Устройство для регулирования мощности переменного тока

(51)5 Н 02 ЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВеДОмстВО сссР ГОСПАТЕНТ СССР) сГ :" .,с ЕИ Н К АВТ КО ТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯМОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Использование: изобретение относитсяк электротехнике. Сущность изобретения:устройство содержит тиристорные ключи 13, формирователи управляющих импульсов4, 5, формирователь 6 сигнала управления,Тиристорный ключ 1, выводы 7-8 для подключения первой секции нагрузки 9 и выводы для подключения питающей однофазной сети переменного тока включены последовательно. Тиристорный ключ 2, выводы 10- .11 для подключения второй секции нагрузки 12 и выводы для подключения сети также включены последовательно. Между общими точками тиристорных ключей 2,1 и выводами для подключения секций нагрузки 9, 12 включен тиристорный ключ 3, Для автоматизации работы устройства введены два датчика напряжения 13 и 14, задатчик напряжения 15 и нелинейное звено 16 с регулируемой зоной нечувствительности характеристики вход-выход, что позволяет о увеличить диапазон регулирования и повы. сить надежность, 3 ил.Кзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах (например, печи сопротивления, электромагнитные нагрузки), требующих управления потоком мощностипеременного тока,Целью изобретения является увеличение диапазона регулирования и повышениенадежности работы устройства для регулирования мощности переменного тока,На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства для регулирования мощности переменного тока; на фиг. 2 - его регулировочные характеристики; на фиг. 3 - временные графики изменения выходного напряжения на секциях,нагрузки для различных участков диапазонарегулирования напряжения,Устройство содержит первый 1, второй2 и третий 3 тиристорные ключи; два, первый 4 и второй 5, формирователя управляющих импульсов и формирователь 6 сигнала управления, При этом первый тиристорный ключ 1, выводы 7-8 для подключения первойсекции нагрузки 9 и выводы А-В для подключения питающей однофазной сети переменного тока включены последовательно; соответственно, второй тиристорный ключ2, выводы 10-11 для подключения второйсекции нагрузки 12 и выводы А-В для подключения сети также включены между собой последовательно, Между общими точками 7 и 11 первого 1 и второго 2 тиристорных кл очей и выводами 7 и 11 для подключения соответственно первой 9 и второй 12 секции нагрузки включен третий тиристорный ключ 3, выполненный двунаправленным, т,е, из двух встречно-параллельносоединенных тиристоров. Аналогично, т,е. двунаправленными, выполнены первый 1 ивторой 2 тиристорные ключи, при этом вь 1- вод 8 для подключения первой секции нагрузки 9 и вывод 10 для подключения второйсекции нагрузки 12 соединены с разными (соответственно, с В и А) выводами для подключения питающей сети,Для автоматизации работы устройствав него введены два датчика напряжения 13 и 14 с выходными сигналами постоянноготока, задатчик напряжения 15 и нелинейноезвено 16 с регулируемой зоной Ь нечувствительности его характеристики вход-выход. Первый 13 и второй 14 датчики напряжения подключены входами к выводам 7-8 и 10-11для подключения соответствующих секций9 и 12 нагрузки, а своими выходами 17 и 18 к соответствующим первому и второму входам формирователя 6 сигнала управления,к третьему входу которого подключен выход 19 задатчика напряжения 15, Выход 20 фор 10 15 20 30 35 40 50 мирователя 6 сигнала управления подключен ко входу 21 первого формирователя управляющих импульсов 4, выход 22 которого соединен со входом управления третьео тиристорного ключа 3, Кроме того, выход 20 формирователя 6 сигнала управления через нелинейное звено 16 соединен со входом 23 второго формирователя управляющих импульсов 5, связанного выходом со входами 24 и 25 управления соответственно первого 1 и второго 2 двунаправленных тиристорных ключей.Функциональные возможности устройства иллюстрируются его регулировочными характеристиками на фиг. 2, где в функции изменения выходноГо управляющего напряжения О 2 о постоянного тока, образуемого в выходной цепи 20 формирователя 6 сигнала управления, показаны соответствующие изменения действующего значения напряжения 09(12) переменного тока на первой 9 и второй 12 секциях нагрузки. Так, например, при индивидуальном управлении только первым (4) формирователем управляющих 25 импульсов, подающим с фазовым угломсдвига а отпирающие импульсы управления по выходной .цепи 22 на цепи управляющих электродов тиристоров третьего двунаправленного ключа 3, секции 9 и 12 нагрузки периодически соединяются отпирающимся тиристорным ключом 3 последовательно и подключаются при этом к входным клеммам А-В устройства на напряжение Одв питающей однофазной сети. При одинаковых величинах сопротивлений секций 9 и 12 нагрузки подводимое напряжение сети делится между ними пополам и регулировочная характеристика 1 на фиг, 2, приведенная для этого частного случая, .имеет поэтому естественный уровень ограничения Одв 2, определяемый половиной величины напряжения Одв питающей сети.Временный график изменениря напряже.ния 09(12) соответственно приведен на фиг, 45 3, а, где, например, величина упомянутогоугла а равна а = 90 О, в то время как, с учетом закрытого состояния тиристоров первого 1 и второго 2 ключей фазовый угол сдвига Р их управляющих импульсов равен 180 О.Аналогично, например, при индивидуальном управлении только вторым (5) формирователем управляющих импульсов, подающим по выходным, гальванически развязанным цепям 24 и 25 отпирающие 55 импульсы управления с фазовым угломсдвига Р на цепи управляющих электродов тиристоров первого 1 и второго двунаправленных ключей, секции 9 и 12 нагрузки при закрытых тиристорах третьего ключа 3 пери1810970одически подключаются параллельно через зано на временном графике фиг. 3, в, где,одновременно отпирающиеся ключи 1 и 2 к соответственно, а О 390.входным клеммам А-В устройства на напря Статический Установившийся режим ражение Оде питающей сети. ПоэтомУ Регули- боты устройства в целом характеризуетсяровочная характеристика 2, приведенная на 5 как типовой режим автоматического регуляфиг.2 дляэтогочастногослучая,имеетболь- тора напряжения, заданный уровень стабиший уровень естественного ограничения, лизации действующего значения которогоопределяемый полной величиной напряже- определяется уставкой выходного напряжения Одв сети, но сдвинута относительно на- ния задатчика 15, выполненного, например,чала координат по горизонтальной оси, т.е. 10 в виде потенциометра постоянного тока. ив функции упомянутого напряжения 020 вы- связанного выходной цепью 19 с третьимходной цепи 20 формирователя 0 сигнала входом формирователя 0 сигнала управлеуправления, на величину зоны нечувстви- ния. Формирователь О, являющийся прометельности Ь, определяемую параметрами жуточным ПИ - или ПИД - регулятором,нелинейного звена 16, включенного на вхо выполненным, например, на бперационномде 23 второго формирователя 5 управляю- усилителе, обеспечивает с учетом подаваещих импульсов тиристорных ключей 1 и 2. мых на его первый и второй суммирующиеВеличину Ь зоны нечувствительности входы выходных напряжений упомянутыхзвена 10 целесообразно выбирать на уров- датчиков 13 и 14 необходимую динамичене около 2/3 от величины номинального сиг скую устойчивость и высокую статическуюнала управления Он.чподаваемого на вход точность поддержания заданного уровня21 первого(4) формирователя управляющих действующих значений напряжения переимпульсов, так как в этом случае результи- менного тока на секциях 9 и 12 агр зрующая регулировочная характеристика 3 При этом за счет подрегулирования величиустройства, также показанная на фиг. 2, 25 ны угла атретьего тиристорного ключа 3 наимеет наиболее благоприятный характер, нижнемучасткедиапазона(пр р=180 )т.е, практически линейна почти на всем уча- за счет одновременного подрегулированиястке своего протяжения. Временные рафи- величин углов а Ир соответственно третьки изменения напряжения на секциях 9 и 12 его 3 и перво о - р о (1 2) ри первого - второго (1, 2) тиристарныхнагрузки для этого совместного случая со- ЗОо ес ого слу ая со- ЗО ключей устройства на среднем или верхнемгласованнои работы всех трех тиристорных учасках диапазона ( р Ох эучастах диапазона (при ОаД произвоключей 1, 2, 3 устройства приведены на фиг. дится автоматическая стабилизация заданно 3, б, в, При этом на среднем участке диапа го уровня выходного напряжения сзона регулирования имеет место одновре- компенсацией различного рода возмущений,менное управление как ретьим например колебаний величины напряжения.двунаправленным тиристорным ключом 3 питающей сети на входных клеммах А-В устот первого формирователя импульсов 4 суглами отпирания а тиристоров, так и перройства, температурных изменений величинсопротивления секций 9 и 12 нагрузки,вым и вторым ключами 1 и 2, тиристоры Положительный технико-экономичекоторых синхронно управляются от их об ский э ект соз ава мыщего второго формирователя импульсов 5 суглами 3 отпирания тиристоров; причемнии предлагаемого устройства дляблагодаря действию нелинейного звена 16регулирования мощности переменного тока, определяется:во входной цепи 23 второго формировате- а) увеличением диапазона регулироваля импульсов 5 выполняется соотношение; 450ц (у 3, нния напряжения на секциях нагрузки, ве а (ф, например, как показано на фиг,личина которого по мере степени3, б, соответствующее этому случаю, фазоимпульсного отпирания тиристорных-30"Р 140, ключей приближается к действующему знаАналогично на верхнем участке диапа- чению напряжения питающей однофазнойзона осуществляется описанное вольто-до- сети в соответствии с регулировочной ха 50бавочное регулирование величины рактеристикой 3 фиг. 2;действующего значения Оэ(2) на обеих сек- б) повышением надежности в работе усциях 9 и 12 нагрузки. производимое, одна- тройства, работоспособность которого соко, лишь за счет изменения углов храняется при обрыве цепи одного из двухР отпирания тиристоров первого и второго используемых датчиков напряжения, функ 55ключей 1-2, в то время как тиристоры треть- ционально дублирующих другдруга; причемего ключа 3 отпираются в самом начале пол- во всем диапазоне регулирования напряжеуволн питающего напряжения переменного ния на секциях нагрузки в составе их токовтока, т.е, с величиной углов а - ,0, что пока- отсутствует постоянная составляющая тока,Заказ 1450 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 КНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 благодаря симметричному по полупериодам характеру вольтодобавочного подрегулирования, иллюстрируемого временнымиграфиками фиг. 3, а. б, в,Формула изобретения Устройство для регулирования мощности переменного тока, содержащее первый, второй и третий тиристорные ключи и два формирователя управляющих импульсов, формирователь сигнала управления, первый тиристорный ключ, выводы для подключения первой секции нагрузки и выводы для подключения сети включены последовательно, второй тиристорный ключ, выводы для подключения второй секции. нагрузки и выводы для подключения сети включены последовательно, между общими точками первого и второго тиристорных ключей и выводами для подключения соответственно первой и второй секций нагрузки включен третий тиристорный ключ, выполненный двунаправленным, при этом выводы для подключения первой и второй секций нагрузки соединены с разными выводами для подключениясети, отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона регулирования, повышения надежности, введены два датчика напряжения, задатчик напряже ния, нелинейное звено с регулируемой зоной нечувствительности характеристики вход-выход, при этом первый и второй тири. сторные ключи выполнены двунаправленными, первый и второй датчики напряжения 10 подключены входами к выводам для подключения соответствующих секций нагрузки, а выходами к соответствующим входам формирователя сигнала управления, к третьему входу которого. подключен выход 15 задатчика напряжения, выход формирователя сигнала управления подключен к входу первого формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с входом управления третьего тиристорного ключа;20. кроме того, выход формирователя сигналауправления через нелинейное звено соеди.- нен с входом второго формирователя управляющих импульсов, связанного выходом с .входами управления первого и второго ти ристорных ключей,