Способ управления регулятором переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХсОциАлистическихРЕСПУБЛИК 417 А 1 05 Г 144 51) 5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВ ЬСТВ г меннои2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(71) Томский политехнический институт им. С.М.Кирова(56) Авторское свидетельство СССР М 432474, кл. С 05 Р 1/30, 1971.Авторское свидетельство СССР М 541157, кл. 6 05 Е 1/20, 1974.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах и стабилизаторах переменного напряжения, Цель изобретения - повышение надежности при работе регулятора на выпрямитель при углах коммутации регул рующего ключа, меньших угла сдвига то3 выпрямителя относительно напряжения на входе регулятора. С помощью регулирующего 1 и шунтирующего 2 ключей поочередно подключают нагрузку 3 к питающей сети и замыкают накоротко. Управление ключами 1 и 2 осуществляют с помощью блока 4 управления. Цель достигается путем задержки подачи управляющих импульсов на шунтирующий ключ 2 до момента раэмыкания регулирующего ключа 1. Для этого измеряют ток в ключе 1 и с помощью формирователя 8 по моментам перехода его через нуль формируют последовательность импульсов по току. Перемножают эту последовательность импульсов с последовательностью импульсов блока 4 управления, предназначенной для управления ключом 2. Надежность повышается путем исключения образования контура одноврепроводимости обоих ключей 1 и 2,Изобретение рг)гси, я к зле;гроте(ике, а именно к преобраэсвательнои .Вхнике, и может бьть ис 0 льэова 1 но для ое 1(Онтактн ОГО ро Гул и ров а ни я пер 8 мен НОГО нап ряжения в трансформаторах питания и оеобразовател ь ных агсегатов электролизных установок, зарядны( устройстВ емкЗстных накопителей 38 рГии и друГих гОтребителей с переменным коэффициен- ТОМ МОЦНОСТИ НЕГРУЭКИ.Целью изобретения является повышение надежности при работе регулятора на выпрямитель при уг(1 ах коммутации р 8 ГглируОщеГО ключа, мены(бах уГг,а сдвиГа тока выпрям 1 лтеля относительно напряжения на ВхОде регуггятора,На фиу 1 и р 18 гь )1 е д фун кци 01 ал ьная схема устройства содержащего регулятор переменного напряжения на встречно-параллельных тиристорных ключах с принудительной (емкастной) коммутацией, р 8 ализующего предлагаемый спос 1 эб уп(авления; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа управлени 51 при угле а =ам коммутации, большем углсь О =( сдвиГа тока а 10 зки относительно напрях(ения на входе регулятора (первый период) и при угг 18 (=а; коммутации, меньшем угла а:= (Г - 2 л(Второй период -- 2 ла4 т( дьига гока относительно напряжения на в:.(од регулятора,Устройство фИг. 1) сод 8 ржит регуг 15130 р, включа(ощий регулирующий 1 и шунтирующий 2 кл 5 очи (показа го п г 1.1 ктиром) с прину. дительной комму"ацией, которые Включены соответс 1 венно последовательно ме(ду входными и выход ыми выводами и па- раллельнО Выхо/знь 1 л Вы Водам, к которым подклю ена наг:;.уз 1:а .1, Напримео грансформатор Выпр 51 ми 18 ль - ем,(Остной накопитель энергии, и блок 4 управлеь 1 ия клгочами 1 и 2, Гзлок "упр".Вг 1 ения Включает в себя синхрони;ят р, напряжения сот 1.1 с, широто-импульс н ы Й модулятор (Ш ,1 РЛ) 6, основанный на:.:ерт; кель 1 ам методе сравнения пилоо(. разно.(напряжения с .1 остоянным напг 1 яхсениеР: (1 у управлеия, и распределитель, ипульсов, Один (ДВОЙ- ной) выход которого соединен с управляющим входом регуг ру 5 оц,сго к.1 ючаля реализации предлагаемэ.о способа Д 5 ололнител ьно исГ 1 ОЛ ьэОВВ н ы формирователь 8 импульсов по тоху и эгемэнты ( и О совпадения (логического умножения), Злементц 9 и 10 совпацени 51 гконь 01 К 1 ор 11 попкл 5 очены Входами к соотВег"твующим Оьхсдам рэс" пределителя 7 в ир:; 11 о-; 1 одуг 1 ирова 4 ых импульсов управг 1 вю я и Входам борИровэт 8 ля 8 и 1 ипульсОВ, пО тэкг, а выходами - к 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 уп равля ющему входу (входам) шунтирующего ключа 2,Формирователь 8 импульсов по току содержит нуль-орган 11 и две параллельные цепочки, состоящие каждая из последовательно соединенных элемента 12 (13) гальванической развязки (оптрона) и компаратора 14 (15), подключенные к выходу нуль-органа 11 стабилитроном,Оптроны 12 и 13 соединены входами встречно и обеспечивают деление двухполупериодной последовательности импульсов по току, формируемой нуль-органом 11, на две однопог 1 упериодные; гальваническую развязку силовой цепи и системы управления регулятора; выполняют функцию фотосппротивления; Компараторы 14 и 15 служат д я усиления сигналов и установления пороГа срабатывания защиты,Устройство, реализующее предлагаемый способ управления регулятором переменного напряжения, работает следующим образом,Б каждом полупериоде напряжения 16 сети ШИМ 6, синхронизированным с напряжением 16 сети синхронизатором 5, формиру 1 отся две противофаэные последовательности широтно-модулированных импульсов 17 и 18, Одна последовательность импульсов 17 с распределителя 7 импульсов поступает непосредственно на реулирующий ключ 1, а другая 18 через элементы 9 и 10 совпадения - на шунтирующий ключ 2.При замыкании регулирующего ключа 1 нагрузка 3 подключается к питающей сети и по ней протекает ток 19. отстающий от напряжения 16 сети на угол а = (г; к нагрузке 3 прикладывается напряжение 20 (заштрихованные площадки). При протекании тока 19 в регулирующем ключе 1 на входе нуль-органа 11 появляется сигнал 21 по току, представляющий собой сумму напряжений - падения напряжения на силовом переходе в интервалахГх й( и г - й;,( (х (1+т замкнутого ключа" и обратного напряжения в интервале аал - а, на разомкнутом ключе 1, Величина падения напряжения на силовом переходе ключа (тиристора) 1 зависит от его внутреннего сопротивления и протекающего тока 19, а уровень напрякения 1 о определяется параметрами входа нуль-органа 11 (выполненного, напримео, на операционном усилителе и двуханодном стабилитроне, установленном на его входе), Нуль. органом 11 по моментам а =(г+т П (где и = 1,2,3) г 5 ерехода тока 19 в ключе 1 через ноль (по сигналу 21) формируется последовательность двухполупериодных импульсов 22 по току, которая, проходя по цегОже Оптроны 12 и 13 - компараторы 14 и 15, делится на две последовательности однополупериодных импульсов 23 и 24, поступающих на вход элементов 9 и 10 совпадения. Элементы 9 и 10 производят логическое умножение импульсов 23 и 24 и широтно-модулированных импульсов 18, предназначенных для управления ключом 2, и с выходов элементов 9 и 10 на управляющий вход шунтирующего ключа 2 подается результирующий сигнал 25 управления. При заданном угле а =акоммутации, определяемом блоком 4 управления, сигналом 25 замыкается шунтирующий ключ 2 и одновременно размыкается регулирующий ключ 1, на нем появляется обратное напряжение, которое на ограниченном уровне Оо поступает в нуль-орган 11, В образовавшемся короткозам кнутом контуре ключ 2 - нагрузка 3 в прежнем направлении протекает спадающий по экспоненте ток 19. В момент а =ла, однозначно связанный с углом а =акоммутации, шунтирующий ключ 4 размыкается, одновременно импульсом 17 повторно замыкается регулирующий ключ 1, подключая нагрузку 3 к питающей сети на интервале л - а ар+л. В следующем полупериоде напряжения 16 сети процессы в регуляторе протекают аналогично.Предположим, что в начале второго 2 ла 4 л) периода напряжения 16 сети вследствие действия противоЭДС (емкостного накопителя энергии) произошло запирание вентилей выпрямителя, при этом изменится напряжение Оу управления на входе ШИМ 6; длительность широтно-модулированных импульсов 17 и 18 станет равной длительности импульсов 26 и 27 управления ключами 1 и 2 соответственно, а угол а коммутации изменится до угла а=ак и,станет меньше угла а =р+2 к сдвига тока 19 нагрузки относительно напряжения 16.С момента а = а импульс 26 управления регулирующим ключом 1 отсутствует, однако ключ 1 еще остается замкнутым на интервале а- - ар+ 2 лдо момента перехода тока 19 через ноль, Если на указанном интервале подать импульс 27 управления непосредственно на шунтирующий ключ 2, то оба ключа окажутся замкнутыми, что вызовет аварийное состояние регулятора.Однако в устройстве, реализующем предлагаемый способ, этого не произойдет Длительность сигнала 21 по току станет рав 5 10 импульсов с упомянутой последовательно 55 стью импульсов по току и результирующим сигналом управляют шунтирующим ключом. 15 20 25 30 35 40 45 50 ной длительности импульса 28. Изменится длительность сигнала 29 на выходе нуль-органа 11 и теперь на элементы 9 и 10 совпадения с компараторов 14 и 15 будут поступать полупериодные импульсы 30 и 31 по току, Теперь длительность результирующего сигнала 32 управления шунтирующим ключом 2 станет меньше длительности широтно-модулированного импульса 27 управления на величину а =у . В этом случаенагрузка 3 будет замкнута ключом 2 только с момента а = о + лП перехода тока 19 через ноль, т.е. размыкания ключа 1. Далее процессы протекают аналогично ранее рассмотрен н ы м.Использование предлагаемого способа управления регулятором переменного напряжения позволяет исключить образование контура одновременной проводимости обоих ключей и, тем, самым, повысить надежность при работе регулятора на выпрямитель с противоЭДС(в замкнутой системе автоматического регулирования) и обеспечить защиту устройства от аварийных режимов.Формула изобретения Способ управления регулятором переменного напряжения, содержащим регулирующий и шунтирующий ключи с принудительной коммутацией, причем регулирующий ключ включен последовательно между входными и выходными выводами, а шунтирующий ключ - параллельно выходным выводам, заключающийся в том, что формируют две противофазные последовательности широтно-модулированных импульсов, которые используют для управления регулирующим и шунтирующим ключами, причем регулирующим ключом управляют непосредственно первой из сформированных последовательностей широтно-модулированных импульсов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности при работе регулятора на выпрямитель при углах коммутации регулирующего ключа, меньших угла сдвига тока выпрямителя относительно напряжения на входе регулятора, измеряют ток в регулирующем ключе, по моментам его перехода через ноль формируют последовательность импульсов по току, осуществляют логическое умножение второй из указанных последовательностей широтно-модулированных1686417Составитель А, Волкова Редактор Н. Лазаренко Техред М,Моргентал Корректор М, Кучерява Заказ 3597 Тиоаж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патород ул Гагарина 10