Регулятор переменного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/24 H02P13/16 

(54) РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к эпектротех- нике, в частности преобразовательной технике, и может быть использовано при разработке преобразователей с трансформаторами и.ли реакторами с магнитопроводамн из ферромагнетиков, например, ти- ристорно-трансформаторных регуляторов напряжения, автономных инверторов с выходными трансформаторами и вьшрямите- пей с уравнительными реакторами.

. Известны регуляторы переменного напряжения (преобразователи) содержащие трансформатор с разветвленным магнитопроводом тиристорный коммутатор силовой обмотки трансформатора, датчики, выход которых подключен ко входу блока управления, и автоматической коррекцией величины тока намагничивания обмотки, за счет чего осуществляется последующая коррекция положения петли гистерезиса магнитопровода Cl2nt21,

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, содержащий транс-, форматор с разветвеленным магнитопроводом, одна силовая обмотка которого через тиристорный коммутатор, а другая обмотка непосредственно соединена со входными и выходными выводами, соответственно, блок управления и автоматической коррекции тока намагничивания силовых обмоток, корректирующие входы которых связаны с измерительными обмотками соответствующих датчиков производной магнитного потока 3.

to

Недостатком известного устройства является сложность выполнения из-за необходимости иметь блок синхронизации фазы детектирования, связанный с силовой частью устройства.

15

Цель изобретения - упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор снабжен двумя нелинейными преобразователями, выходы которых

20 соединены соответственно с корректирук щими входами блока управления и авто;матической коррекции тока намагничивания, а их входы через фильтры низших 9 частот - с измеритепьными обмотками соответствующих датчиков производной магнитного потока. При этом непинейные преобразоватегш имеют монотонные, симметричные относи тельно начала координат, выпуклые ипи вогнутые в одном из квадрантов характе- ристийй, что позволяет получить на выхо де негганейных преобразователей сигналы постоянная составляющая которых отражает направление и степень смещения по ложения петли гистерезиса магнитопро-: вода, т.е. направление и степень его на- сышения. На фиг. 1, приведена функциональная схема регулятора переменного напряже- 1тя; на фиг. 2 и 3 - временные диаграм мы, поясняющие принцип работы регулятора. Схема содержит: трансформатор с раз ветвленным магнитопроводом 1, первичная и вторичная силовые обмотки трансформатора 2, 3 - тиристорный коммутатор (симисторные ключи), 4 - бпок уп- равнения И автоматической коррекции тока намагничивания, 5 и 6 - корректирующие и управляющие входы блока 4, соответственно, 7 - датчики производной маг нитного потока, 8 - измерительные обмотки датчиков 7 9 - фильтры низших частот, 1О - непинейные преобразователи Временные диаграммы, поясняющие прин цип работы регулятора при перемагничи- вании по симметричному и несимметричному циклам петли гистерезиса, приведены соответственно, на фиг. 2 и фиг. 3, где: а - кривые, напряжения питающей сети; б - кривая напряжения на силовой первичной обмотке. 2; в - кривая напряжения на измерительной обмотке 8; г кривая напряжения на выходе фильтра низ ших частот 9; д, е - кривая напряжения на выходе нелинейного преобразователя при вогнутой и выпуклой в первом квадрате его характеристики, соответственно. Принцип работы устройства заключается в следующем. По корректирующим входам 5 блока 4 осуществляется коррекция несимметрии включающих импульсов симисторных ключей 3 и,асоответственно, положение петель гистерезиса, а по его управляющим входам 6 осуществляется управление заданием величины напряжения на выходе регулятора. Нелинейные преобразователи 1О имеют монотонные (производная однозначна) симметричные относительно начала координат (т.е. у (-х)-(х), где ij и х - соот 974 ветственно, выходные и входные сигналы преобразователей), выпуклые (вторая производная отрицательна) или вогнутые (вторая производная положительна) в одном квадранте характеристики (на фиг. 1 сплошной линией показана вогнутая в первом квадранте, а штриховой - выпуклая в первом квадранте характеристика). Через магнитопровод датчика 7 проходит незначительная часть магнитного потока трансформатора 1, так как маг нитное сопротивление участка магнитопровода трансформатора 1, к которому приставлен датчик 7, невелико,.а магнитное сопротивление двух воздушных зазоров между магнитопроводами трансформатора 1 и датчика 7 значительное. При насыщении контролируемого участка маг нитопровода трансформатора 1 его магнитное сопротивление возрастает и доля магнитного потока, ответвляющегося в магнитопровод 7, резко возрастает. ЭДС измерительной обмотки 8 пропорциональна производной ответвляющегося потока. С измерительной обмотки 8 снимается сигнал напряжения, примерно пропорциональный производной нап|)яженности контролируемого участка магнитопровода, а с выхода фильтра низших частот 9, который на высоких частотах ведет себя как интегратор, снимается сигнал напряжения (фиг. 2, 3 г), примерно пропорциональный напряженности контролируемого участка магнитопровода. При этом принципиально важно то, что при любых режимах в напряжениях как измерительной обмотки 8(фиг. 2, 3 в), так и выхода фипьтра 9(фиг. 2, 3 г) отсутствует постоянная составляющая, что не позволяет непосредственно использовать эти напряжения для формирования корректирующего воздействия на блок 4 с целью коррекции положения петли гистерезиса. При включении нелинейного преобразователя 1О между выходом фильтра 9 и корректирующим входом 5 блока 4 на выходе этого нелинейного преобразователя формируется напряжение (фиг. 2, 3, д, е), в котором появляется постоянная составляющая только при смещении положения петли гистерезиса контроли зуемого участка. При использовании нелинейного преобразователя 10 с вогнутой в первом квадранте характеристикой (сплошная кривая) большие значения напряжения на входе еще сильнее преобладают на выходе нелинейного преобразователя. В итоге, после нелинейного преобразования напряжения

(фиг. 3 г) без постоянной составляющей получается напряжение (фиг. 3 д) с попожитейьной постоянной составляющей.

При использовании нелинейного прео&разоватепя 10 с выпуклой в первом квад ранте характеристикой (щтриховая линия) болыиие значения напряжения иа входе сильнее оЬлабляются на выходе, чем меньщие. В итоге после нелинейного преобразования напряжения (фиг. 3 г) без постоянной составляющей получается напряжение (фиг. 3 е) с отрицательной постоянной составляющей.

При перемагничивании контролируемого участка магнитопровода трансформап-ора 1 по симметричному циклу петли гистерезиса все напряжения (фиг. 2, в фиг. 2 е), имеют форму, симметричную относительно оси абсцисс, поэтому во всех напряжениях отсутствует постоянная составляющая

Постоянные составляющие напртжения с выходов нелинейных преобразователей 10 noctynajot на корректирующие входы 5 блока 4, который изменяет симметрию включающих импульсов симисторныЯ ключей 3 до тех пор, пока эти постоянные составляющие не устранятся, т.е. пока не Обеспечится перемагничивание каждого из контролируемых участков разветвленного магнитопровода трансформатора 1 по симметричным не смещенным циклам.

Таким образом, введение контрнесимметрии путем включения в цепь управления тиристорным коммутатором 3 (симисторными ключами) нелинейных преобразователей 1О позволяет в основном устранить возможность насыщения магнито- провода трансформатора как при иесимметрии включающих импульсов тиристорного коммутатора, так и пра непинейнос;ТИ нагрузки.

Формула изобретения 1. Регулятор переменного напряжения содержащий трансформатор с разветвленным магнитопроводом, одна силовая обмотка которого через тиристорный коммутатор, а другая обмотка непосредственно соединены со входными и выходными выводами, соответственно, блок управления и автоматической коррекции тока намагничивания силовых обмоток, корректирующие входы которого связаны с измерительными обмотками соответствующих датчиков производной магнитного потока, отличающийся тем, что, с целью упрощения, он снабжен двумя нелинейными преобразователями, выходы соединены соответственно с корректирующими входами блока управления и автоматической коррекции тока намагничивания, а их входы через фильтры низших частот - с измерительными o6MOfKaMH соответствующих датчиков производной магнитного потока.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

кл. Н 02 Р 13/16, 1972.

3.Лохов С. П. и др. Методы управления тиристорными ключами на .первичной стороне многофазного трансформатора в регуляторах переменного напряже- ния. -В кн. Современные задачи преобразовательной техники, ч. 2, Киев, 1975.