Регулятор переменного тока Советский патент 1977 года по МПК H02M5/22 H02M1/08 H02P13/16 G05F1/42 

1

Изобретение относится к бесконтактной коммутационной аппаратуре и может быть использовано в схемах управления тиристорными выключателями переменного тока высокого и низкого напряжения.

Известны устройства для регулирования переменного напряжения, осуществляющие синхронизацию импульсов управления с началом полупериода проводимости тока тиристором, в которых первичная обмотка трансформатора подсоединена параллельно тиристорам 1, 2J. Недостатками таких устройств являются наличие в кривой тока нагрузки бестоковых пауз в несколько электрических градусов, обусловленных искажением передаваемых трансформатором импульсов напряжения на тиристорах, и вследствие этого неточная синхронизация управляющих импульсов с моментом восстановления тиристорами запирающей способности в обратном направлении. Кроме того, само шунтирование тиристоров индуктивностью нежелательно из-за увеличения коммутационных перенапряжений.

Для улучшения формы выходного напряжения и повышения надежности предлагаемый регзлятор снабжен двумя импульсными трансформаторами тока с сердечниками из материала с непрямоугольной петлей гистерезиса и малой индукцией насыщения, каждый из которых включен последовательно с одним

из встречно-параллельно соединенных тиристоров.

На фиг. 1 показана диаграмма процессов в импульсном трансформаторе описываемого

регулятора; на фиг. 2 - принципиальная схема фор.мирования импульса синхронизации; на фиг. 3 - функцнональная схема синхронизации. Выбранный режим работы трансформатора,

при котором ферритовый сердечник основную часть периода проводимости тока тиристоро.м (кривая 1 на фиг. 1) находится в состоянии технического насыщения, определяет изменение магнитного потока по трапецеидальной кривой 2. Нри этом импульс напряжения 3, наведенный во вторичной обмотке при выходе сердечника из насыщения, достигает максимального значения в момент, соответствующий нулевому значению тока. Форма спада напряжения импульса определяется крутизной спада тока в тиристоре при переходе его через нуль. Нри малой крутизне ток практически прекращается по достижении нулевого значения, что определяет резкий срез

напряжения импульса, начиная непосредственно от максимального значения. Нри большой крутизне спада ток через тиристор протекает еще некоторое время (обычно оно составляет 20-50 мкс и зависит от типа тиристора), а с началом восстановления запирающей способности резко спадает до нуля. Магнитный поток в этом случае тоже переходит через нулевое значение, что вызывает снижение индукции в сердечнике до величины, меньшей индукции насыщения. При этом напряжение импульса начинает спадать по кривой, симметричной кривой нарастания, а затем происходит резкий срез, соответствующий спаданию обратного тока (на фиг. 1 изображен пунктиром). Таким образом, в обоих случаях резкий срез напряжения соответствует моменту восстановления запирающей способности тиристора, что и используется для синхронизации управления. Однако зависимость амплитуды и длительности импульса от скорости перемагничивания сердечника (от скорости изменения магнитного потока при выходе из насыщения) затрудняет его непосредственное использование.

Формирование импульса синхронизации осуществляется в блоке, который включает в себя две идентичные, работающие независимо одна от другой схемы. Одна из них представлена на фиг. 2 и работает следующим образом.

В исходном состоянии транзистор 4 и тиристор 5 закрыты. Для увеличения порога срабатывания на базу транзистора дополнительно подается положительное смещение 0,5-0,6 В через ограничивающее ток базы сопротивление 6 и диод 7 с цепи смещения, состоящей из сопротивлений 8-10 и стабилитрона 11. Протекание полуволны тока через один из встречно-параллельно включенных тиристоров и первичную обмотку импульсного трансформатора 12 вызывает наведение в его вторичной обмотке двух разнополярных импульсов напряжения. Первый из них замыкается диодом 13 на сопротивление 14, а в,торой дифференцируется ./ С-цепью 15, 16, ограничивается цепочкой из сопротивления 17 и стабилитрона 18 и через сопротивление 19, ограничивающее ток базы, и развязывающий диод 20 подается на транзистор 4. При этом транзистор открывается и на вход тиристора 5 через ограничивающее сопротивление 21 поступает управляющий импульс. Тиристор открывается, и создается цепь разряда предварительно заряженной -через сопротивление 22 емкости 23. Разряд емкости через выходной трансформатор 24 обеспечивает получение на его вторичной обмотке импульса напряжения, который может быть непосредственно использован для управления встречно включенными тиристорами или для возбуждения блока формирования импульсов управления, если надо управлять группой тиристоров. После разряда емкости тиристор закрывается, так как ток через сопротивление 22 ниже удерживающего тока тиристора. Цепь из стабилитрона 25 и сопротивления 26 обеспечивает питание транзистора.

Полная функциональная схема синхронизации (см. фиг. 3) включает в себя два встречно включенных тиристора (или группы тиристоров) 27 и 28, импульсные трансформаторы

(датчики) 12 и 29, включенные в каждую из встречных ветвей, блок 30 формирования импульсов синхронизации, блоки 31 и 32 управления тиристорами, блок 33 питания и активно-индуктивную нагрузку 34.

Синхронизированное управление осуществляется следующим образом.

Протекание полуволны тока, например, через тиристор 27 и, следовательно, через первичную обмотку датчика 12 вызывает наведение импульса напряжения на выходе датчика в момент окончания проводимости тока тиристором. Этот импульс преобразуется в блоке 30 и выдается на вход блока 32, управляющего встречно включенным тиристором 28. Аналогичный процесс осуществляется датчиком 29, блоком 30 и блоком 31 управления, который отпирает тиристор 27. При этом практически безынерционная схема синхронизации позволяет осуществлять включение одного из тиристоров непосредственно в момент восстановления запирающей способности встречно-параллельно включенным тиристором.

Формула изобретения

Регулятор переменного тока, содержащий встречно-параллельно включенные тиристоры и связанные между собой формирователь синхронизирующих импульсов и блок управле-, ния, от л и ч.а ю щи и ся тем, что, с целью улучщения формы выходного напряжения и повышения надежности, он снабжен двумя импульсными трансформаторами тока с сердечниками из материала с непрямоугольной петлей гистеризиса и малой индукцией насыщения, каждый из которых включен последовательно с одним из встречно-параллельно соединенных тиристоров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Петров Л. П. и др. «Асинхроный электропривод с тиристорными коммутаторами,

М., «Энергия, 1970.

2.Патент ГДР № 63809, кл. 21с 67/10, 1966.

cut

//a

/

1/г.1

Фиг.2