Полупроводниковый регулятор напряжения для генераторов переменного тока Советский патент 1982 года по МПК H02P9/30 

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для самовозбуждения и стабилизации напряжения генераторов переменного тока.t

Известен тиристорный регулятор напряжения, принцип действия которого основан на компенсационном методе регулирования по отклонению регулируемой величины от заданного номинального значения С1.

Скважность импульсов системы управления и выходного каскада зависит от .частоты вращения приводного двигателя и активно-индуктивной нагрузки генератора, что приводит к большим затруднениям для искусственной коммутации тиристоров, низкому качеству электроэнергии, дополнительным потерям мсадности для гашения основного и вспсжогательного тиристоров,

Наиболее близкий к предлагаемому полупроводниковый регулятор напряжения для генераторов переменного тока, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к якорной обмотке генератора, одна из вторичньлх обмоток включена на вход выпрямителя, с выхода которого получает питание блок управления регулятора, другая вторичная обмотка через другой выпрямитель соединена с входом генератора пилооб10разного напряжения, выход которого подключен к входу триггера Ымитта, своим выходом соединенного со входом усилителя мощности, а третья вторичная обмотка через свой прямитель подключена ко входу измерительного элемента регулятора, и нагрузочный трансформатор возбуждения, вторичная обмотка которого через выпря1«1тель соединена-с об20моткой возбуждения t21.

Недостатками этого регулятора являются неудовлетворительное качество электроэнергии из-за значительного уменьшения тока в обмотке возбуждения генератора в отрицатель ный полупериод напряжения (тиристор работает при углах зaJкигaния, близких к 180°), и низкая устойчивость системы регулирования, так как коэф фициент усиления системы по току очень велик. Цель изобретения - повьпиение качества электроэнергии генератора и надежности работы полупроводникового регулятора напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковый регулятор напряжения дополнительно введены два встречно-параллельно соединенных тиристора, включенных последовательно между якорной обмотко генератора и первичной обмоткой нагрузочного трансформатора возбуждения, причем управляющие входы тиристоров соединены с выходом усилителя мощности, а выход измерительного элемента подключен одним выводом к выходу генератора пилообразного напряжения, а другим выводом к минусовой клемме выпрямителя блока управления. На фиг. I представлена электрическа я принципиальная схема полупровод1шкового регулятора нащ яясения для генераторов переменного тока , на фиг. 2 - временые диаграммы напряжения работы узлов регулятора. Полупроводниковый регулятор напр жения содержит понижающий трансформатор, первичная обмотка I которого подключена к статорной обмотке г нератора 2, вторичная обмотка 3 сое динена со входом выпрямителя 4. Выход выпрямителя 4 через фильтрующий конденсатор 5 связан с блоком управления и служит для его питания. Вторичная обмотка 6 через выпрямитель 7 подсоединена к блоку управления и предназначена для синхронизации его. Вторичная обмотка 8 чере выпрямитель 9 имеет гальваническую связь с измерительным элементом, со тоящим из резисторов 10-12, подключенных также к блоку управления. Блок управления полупроводниковым регулятором напряжения состоит из генератора пилообразного напряжения, образованного транзисторо 13, резисторами 14 и 15 и конденсатором 16. Вход генератора пилообразного напряжения связан с выхо54дом выпрямителя 7, а выход - со вхо дом несимметричного триггера с эмиттерной связью , выполненного на транзисторах 17 и 18. Выход транзистора 18 имеет гальваническую связь со входом усилителя мощности 19, состоящего из транзистора. Первичные обмотки импульсных трансформаторов 20 и 21 соединены параллельно между собой и подключены к источнику питания блока управления через переход эмиттер-коллектор усилителля 19 мощности. Вторичные обмотки импульсных трансформаторов 20 и 21 электрически связаны с переходами: упра1зляю101Й электрод-катод встречнопараллельных тиристоров 22 и 23, которые подключены к статорным обмоткам генератора 2 через вервичную Обмотку 24 нагрузочного трансформатора возбухкдения, причем к первичной обмотке 24 подсоединена цепочка, состоящая из резистора 25 и конденсатора 26. Вторичная обмотка 27 через выпрямитель 28 электрически связана с обмоткой 29 возбуждения генератора 2 и диодом 30. Регулятор работает следующим образом. С обмотки 6 понижающего трансформатора синусоидальное напряжение Щ (фиг. 2) подается на мостовой выпрямитель 7, где оно преобразуется в напряжение Ug, которое с частотой пульсации 100 Гц пбдается на базу транзистора 13 генератора пилообразного напряжения. Величина сопротивления резистора 14 подбирается такой,чтобы транзистор 13 открывался в те моменты времени, когда напряжение U на базе приблизительно равно нулю. Напряжение U на конденсаторе 16 изменяется по пилообразному закону, т.е. в закрытом состоянии транзистора 13 конденсатор заряжается через резистор 15, а при рткрытом транзисторе 13 разряд про 1сходит почти мгновенно через переход эмиттер-коллектор, который в открытом состоянии транзистора имеет незначительное сопротивление. Это пилообразное напряжение подается на вход формирователя импульсов, представляющего собой триггер Шмитта, выполненный на транзисторах 17 и 18. На базе транзистора происходит сравт нение следующих сигналов: пилообразного напряжения Uj; постоянно положительного смещения U, через резистор 31, регулируемого отрицательного смещения U через резис-, тор 12. Код воздействием большого положи тельного смещения U триггер находится в первом устойчивом положении, т.е. транзистор 17 -чакрыт, тра зистор 18 открыт, соответственно, транзистор усилителя 19 мощности закрыт и управляющее импульсы Ug на управляющие электроды тиристоров 22 и 23 не поступают, тиристоры закрыты. Под воздействием постепенно возрастающего напряжения U положительное смещение на базе транзистора 17 уменьшается и в момент времени, когда и , триггер скачком переходит во второе устойчивое состояние, т,е. транзистор 17 откры вается, а транзистор 18 закрывается В этот момент времени тиристоры 22 и 23, получив импульсы Ue с тран форматоров 20 и 21, открываются и через первичную обмотку 24 нагрузо иого трансформатора протекает ток. На обмотку 29 возбуждения поступает питание в виде формы кривой двухполупериодного выпрямления через выпрямитель 28, генератор 2 увеличивает напряжение. Регулятор приходит в исходное со тояние в конце каждого полупериода напряжения, так как величина напряжения иа становится равной нулю. Таким образом, регулируя отрицатель ное смещеш1е резистора 12, можно изменять угол зажигания тиристоров, тем самым регулировать величину дей ствующего значения напряжения на пе вичной обмотке 24 нагрузочного тран форматора, что влечет за собой изме нение напряжения возбуждения UQ генератора и его линейного напрлнения Допустим, что напряжение генератора 2 равно номинальному Uy Если :под действием внешних возмущений иа . пряжение генератора уменьшилось, то сигнал через обратную связь, образованную первичной обмоткой 1, вторичной обмоткой 8 и выпрямителем 9 с измерительного элемента на резисторах 10-12 воздействует на триггер Шмитта на транзисторах 17 и 18 после сравнения напряжений Uj, ( , 1)5 А так как напряжение на базе транзистора 17 становится более отрицательным после сравнения сигналов, то выходные импульсы триггера, которые являются управляющими для усилителя 19, имеют меньший угол задержки, значит усилитель мсщности, работая также с меньшими углами задержки , открывает тиристоры в более ранние промежутки времени (каждый полупериод кривой тока что приводит к возрастанию напряжения на обмотках 24 и 27 нагрузочного трансформатора. Следовательно, среднее значение тока возбуждения становится большим и достаточным по вегшчине, чтобы напряжение генератора стало равньм номинальному и установился режим устойчивых автоколебаний. , Причем установившаяся статистическая ошибка системы не превышает 2% UH. Формула изобретения Полупроводниковый регулятор напряжения для генераторов переменного тока, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к якорной обмотке генератора, одна из вторичных обмоток включена на вход выпрямителя, выход которого подключен к блоку управления, вторая вторичная обмотка подключена через другой выпрямитель на вход генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен ко входу триггера Шмитта, своим выходом соединенного со входом усилителя мощности, а третья вторичная обмотка через третий вьофямитель подключена ко входу измерительного элемента регулятора, . и нагрузочный трансформатор возбуждения, вторичная обмотка которого через выпрямитель соединена с обмоткой возбуждения генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества электроэнергии и надежности,- дополнительно введены два встречно-параллельно соединенных тиристора, включенных последовательно между якорной обмоткой генератора и первичной обмоткой нагрузочного трансформатора возбуждения, причем управлянмцие входы тиристоров соединены с выходом усилителя мощности, а выход- измерительного злемента подключен одним выводом к выходу генератора пилообразного .напряжения, а другим выво7дом - к минусовой клемме вьтрямителя блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 904185g , 1. Авторское свидетельство СССР у, 265230, кл. Н 02 Р 9/30, 1968, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2580730/07, кл. Н 02 Р 9/30 5 1978.

AjrjS /