Однофазный регулятор переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение надежности. Регулирование напряжения на нагрузке 5 осуществляUIJ етс мен 1, мен мут 7-1 12кон тор рис ся В р мут в о пол ра клю уст зар фил пос ется изменением относительного времени включения рабочих тиристоров 1, 2. Для запирания тиристоров применена система искусственной коммутации , содержащая мост на диодах 7-10, МОСТ на управляемых вентилях 1215, дроссель 18, коммутирующий конденсатор 17 и перезарядньй тиристор 19. При выключении рабочих тиристоров 1, 2 ток нагрузки замыкается через управляемые вентили 12-15. В результате включения в начале коммутации управляемых вентилей 12, 13 в один полупериод и 14, 13 в другой полупериод и перезарядного тиристора 19 конденсатор 11 оказьшается подключен параллельно нагрузке, что устраняет возможность накапливания заряда на обкладках конденсатора фильтра, за счет чего достигается поставленная цель. 2 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 М 5 257

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4143298/24-07 (22) 29. 10.86 (46) 15.10.88. Бюл. И 38 (71) Ульяновский политехнический институт (72) С.H.Сидоров, А.Ю.Колпаков и С.А.Ульман (53) 621.314.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1064395, кл. Н 02 М 5/257, 1983.

Руденко В.С., Сенько В.И., Читенко И.М. Основы преобразовательной техники. N.: Высшая школа, 1980 с. 176, рис. 3, 25 ° (54) ОДНОФАЗНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности. Регулирование напряжения на нагрузке 5 осуществля„„SU„„1431018 А I ется изменением относительного времени включения рабочих тиристоров

1, 2. Для запирания тиристоров применена система искусственной коммутации, содержащая мост на диодах

7-10, мост на управляемых вентилях

12-15, дроссель 18, коммутирфощий конденсатор 17 и перезарядный тиристор 19. При выключении рабочих тиристоров 1, 2 ток нагрузки замыкается через управляемые вентили 12-15.

В результате включения в начале коммутации управляемых вентилей 12, 13 в один полупериод и 14, 15 в другой полупериод и перезарядного тиристора 19 конденсатор 11 оказывается подключен параллельно нагрузке, что устраняет возможность накапливания заряда на обкладках конденсатора фильтра, за счет чего достигается поставленная цель. 2 ил.

1431018

Изобретение относится к электротехнике.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема силовых цепей регулятора, на фиг.2 — временные диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу данного устройства в установившемся режиме при управлении тиристорами, обеспечивающем поддержание входного соэ ц 1 во всем диапазоне регулирования, где Ug, i p — напряжение и ток k-го элемента схемы, U„ — им" пульсы управления для j-го тиристора.

Однофазный регулятор переменного напряжения содержит рабочие тиристоры li, 2, зашунтированные обратными диодами 3, 4, при этом рабочие тиристоры одноименными выводами, например катодами, подключены к разным выводам для подключения нагрузки 5, а другими одноименными выводами— к вторичной обмотке трансформатора

6, который служит источником HHTB ния. Выпрямительный мост на диодах

7-16 подключен выводами переменного тока к вторичной обмотке трансформа30 тора 6., а выводами постоянного тока— к конденсатору 11 фильтра. Коммутирующий мост выполнен на управляемых вентилях 12-15, выводами переменного тока соединен с выводами для подключения нагрузки 5, выводы постоянного 35 тока соединены между собой шунтирующим вентилем 1,6. Цепочка, состоящая из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора 17 и дросселя 18, соединена одним концом с одним 40 иэ выводов постоянного тока коммутирующего моста, например образованным общими анодами управляемых вентилей

15 и 13 а другим концом соединена с одним иэ выводов постоянного тока выпрямитсльного моста, например, образованным общими катодами диодов

8 и 10. Эта цепочка шунтирована переэарядным тиристором 19, включенным в проводящем направлении по от- 50 ношению к полярности разноименных выводов коммутирующего и выпрямительного мостов.

Другие разноименные выводы указанных мостов соединены между собой. 55

Блок управления тиристорами содержит фаэосдвигающее устройство 20, на авлятщий вход которого поступает сигнал управления, а выход соединен с первым входом логической части

21. Выход последней соединен с входом распределителя 22 управляющих импульсов. Второй вход логической части соединен с выходом датчика 23 тока нагрузки, установленного в цепи нагрузки регулятора, Управление предложенным устройством может осуществляться по любому известному способу, а именно: с опережающими углами включения тиристоров, обеспечивающими работу регулятора с опережающим сов ; с поддержанием входного соз с = 1, с широтно-импульсным регулированием выходного напряжения и др.

Рассмотрим работу устройства при поддержании cos = 1, для чего, как следует иэ диаграмм на фиг. 2, включение и выключение каждого рабочего тиристора осуществляется в моменты времени, симметрично отстоящие от вершины соответствующей полуволны сетевого напряжения. При этом включение тиристоров осуществляется по обычным правилам естественной коммутации„ т.е, путем подачи управляющего импульса при наличии на аноде положительного напряжения, а выключение посредством искусственной коммутации.

При пуске устройства производят первоначальный заряд конденсатора 11 и коммутирующего конденсатора 17-, для чего регулятор подключают к питающей се ти и неко тор ое вр еми до включения рабочих тиристоров подают управляющие импульсы на управляемые вентили 12-15. Заряд конденсатора 11 осуществляется по цепям, содержащим диоды 7-10, а коммутирующего конденсатора 17 - по цепям, содержащим диоды 7-10 и управляемые вентили 1215. В связи с наличием в указанных цепях индуктивных элементов конденсаторы заряжаются до напряжения, превышающего амплитуду сетевого напряжения, в результате указанные вентили оказываются запертыми, а напряжение на конденсаторах сохраняется неизменным до начала искусственной коммутации с полярностью напряжения на обкладках, указанной на схеме без скобок.

Пусть до коммутации полярность напряжения во вторичной обмотке трансформатора 6 указана на фиг.1 без

1431018

55 скобок. Соответственно этому во включенном состоянии находился рабочий тиристор 1, а ток нагрузки протекал по цепи: рабочий тиристор 1 — нагрузка 5 - обратный диод 4 - вторичная обмотка трансформатора 6. Установленный в цепи нагрузки датчик 23 тока вырабатывает и передает в логическую часть 21 блока управления информацию о наличии или отсутствии тока нагрузки,а также о направлении протекания этого тока. В момент времени t,, непосредственно предшествующий запиранию тиристора 1, по команде датчика 23 логическая часть подает управляющие импульсы на управляемые вентили 14, 15, а также на перезарядный тиристор 19. Одновременно с этим будет снят управляющий импульс с выключаемого рабочего тиристора 1 (см. диаграммы на фиг.2).

В результате конденсатор 11 оказывается подключен параллельно нагрузке 5. Так как начальное напряжение на конденсаторе 11 превышает выходное напряжение регулятора, ток нагрузки начнет переходить в цепь конденсатора 11. Конденсатор 11 будет частично разряжаться, отдавая свою энергию в нагрузку. Этот процесс будет сопровождаться таким же уменьшением потребляемого иэ сети тока, протекающего через рабочий тиристор

1 и обмотки трансформатора 6.

Одновременно с этим происходит вспомогательный колебательный переэаряд коммутирующего конденсатора 17, после окончания которого полярность напряжения на обкладках конденсатора 17 изменяется на противоположную, указанную в скобках. Сразу за этим начинается обратный рабочий перезаряд коммутирующего конденсатора по цепи 18, 15, дроссель 18 — управляемый вентиль 15, рабочий тиристор

1 — диод 10.

В момент t<, когда ток перезаряда конденсатора 17 сравняется с прямым током рабочего тиристора 1, последний выключится. Вместе с этим выключится и перезарядный тиристор 19.

На диаграммах фиг.2 этот момент выделен вертикальной пунктирной линией.

После запирания рабочего тиристора

1 и перезарядного тиристора 19 перезаряд коммутирующего конденсатора 17 может продолжиться по цепи: дроссель

18 — управляемый вентиль 15 — обрат5

50 ный диод 3 — диод 10. При этом к выключенным тиристорам до конца перезаряда будет прикладываться обратное восстанавливающее напряжение. После этого начнется заключительный этап коммутации, на котором убывающий входной ток регулятора перейдет в цепь конденсатора 11 при этом электромагнитная энергия, накопленная в индуктивных элементах питающей сети и трансформатора, поступит в конденсатор 11 и последний вновь зарядится.

В свою очередь ток нагрузки перейдет в шунтирующую цепь и будет снижаться. В момент t снижения тока нагрузки, а значит и тока управляемых вентилей 14, 15, до нуля указанные управляемые вентили выключатся. В этот момент датчик 23 подаст соответствующую команду и в логической части начнется отсчет выдержки времени (безтоковой паузы), необходимой для восстановления запирающей способности бывших в работе управляемых вентилей

14, 15. После окончания безтоковой паузы в момент с логическая часть

21 блока управления разрешит включение очередного рабочего тиристора а также повторное включение управляемого вентиля 15 вместе с управляемым вентилем 12. В результате цепь нагрузки окажется подключена с помощью рабочих тиристоров к обмотке трансформатора 6, а так как полярность сетевого питающего напряжения к этому моменту изменится на противоположную, указанную на фиг.1 в скобках, ток нагрузки начнет нарастать, изменив направление.

Выключение рабочего тиристора 2, как следует из диаграммы на фиг. 2, будет происходить аналогично, с той разницей, что в начале коммутации управляюшие импульсы будут поданы на управляемые вентили 12, 13, а также на переэарядный тиристор 19. После уменьшения тока нагрузки до нуля и окончания безтоковой паузы импульсы управления могут быть поданы на очередной рабочий тиристор 1, а также на управляемые вентили 13, 14 с целью подзаряда коммутирующего конденсатора 17.

Рассмотрим процесс выключения рабочего тиристора 2, считая, что на предшествующем внекоммутационном временном интервале ток нагрузки протекал по цепи: первичная обмотка транс"

35

14310 форматора Ь вЂ” рабочий тиристор 2 нагрузка 5 " рабочий тиристор, при этом полярность напряжения вторичной обмотки трансформатора указана на фиг.1 в скобках. В результате включения в начале коммутации 12, 13, 19 заряженный конденсатор 11 фильтра оказывается подключен параллельно нагрузке 5. Переход тока нагрузки в цепь конденсатора 11 будет сопровождаться частичным разрядом конденсатора 11 фильтра, а также уменьшением тока на входе регулятора и в выключаемом рабочем тиристоре 2. Одновременно с этим произойдет вспомогательный колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 17 по цепи: перезарядный тиристор 19 — дроссель 18, после окончания которого полярность напряжения на обкладках этого .конденсатора изменится на противоположную, указанную в скобках. Последующий за этим обратный рабочий переэаряд коммутирующего 25 конденсатора 17 будет происходить по цепи: дроссель 18 — управляемый вентиль 13 — рабочий тиристор 2— диод 8. В момент равенства прямого тока рабочего тиристора 2 с обратным током перезаряда коммутирующего конденсатора 17 рабочий тиристор 2 выключится. Вместе с этим выключится и перезарядный тиристор 19. Указанный момент времени выделен на диаграммах фиг. 2 вертикальной пунктирной линией. После выключения рабочего тиристора и перезарядного ти" ристора 19 перезаряд коммутирующего конденсатора 17 может продолжиться по цепи: дроссель 18 - управляемый вентиль 13 — рабочий тиристор 4— диод 8, при этом к выключенным тиристорам до конца перезаряда будет прикладываться обратное восстанав45 ливающее напряжение. На заключительном этапе коммутации входной ток регулятора будет замыкаться по цепи с элементами 6, 7-10, 11, заряжая конденсатор 11 фильтра вновь до исходного уровня, при этом накопленная в индуктивных элементах электромагнитная энергия поступит в указанный конденсатор. В свою очередь ток нагрузки будет иметь возможность замыкаться по шуитирующему контуру.. управляемый вентиль 12 — вентиль 1Ь— управляемый вентиль 13, снижаясь прн этом до нуля. В момент достижения тока нагрузки нулевого уровня поступит сигнал из датчика 23 в логическую часть блока управления, после чего начнется отсчет безтоковой паузы. После окончания паузы, на которой управляемые вентили 12, 13 восстановяч после выключения запирающую способность, будут включены очередной рабочий тиристор 1 и повторно управляемые вентили 13 14. После завершения подзаряда коммутирующего конденсатора 17 диоды ?-10 и управляемые вентили 13, 14 выключатся и ус 1ройство искусственной коммутации будет готово к очередному запиранию силового тиристора. В дальнейшем коммутации будут происходить аналогично.

Формула и з о б р е т е н и я

Однофазный регулятор переменного напряжения, содержащий два рабочих тиристора, зашунтированных обратными диодами и присоединенных первыми одноименными выводами к соответствующим выводам для подключения нагрузки и вторыми одноименными выводами к соответствующим выводам для подключения питающего источника, выпрямительный мост, выводы переменного тока которого соединены с выводами для подключения питающего источника, а выводы постоянного тока " с выводами конденсатора фильтра, коммутирующий иост, выводы переменного тока которого соединены с выводами для подключения нагрузки, а выводы постоянного тока соединены между собой через шунтирующий вентиль и с разноименными выводами постоянного тока выпрямительного моста один непосредственно, а другой через последовательно соеди" ненные коммутирующий конденсатор и дроссель о т л и ч а ю щ и и .с я тем, что, с целью повышения надежности, коммутирующий мост выполнен на управляемых вентилях, а параллельно цепочке из коммутирующего конденсатора и дросселя подсоединен перезарядный тиристор.

1431018 ит

Vw иу м!

Ру

Составитель В.Руденский

Редактор М. Бандура Техред Л. Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 5348/54 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ 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