимальный) ток базы открытого транзистора в ждущем мультнвнбраторе. В предлагаемом регуляторе резисторы 42-44 выбраны высокоо.мными из условия обеспечеиия тока базы открытого транзистора в ждущем мультивибраторе, близком к насыщению даже при минимальном напряжении на коллекторе триода /7, что соответствует максимальной длительности импульсов примерно 260 эл. град. Если выходная величина от датчика выпрямленного тока заданной уставки, потенциал на коллекторе максимальный, длительность генер руемых импульсов минимальна, примерно 20-30 эл. град., таким образом, регулятор обесиечнвает сдвиг генерируемых импульсов ведущих мультивибраторов (|на фиг. 3 34-35} на угол 240-230 эл. град., что при любом характере нагрузки (активном, индуктивном) обеспечивает изменение тока тиристориого выпрямителя (выходного каскада) от макси.мального значения до нуля. Изменение тока тнриетооиого вынрямителя (тока обмоток управления дросселей насыщения) осуществляется плавное регулирование главного тока выпряМ)тельного агрегата.

Так как времязадающие резисторы выбраны из условия максимальиой длительности, т. е. высокоомиыми, и соединены в звезду, нейтральная точка которой соединена с выходо.м усилителя, как правило, имеющего иебольщое выходное сопротивление по сравнению с времязадающими резисторами мультив1 браторов, то исключается взаимное вредное влияние мультивибраторов разных фаз друг на друга, что дает возможность регулировать их длительноеть одним, общим для всех каналов (фаз) усилителем. При.лгенеиие в качестве регулирующего потенциал без открытых триодов в ждущих мультивибраторов усилителя, вынолпенного по баланеной схеме е общим эмиттерным сопротнвленнем и заземлениой базой в одном из двух триодов балансного усилителя, обеснечивает хорощую линейность выходного наиряження н его стабильность как но температуре, так н ио времени, так как усилитель выполнен однокаскадным, то он минимально прост и надежен.

Благодаря тому, что датчик тока соедмнеи со входом усилителя через стабилитрон и наличию эмиттерной связи в усилителе, чувствительность его весьма высокая. Иеобходимое изменение выходного напряжения для полпого размагничивания или намагничивания дросселей насыщения происходит при отклонении

входной величины на +3% при линейности не хуже 99%.

В мощных выпря: 1ительных агрегатах глубина регулирования с номощью дросселей на5 сыщения выбирается небольщой, примерно 3-5%, так как регулирование с помощью дросселей насьш ения ухудщает cos ф агрегата и в итоге к.п.д. С целью больщей эконолшчпостп и увелнче0 нпя глубины регулировання мощных вынря. 1нтельных агрегатов, регулнрованне осуществляется комбиннрованным способом: грубое, стуненчатое, иугем воздействия на иривод переключающего устройства под нагрузкой отпаек в обмотках трансформатора: плавное, с номощью насьпцеиня дросселей.

Автоматнческий регулятор должен работать так, что нрн использованни всей регулировочной способности дросселей насыщения

0 сненнальным релейньш устройством дается сигнал на включенне привода переключающего устройства, для переключения ступеней в силовом трансформаторе в сторону увеличения или уменьщения напряжения.

5 Для релейного управления приводом нереключающего устройства в регуляторе применены два днскриминатора уровня, вынолненпых на основе двух несимметричных ио обратным коллекторным связям триггеров с донол0 нительной эмнттерной связью (па фиг. 2 транзисторы 28-31). В коллекторную цепь одного из триодов калчдого триггера включены электромагнитные реле 53 н 54. контактами которых замыкается цепь реверсивного электродвигателя нрнвода переключающего устройства.

Ирименение в качестве дискри: 1инатора уровня несимметричного триггера но обратным коллекторным связялг в отличие от какого-либо другого дискриминатора уровня, наирнмер реле напряжения или : 1агннтных усилителей с релейным эффекто: г. дает преимущество в упрощенни устройства в целом, новыщает точиоеть срабатывания н коэффициент

5 возврата.

Напряженне с одного нз выходов усилителя, иодается через цепь задержки 24-27 на иотенциометры 10 и 11, с помощью которых задается уставка уровня токов, мппимального и

0 максимальиого. При уровне тока меньще уставки, заданной потенцнометром //, трноды в нервом трпггере находятся в таком состоянии, что триод 28 заперт, триод 29 открыт, через обмотку реле 53 протекаег ток н его контакты замыкают цень реверснвного электро двигателя, который при этом вращает привод переключающего устройства в сторону повышения напряжения; во втором триггере триод 30 заперт, 31 открыт и через обмотки реле 54

0 тока не протекает. В этом состоянии триггеры могут находиться сколь угодно долго, пока входное напряжение не достигнет порогового значения. При достижении выпрямленным током значения, заданного уставкой (нотенциона базе триода 28 достигает порогового зиачения, и в триггере возникает регенеративный ироцесс, в результате которого триггер за несколько микросекунд нереходит в другое устойчивое состояние, ири котором триод 28 открывается, а триод 29 закрывается, реле 53 обесточивается и иривод останавливается. Так как полупроводниковый балансный усилитель на триодах 16, 7, генератор 2 фазосдвнгаемых имиульсов и тиристорный выпрямитель 3 безынерционны, то при ирибл-ижении тока к зиачению, близкому к уставке, обеспечиваемому работой дискриминаторов уровня и переключающего устройства, более точное и илавное регулирование осуществляется дальще балансным усилителем, уиравляющим углом заиаздыва.ния генератора фазосдвигаемых импульсов, который управляет тиристорпым выпрямителем 3, питающим обмотки управления дросселей насыщения.

При нревышении тока значения, заданного уставкой, дроссели насыщеН|Ия вводятся полностью, и если избыток наиряжения больще, чем могут погасить на себе дроссели насыщения, срабатывает второй дискрпмннатор уровня, триоды 30, 31 и реле 54 переключает двигатель, который будет вращать в этом случае привод переключающего устройства в сторону уменьщения напряжения.

Для устраиевия ложных срабатываний релейного устройства, управляющего работой

привода переключающего устройства, из-за инерционности дросселей иасыщения на входе дискриминаторов уровня установлена цепь вpeJмe:Hн6й задержки, интегрирующая цепь 24-27, имеющая задержку гораздо большую, чем постоянная временн дросселей иасыщения.

Предмет изобретения

Автоматический регулятор выпрямленного тока, содержащий датчик тока, блок илавного изменения нараметра, в состав которого входят усилитель постоянного тока, фазосдвигающее устройство в виде двух ждунхих мультивибраторов в каждой фазе и тиристориый регулятор с дросселями насыщения, и блок стуиенчатого измепеиия иараметра, включающий в себя трансформатор с отпайками, которые коммутируются переключающим устройством,

отличающийся тем, что, с целью упрощения и повыщения надежности, времязадающие резисторы указанных мультивибраторов соедипе ны в звезду, нейтральная точка которой иодключеиа к выходу усилителя иостояниого тока, выполнепиого по балансной схеме, вход которого соединен с датчиком тока через стабилитрои, а иереключающее устройство снабжено дискриминаторами уровня, выполненными но схеме несимметричных триггеров на триодах, в коллекторные цепи которых включены реле, а эмиттеры соединены между собой.

нт

. i