Устройство для регулирования переменного напряжения

 

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники. Цель изобретения - обеспечение линейности регулировочной характеристики , повышение КПД и расширение области использования за счет организации сильноточного выхода. Устройство содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичными обмотками 3-5, ключи 6-11, включенные попарно между выводами вторичных обмоток 3-5. Выводы ключей 7, 9, 11 образуют выводы регулировочных секций, соединенных параллельно через обмотки 13, расположенные на трехстержневом замкнутом магнитопроводе 14. Особенностью работы устройства является фазовый сдвиг между управляющими импульсами ключей, относящихся к сосед2Т ним секциям, на угол тт-, эа счет чего достигается поставленная цепь. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9(SU(iI) 5Р 4 Н 02 М 5/257

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /1 с!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4110589/24-07 (22) 09.06.86 (46) 07.08.88. Бюп. М- 29 (71) Московский энергетический институт (72) Г.С.Мыцык (53) 621.314.2 (088.8) (56) Этво, вып. 9. — М.: Советское радио, 1977, с. 70-73.

Гельман М.В. и др. Тиристорные регуляторы переменного напряжения.

М.: Энергия, 1975, с. 97. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники.

Цель изобретения — обеспечение линейности регулировочной характеристики, повышение КПД и расширение области использования эа счет организации сильноточного выхода. Устройство содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичными обмотками 3-5, ключи 6-11, включенные попарно между выводами вторичных обмоток 3-5. Выводы ключей 7, 9, 11 образуют выводы регулировочных секций, соединенных параллельно через обмотки 13, расположенные на трехстержневом замкнутом магнитопроводе 14. Особенностью работы устройства является фазовый сдвиг между управляющими импульсами ключей, относящихся к сосед2и ним секциям, на угол вЂ, за счет чего достигается поставленная цель.

1 з . и. флы, 6 ил.

14 15370

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники.

Цель изобретения — обеспечение линейности регулировочной характеристики, повышение КПД и расширение об5 ласти использования.

На фиг. 1 показан вариант выполнения силовой части предлагаемого устройства, на фиг. 2 — вариант выполнения блока управления, на фиг фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства, на фиг.4 временные диаграммы, поясняющие работу блока управления на фиг. 5 временные диаграммы, поясняющие воэможность попутной реализации в устройстве свойств преобразователя частоты и числа фаз (иэ одной в М 3); на фиг. 6 — регулировочные характеФ

" Us(s) "ъст1

Т() 3(5) Ъ(7\ тельная величина напряжения соответственно первой, третьей и пятой rapмоник для основного и дополнительно- 25 го выходов (а) и зависимость величины искажений выходного тока, измеряемых коэффициентом гармоник тока

Ф

К,1, от угла регулирования с при различных углах сдвига фаэ (р, по ос- Зо новной гармонике RL-нагрузки (б), на фиг. 7 — другой вариант силовой части устройства.

Силовая часть устройства (фиг. 1 и 7) содержит трансформатор 1 с пер35 вичной обмоткой 2 с вторичными обмотками 3-5 (число которых для определенности в дальнейшем принято равным 3). Между выводами каждой из обмоток включены цепочки из последовательно соединенных ключей 6-11 основ ного и шунтирующего. Совокупность ключей 6-11 образует коммутатор 12.

Вторичная обмотка с цепочкой ключей образует регулировочную секцию. В

45 варианте на фиг. 1 выходы секций, образованные силовыми выводами ключей 7, 9 и 11, соединены через обмотки 13, расположенные на М стержнях М-стрежневого замкнутого магнито- 5О провода 14 с выходными выводами. Выводы дополнительной M-фаэной обмотки 15 формируют дополнительные выходные выводы, с которых можно снимать М-фазное напряжение, ближайшими гармониками в спектре которого являются гармоники с кратностью по отношению к частоте сети Е„равные

f (а-1) и (а+1) где а = - отношеf нне частоты Е„переключения ключей коммутатора 12 к частоте f сети. В рассматриваемых на фиг. 3 и 5 примерах a = 6.

Блок управления (фиг.2) содержит управляющий вход 16, эадатчик 17 частоты с выходным сигналом U (фиг.4) первый и второй М-канальные распределители импульсов (РИ) 18 и 19 по пересчетной схеме с парафазными выходами, тактовыми входами связанные с выходом задатчика 17 частоты непосредственно и через управляемый фазосдвигакщнй узел (ФСУ) 20 соответственно. Для обеспечения воэможности стопроцентного регулирования выходного напряжения ФСУ 20 выполняется в виде последовательно соединенных идентичных ФСУ 21-23, объединенных по управляющему входу 16. Каждый из

ФСУ 21-23, представляющий собой блок управляемой задержки, обеспечивает в предельном случае максимальную задержку на время, равное gt = —, т„, где Т вЂ” период регулирования, а весь ФСУ 20 — в М раз больше (на время, равное T„). Выходы а, а, Ь, Ь, с, с распределителя 18 и выходы — с ( а, а, Ь, Ь, с, с распределителя 19 подключены к входам М-канального логического узла. Каждый из его каналов 24-26 выполнен в виде логических элементов 2И 27 и 28, логического элемента 2ИЛИ 29 и логического элемента НЕ 30. С выходов 31-36 блока управления сигналы поступают на входы соответствующих ключей 6-11.

Алгоритмическая характеристика силовой части, определяемая блоком управления, поясняется диаграммами на фиг. 3, где Ц,-U - сигналы на выходах 31-36 блока управления соответственно, подаваемые на управляющие входы ключей 6-1 1 соотв е тс твенно и характеризующие их состояние. В результате переключения ключей по указанному алгоритму на выходах регулировочных секций устройства образуются напряжения 0, U и Ц, имеют щие вид сигналов с широтно-импульсным регулированием (ШИР). Римские цифры при сигналах обозначают номер секции при отсчете сверху вниз.

При суммировании напряжений U

iп

U и U результирующее выходное на1415370 пряжение определяется по формуле

1 I ll пГ, 02 соЧ1 П2 + U + U ) . Напряж и

2 соЧ

Пвв и Uq« которые прикладываю ся к фазам А1, В1, Ci обмотки 13 трехфазного трансформатора, имеют вид, показанный на фиг. 3 (и более детально на фиг. 5).

Работа блока управления поясняется фиг. 4.

Каждая иэ ФСУ 21-23 может быть выполнена по любой общеизвестной схеме. Чаще всего ФСУ выполняют в виде последовательно включенных генератора пилообразного напряжения (ГПН) с напряжением !,„„ (фиг.4) и компаратора, на управляющий вход которого подают сигнал U ° В результате сравнения в компараторе сигналов

U „и UI получают сигнал U, передний фронт которого отстает от входного, тактирующего ФСУ сигнала U< на угол оь (фиг.4).

РИ 19 запускается передним фронтом этих импульсов U< в результате чего его выходные сигналы оказываются сдвинутыми на угол Ы, по отношению к выходным сигналам РИ 18, Использованный в системе управления одноканальный принцип построения позволяет обеспечить синхронное (симметричное по углу оь) регулирование во всех регулировочных секциях и этим самым максимально реализовать преимущества используемого алгоритма управления.

Для расширения функциональных возможностей М-стержневой замкнутый магнитопровод 14 снабжают дополнительной М-фазной обмоткой 15, с которой снимают М-фазную систему напряжений U>» Пзви П.с ближайшими гармониками в которых являются гармоники (в примере Пв в и U>,P частот (а-1) 1„и (а+1) f,(имеющие одинаковый порядок чередования фаз (фиг.5).

Несмотря на не очень высокое качество этого напряжения (которое может быть улучшено фильтром), его тем не менее можно испольэовать непосредственно, например, для питания электродвигателей асинхронного типа (АД), устанавливаемых в системе вентиляционного охлаждения этого же устройства. Повьппенная частота питания АД, устанавливаемая соответствующим выбором параметра а, позволяет реалиэо5

55 вать систему охлаждения с улучшенными массо-габаритными показателями.

Регулировочные характеристики

П,и1 f() 0„„= Й(Ы )

f,(oL ) слоя основной и для этих двух неосновных (ставших полезными) гармоник в относительных единицах представлены на фиг. 6а.

Изменение показателя качества

К„<,1 выходного тока при а=М=З для различных углов RL-нагрузки Ц),,1 по основной гармонике в функции угла регулирования of показано на фиг.бб.

»

Как видно, значениями углов Ы» = 0;

0,333, 0,566 область регулирования разбивается на три зоны, причем в точках о .„ К,< 1= О. В отличие от иэ, « вестных решений, в которых неидеальность характеристик используемой в блоке управления элементной базы при переходах из одной эоны регулирования в другую влечет за собой скачок в регулировочной характеристике, в предлагаемом решении эта характеристика принципиально имеет строго линейный характер (фиг.ба).

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее трансформатор с первичной и М числом вторичных обмоток, между выводами каждой из которых включена цепочка и двух последовательно соединенных основного и шунтирующего ключей переменного тока, формирующую вместе с соответствующей вторичной обмоткой регулировочную секцию, а также блок управления, причем силовые выводы шунтирующих ключей образуют выходы регулировочных секций, которые соединены между собой по схеме суммирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения линейности регулировочной характеристики, повьппения КПД и расширения области использования за счет организации сильноточного выхода при одновременном уменьшении установленной мощности, оно снабжено М-стержневым замкнутым магнитопроводом с расположенными на его стержнях одинаковыми по числу витков обмотками, одни одноименные

lIo полярности выходные выводы регулировочных секций объединены между собой, образуя первьп» выходной вывод каждый из других выходных выводов

M секций через одну из обмоток M стержневого замкнутого магнитопровода подключен к второму выходному выводу, блок управления выполнен в виде задатчика частоты, управляемого фазосдвигающего узла, M-канального логического узла и двух M-канальных распределителей импульсов по пересчетной схеме с парафаэными выходами причем входы первого и второго распределителей импульсов связаны с выходом задатчика частоты соответственно непосредственно и через управляемый фазосдвигающий узел, каждый канал М-канального логического узла содержит два элемента 2И, логический элемент 2ИЛИ и логический элемент НЕ, при этом входы элементов

2И являются входами М-канального логического узла, одноименные по полярности выходы одноименных каналов

М-канальных распределителей соединены с входами одного элемента 2И, выходы двух элементов 2И, связанных

15370 6 с выходами одноименных каналов M-канальных распределителей, соединены с соответствующими входами элемента 2ИЛИ, выход которого связан с эле5 ментом НЕ, причем, выходы элемента

2ИЛИ и элемента НЕ соединены с управляющими входами соответственно основного и шунтирующего ключей соответствующей регулировочной секции, а М вторичных обмоток трансформатора выполнены одинаковыми IIQ числу

Витков»

2. Устройство по п ° 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности преобразования частоты и числа фаэ из одной в М, о» снабжен дополнительной М-фазной обмоткой, расположенной на стержнях упомянутого Мстержневого замкнутого магнитопровода и образующей дополнительный М-фаэ.

25 ный ВыхОд °

1415370

1415370

:)у

0,Ю

0,б

01 Ф

0 gg gq gg pg у Р Р2 ОФ Об ОВ УО

Раг. b

Г

Ц" ) Составитель И.Головинова

Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай

Редактор E.Ïàïï

Заказ 3881/52

Тираж 665 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4