Трехфазный стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное

(йе си СОЮЗ СОИ",ТСНИХЫЗВВЮПМааа1%СПУЬЛИК Г 16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СОИДЕП:ЛЬСТВУ в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОИ ЕаНИЙ И ОТКРЪГЕ(71) Николаевский ордена Трудового Красного Знамени кораблестроительный институт им. адм, С.О. Макарова(56) 1, Ковалев Ф.Н., Мосткова Г.П. Судовые статические преобразователи. Л., "Судостроением, 1968, с. 190.2, Ситник Н.К. Силовая полупроводниковая техника. М., фЭнергия", 1968, с. 171.3. "Регуляторы и стабилизаторы токаф Сб. Киев, фНаукова думками, с. 129- 133.4 фИзвестия ВУЗов. Энергетика",1980, В 6, с. 32-41, рис. 1 б. (54) (57) ТРЕХФАЗНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий питающий трансФорматор, первичная обмотка которого пофазно соединена с вторичной обмоткой инверторноготрансФорматора, а к вторичной обмотке питающего трансФорматора подключен неуправляемый выпрямитель, кФфвыходу которого подсоединен вход ин вертора и, через сумматор и блок инвертирования сигнала управления, вход системы управления инвертором, о т л и ч а ю щ н й с я тем, что, с целью повышения надежности, позы- щения коэфФицнента стабилизации и улучшения технико-экономических показателей, в Фазу инвертора включен дополнительно введенный датчик тока, выход которого через дополнительно введенные второй выпрямитель и пороговый элемент подключен к управляющим входам дополнительно введенных двух ключей, выполненных на транзисторах с разными типами проводимости, и к дополнительно вве-денному аналоговому запоминающему устройству, а выходы обоих ключей через диод подсоединены к входу систеьи управления инвертором, а через резистор - к общей шине преобразователя, при этом вход первогоФ ключа подключен к положительному выводу дополнительно введенного источника смещения, а вход второго через дополнительно введенные аналоговое запоминающее устройство и усилитель подсоединен к входу систеьи управления инвертором.Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в качестве стабипизированного источника постоянного тока, нагружаемого на резкопеременные нагрузки и питающегося от сети со значительными кратковременными провалами (всплесками) напряжения.Известны трехфазные стабилизированные преобразователи переменного 10напряжения в постоянное, содержащиев качестве регулирующего органа управляемый выпрямитель 1 .Недостатком указанных преобразователей является низкое качествовыпрямленного напряжения и небольшойкоэффициент мощности из-за большогоустановочного угла управления. При.обеспечении коэффициента пульсацийв пределах 1-2 с помощью сглаживающих фильтров существенно ухудшаютсядинамические показатели преобразователей.Известны также трехфазные стабилизированные преобразователи переменного напряжения в постоянное, в ко 2торых регулирующий орган - встречнопараллельно включенные тиристоры -установлен в фазах цепи переменноготок.а 2 ,Недостатки данных преобразователейЗэтого типа такие же, как и преобразо. вателей с использованием в качестверегулирующего органа управляемыхмногофазных выпрямителей.Известны также трехфазные стабилизированные преобразователи переменного напряжения в постоянное, в кото.рых в качестве регулирующего органаиспользуется широтно-импульсный преобразователь, установленный после не управляемого выпрямителя 3 .Недостатком таких преобразователейявляется высокий уровень трудноустранимых высокочастотных помех, генерируемых широтно-импульсным преобразователем в питающую сеть.Наиболее близким к предлагаемомуявляется трехфазный стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий питающий трансформатор, первичная обмоткакоторого пофазно соединена с вторичной обмоткой инверторного трансформатора, а к вторичной обмотке питаю.цего трансформатора подключен неуправляемяй выпрямитель, к. выходу кото рого присоединен вход инвертора и,через сумматор и блок инвертированйясигнала управления, вход системыуправления инвертором 4 1.Недостатком известного преобразователя является ограниченный диапа-.зон регулирования фазы напряженияинвертора по отношению к фазе напряжения питающего трансформатора. Этоснижает надежность преобразователя 65 из-за возможного опрокидывания инвертора, приводит к снижению коэффициента стабилизации и ухудшению технико-экономических показателей всейустановки.Целью изобретения является повышение надежности, повышение коэффициента стабилизации и улучшениетехнико-экономических показателей.Поставленная цель достигаетсятем, что в трехфазном стабилизированном преобразователе переменногонапряжения в постоянное, содержащемпитающий трансформатор, первичнаяобмотка которого пофазно соединенас вторичной обмоткой инверторноготрансформатора, а к вторичной обмотке питающего трансформатора подключен неуправляющий выпрямитель,к выходу которого подсоединен входинвертора и, через сумматор и блокинвертирования сигнала управления,вход системы управления инвертором,в фазу инвертора включен дополнительно введенный датчик тока, выход которого через дополнительно введенные второй выпрямитель и пороговыйэлемент подключен к управляющим входам дополнительно введенных двухключей, выполненных на транзисторахс разными типами проводимости, и кдополнительно введенному аналоговомузапоминающему устройству, а выходыобоих ключей через диод подсоединенык входу системы управления инвертором, а через резистор - к общей шинепреобразователя, при этом вход первого ключа подключен к положительномувыводу дополнительно введенного источника смещения, а вход второго через дополнительно введенные аналоговое запоминающее устройство и усилитель подсоединен к входу системы управления инвертором.На чертеже представлена схема трехфазного стабилизированного преобразователя переменного напряжения в постоянное.Преобразователь содержит питающий трансформатор 1, многофазныйсиловой неуправляемый выпрямитель 2,инверторный трансформатор 3, датчик4 тока, инвертор 5, систему б управления инвертором, маломощный выпрямитель 7, пороговый элемент 8, ключи 9 и 10, диод 11, резистор 12,,блок 13 инвертирования сигнала управления, сумматор 14, усилитель 15, аналоговое запоминающее устройство 16.Устройство работает следующимобразом,фаэное напряжение сети О подводится к первичной обмотке Ч 1 п питающего трансформатора 1 и последовательно соединенной с ней вторичнойобмотке И 2, инверторного трансформатора 3 с напряжением 0 й. Снимаемое с первичной обмотки Чп питающего трансформатора 1 напряжение ОВподается через вторичную обмоткуЯпитающего трансформатора на неуправляемый выпрямитель 2 и определяется как геометрическая сумма напряжений сети О и инвертора Ой 10 где В - угол между напряжениямиОс и ОиИнвертор 5 может питаться как свыхода выпрямителя 2, так и от отдельного источника. Фазовый угол Вмежду напряжениями Ос и Ои устанавливается системой управленияинвертором б в зависимости от разности между опорным напряжением Оони выходным напряжением преобразователя О , устанавливаемой сумматором 14. При увеличении напряженияО за счет уменьшения нагрузки илиувеличения напряжения питающей сети,увеличивается напряжение, подводимое через блок инвертирования сигнала 13 управления к системе б управления инвертором и возрастаетугол В, благодаря чему О, уменьшается до исходной величины,При значительных всплесках питающего напряжения О, характерныхдля автономных энергосистем, угол Вможет возрасти до таких величин,когда инвертор 5 может перейти ввыпрямительный режим, вследствиечего на выходе преобразователя5произойдет короткое замыкание и. схема потеряет работоспособность.Для устранения такого явления необходимо ограничивать максимально воз"можный угол В граничным значением 40В ; Однако величина В зависит отряда факторов - нагрузки преобразователя, соотношения между напряжениями сети и инвертора и т,д. и изменяется в диапазоне 90 (В 180С другой стороны, чем больше диапазон изменения В, тем выше коэффициент стабилизации напряжения Ои меньше установленная мощность инвертора и всего преобразователя вцелом. Поэтому при ограничении Взначением В соответственно возрастут технико-экономические показателипреобразователя и снизится качествовыходного напряжения.Схема позволяет, с одной стороны,регулировать величину В в зависимости от режима работы установки,с другой - автоматически ограничивает этот угол в случае аварийныхрежимов работы. 6Датчик 4 тока контролирует токинвертора. Сигнал датчика 4 выпрямляется маломощным выпрямителем 7и подается на пороговый элемент 8.Если сигнал датчика превышает по 0ароговый уровень срабатывания элемен. та 8, то последний создает на выходе высокий потенциал напряжения. Этот потенциал прикладывается к входам ключей 9 и 10. При этом ключи 9 и 10 выполняются таким образом, чтобы при высоком прикладываемом потенциале ключ 9 находился в открытом состоянии, а ключ 10 - в закрытом.Такое выполнение ключей возможно на транзисторах разных типов проводимости с соответствующим выбором рабочих точек или даже на одном элек. тромагнитном реле с группой замыкающих и группой размыкающих контактов. При открытом ключе 9 и закрытом ключе 10 напряжение смещения О поступает на катод диода 11 и поддерживает его в закрытом состоянии, благодаря чему режим стабилизации выходного напряжения преобразователя Оосуществляется так, если бы датчик тока 4 отсутствовал. В случае резкого увеличения питающего напряжения или уменьшения нагрузки преобразователя угол В возрастает до значений, при которых ток инвертора снижается практически до нуля и он может пе-. рейти в выпрямительный режим.При уменьшении тока инвертора до уровня, определяющего режим, близкий к холостому ходу инвертора, сигнал, подаваемый с датчика 4 на пороговый элемент, снижается до величины, при которой пороговый элемент 8 переходит в противоположное состояние. На его выходе созд ется низкий потенциал, который, прикладываясь к входам ключей 9 и 10, изменяет их состояние. В результате ключ 9 запирается, а ключ 10 отпирается. Одновременно с выхода 8 низкий потенциал подается на аналоговое запоминающее устройство (АЗУ) . На АЗУ также подается сигнал, снимаемый с выхода блока 13 через усилитель 15. В момент подачи на вход АЗУ 16 низкого потенциала с выхода элемента 8, аналоговый сигнал блока 13 и АЗУ запоминается и одновременно прикладывается через открытый ключ 10 к катоду диода 11. Время запоминания АЗУ выбирается из условия максимальной длительности предварительного режима работы преобразователя, определяемого по максимальному времени всплеска питающего напряжения при минимальной нагрузке последнего. Для автономных систем обычно это время не превышает 2-3 с.При открытом ключе 10 инвертор будет работать в режиме, близком к холостому ходу, и любое дальнейшее уменьшение Оо приведет к открыванию диода 11 и ограничению напряжения, подаваемого на блок б. В результате не будет происходить возрастаниеЗаказ 3703/42 Тираж 874 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 угла 8, инвертор не сйЬжет перейти в выпрямительный режим и схема оста нется работоспособной. При исчезновении провела питаюшего напряжения или снижении нагрузки сигнал рассогласования, подаваеьой на узел б, уменьшитЬя, уменьшится угол 8 и преобразователь выйдет из предварительного режима работы, а на выходе элемента 8 появится высокий потенциал.Применение описанного устройства позволяет более точно использовать . диапазон регулирования угла 8. Это, в свою очередь, расширяет диапазон Физменения величины выходного напряжения преобразователя Од, что даетвозможность повысить козициент стабилизации. Более полное использование диапазона регулирования угла 8позволяет при проектировании уменьшить величину выходного напряжения.инвертора, его моцность, следовательно, технико-зкономические показатели всего преобразователя.10Контроль за предаварийным состоянием повышает надежность преобразовательной установки.