Система электропитания нагрузки

.ЯО 1019546 А 3(5 Н 02 У 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЗОБРЕТЕТЕПЬСТВУ ОПИСАНИ И ВТОРСНОММ СВ(21) 3331183/24-07 жения, включающий встречно-параллель- (22) 05.08.81. но соединенные тиристоры, подключен- (46) 23.05.83 ф Вюл В 19 ные к выводам для подключения к на- (72) В.А.Горшечников, А.В.Манин, . грузке, датчик режима. нагрузки, под- В.В.Карпов,. Г.И.Гладков и .И,П.Рябов, ключенный к усилителю:генератор пило- (71) Рыбинский авиационный техноло- образных импульСовсинхрОнизировангический институт ных сетью, соединенный .с формировате- (53) 621.3177272 (0888) лем импульсов управления тиристорами (56) 1. Патент. США Р 3703680, .регулятора напряжения,о т л и ч а юкл. 323-1)1 197 .щ а я с я тем, что, с целью повьяае- .,2. Жежеленкс затели ния коэффициента мощности регулятора качества электро а промыв напряжения и повьяаения надежности, ленных предприят Энергия, она снабжена генератором треуголь, с.81-82. ных импульсов, синхронизированныхсетью, выход которого соединен с (54)(57) СИСТЕИА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ НА- первым входом формирователя импуль- ГРУЗКИ, содержащая источник реактив- сов управления тиристорами источни-ной мощности, включааяаий конденса- . ка реактивной мощности, причем втоторную батарею, катушку индуктивности, рой вход Формирователя импульсов .соединенную последовательно с встреч- управлениятиристарами источника но-включенными тиристорами,формирова- . реактивной мощности через усилительтель импульсов управления этими тирис- соединен с выходом датчика режима торами, регулятор переменного .нацря- нагрузки р. 2.И,В. Покаэнергии,ниях. И., 1019546Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для повышения коэффициента мощности потребителей, имеющих резкопеременный характер потребления электри 5 ческой энергии и может быть использовано для создания устройств индивидуальной компенсации реактивной мощчости,Известна система электропитания на грузки, которая содержит встречнс-па-. раллельно включенные тиристоры соединенные через активную нагрузку с пита, ющей сетью, датчик режима. нагрузки,уси литель, генератор пилообразных импульсов синхронизированный сетью,формирователь импульсов управления указанных тиристоров и секции конденсаторных батарей, соединенных через встречно-параллельно включенные тиристоры с той же сетью, датчик режи ма сети и блок управчения укаэанными тиристорами 1. Недостатком известной системы автоматического управления регулятором 25 переменного напряжения является невысокий коэффициент мощности регулятора и невысокая надежность из-за низкой точности компенсации реактивной мощности при ступенчатом регулировании реактивной мощности конденсаторными батареями и наличие двух раздельных каналов управления и двух обратных связей: по режиму сети и режиму нагрузки.Наиболее близкой к предлагаемой является система электропитания нагрузки, которая содержит регулятор переменного напряжения, включающий встречно-параллельно соединенные тиристоры, подключенные через актив ную нагрузку к питающей сети, датчик режима нагрузки, усилитель генератора пилообразных импульсовсинхронизированных сетью, формирователь импульсов управления ука занными тиристорами и источник реактивной мощности, включающий подключенные к той же сети конденсаторную батарею, катушку индуктивности,последовательно соединенную со встречно-параллельно соединенными тиристорами, датчик режима сети, усилитель, генератор пилообразных импульсов синхронизированных сетью и формирователь импульсов управления указанными тиристорами25Известная система имеет ряд существенных недостатков: относительно низкий коэффициент мощности регулятора переменного напряжения из-эа невысокой точности компенсации реактивной 60 мощности регулятора при наличии двух обратных связей по режиму .сети и режиму нагрузки; относительно невысокая надежность иэ-за сложности системы управления в целом при наличии 65 управления по двум раздельным каналам; наличие высших гармоник в токепитающей сети при большой глубинерегулирования источника реактивноймощности.Целью изобретения является повышение коээфициента мощности регулятора напряжения и повышение надежности,Поставленная цель достигаетсятем, что система электропитаниянагрузки, содержащая источник реактивной мощности, включающий конденсаторную батарею, катушку индуктивности, соединенную последовательно с встречно-включенными тиристорами, формирователь импульсов управления этими тиристорами. оегулятоопеременного напряжения, включающийвстречно-параллельно соединенные тиристоры, подключенные к выводам дляподключения к нагрузке, датчик режиманагрузки, подключенный к усилителю, генератор пилообразных импульсов синхронизированных сетью, соединенный с.формирователем импульсов управлениятиристорами регулятора напряженияснабжена генератором треугольных импульсов, синхронизированных сетью,выход которого соединен с первым входом формирователя импульсов управления тиристорами источника реактивноймощности, причем второй вход формирователя импульсов управления тиристорами источника реактивной мощностичерез усилитель соединен с выходомдатчика режима нагрузки.На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы автоматическогоуправления регулятором переменногонапряжения с повышенным коэффициентом мощности; на фиг. 2 - диаграммырасположения управляющих импульсови кривые токов регулятора переменного напряжения и индуктивчости источника реактивной мощности в зависимости от управляющего сигнала.Система электропитания нагрузкиаодержит регулятор переменного напряжения включающий блок 1 тиристоров, который через активную нагрузку 2 подключен к сети, источник реактивной мощности, подключенный ктой же сети, включающий конденсаторную батарею 3, параллельно которойчерез другой блок 4 тиристоров подсоединена .катушка 5 индуктивности.Каждый из укаэанных тиристорныхблоков 1 и 4 оборудован своим формирователем импульсов управления би 7 соответственно, содержащим сравнивающий диод 8 и 9, транзистор 10,11 и импульсный трансформатор 12 и13, и имеющим два входа: синхронизирующий а, которым задается часто- .та и начальная фаза импульсов управления тиристорами, и управляющийвход в, по которому осуществляется51 О15 20 25 .30 35 40 45 50 55 бО 65 регулирование Фазы импульсов управления, т,е, угла отпирания тиристоров цВход а формирователя бсоединен с выходом генератора 14пилообразного напряжения, а вход аФормирователя 7 с выходом .генератора 15 треугольных импульсов, Генератор 14 содержит транзистор 16,зарядное сопротивление 17 и времязадающий конденсатор 18. Генератор 15 содержит ждущий мультивибратор, построенный на. транзисторах19 и 20, и интегратор, включающийтранзистор 21 и интегрирующий конденсатор 22,Генераторы 14 и 15 импульсов синхронизированы сетью через диодный ограничитель 23,включающий понижающий трансформатор 24и диодный мост 25. Блок регулирования выполнен в виде усилителя 2 б,содержащего транзистор 27, с датчиком28 режима нагрузки на входе. Выходусилителя 26 соединен с управляющими входами в формирователей б и 7.Система работает следующим образом,Пусть все блоки тиристоров 1 регулятора переменного напряжения,итиристоров 4 источника реактивноймощности находятся под напряжениемсети. На вход а формирователя б импульсов подаются с генератора 14синхронизированные сетью пилообразные импульсы П 1, а на вход. Формирователя 7 с генератора 15 синхронизированные сетью треугольные импульсы У . При этом импульсы П,являются запирающими, а импульсы П -2отпирающими, что обеспечивается применением в Формирователях б и 7транзисторов 10 и 11 разной проводимости, формируемый усилителем 26управляющий сигнал 11 уподается йавходы в формирователей б и 7, Присовпадении управляющего сигнала Пс пилообразными Ц( и треугольнымиимпульсами Формируются импульсы управления, отрывающие тиристоры 1 и 4 (Фиг. 2), при этом черезтиристоры 1 протекает токаи,а через.тиристоры 4 ток Э, вызывающие потребление реактивной мощностиЦ и.Я,.Диапазон изменения фазы импульсовформирователя б при сравнении напряжения пилообразных импульсов Пс напряжением управляющего сигналаУ(П,1 изменяется от 0 дод),составляет от 0 до)1,. При сравнениинапряжения треугольных импульсов Пс напряжением управляющего сигналаС., при значении П=0,5 Посоответствующему углу отпирания а=7 Цпроисходит поврот фазы импульсов формирователя 7, и, в результате, диапазон изменения фазы импульсов формирователя 7 при изменении У от 0до У составляет от 0 до 7 Ц 2,Такимобразом,для каждого значения управ-,ляющего сигнала во всем диапазоне его изменения реактивные мощности регулятора переменного напряжения катушки индуктивности 5 и конденсаторной батареи 3 принимают такие значения, что их алгебраическая сумма равна нулю, т.е.выполняется условие компенсации регулятора переменного напряжения, коэффициент мощности которого при этом равен единицеРеактивные мощности д, ф и Яс зависят от управляющего сигнала У,Положим, что управляющий сигнал Пус усилителя 26 отсутствует, При этом на вход а формирователя б с генератора 14 поступает запирающий пилообразный импульс Ц, в результате импульсы управленгя на входе формиро" вателя б отсутствуют и тиристоры 1 регулятора переменного напряжения закрыты, т.е, потребляемая реактивная мощность регулятора переменного напряжения равна нулю. Одновременно на вход а формирователя 7 с генератора 15 поступает отпирающий треугольный импульс П, в результате импульсы управления формирователя 7 полностью открывают тиристоры 4 При этом реактивная мощность катушки индуктивности 5 Яравна максимальному значению и равна по абсолютной величине значению реактивной мощности Цс конденсаторной батареи 3, следовательно, коэффициент мощности конденсаторной батареи 3,"следовательно, коэффициент мощности регулятора пере. - менного напряжения равен единице.В дальнейшеЪ, при изменении нагрузки 2 поступает сигнал от датчика 28 режима нагрузки и через усилитель 26 управляющий сигнал воздействует на уп равляюший вход в формирователей импульсов б и 7. При совпадении управляющего сигнала П с синхронизирующими импульсами 1 и П формируются управляющие импульсы открывающие тиристоры 1 и 4 таким образом, что для данного значения потребляемая реактивная мощностькатушки индуктивности 5 источника реактивной мощности уменьшилась на величину потребляембй мощ- ностиЯ регулятора переменного напряжения, следовательно, соблюдается условие компенсации регулятора.При дальнейшем увеличении управляк- щего сигнала 0 , большем значении 0,5 У 1(,вызванному продолжающимся: изменением режима нагрузки 2, происходит уменьшение потребляемой реактивной мощности регулятором переменного напряжения(;). Одновременно с этим, благодаря йовороту фазы приЫ 1)2 импульсов управления, поступающих на тиристоры 4 с формирователя 7, полученному при сравнении Ц с треугольным сигналом О . происходит увеличение потребляемоЪ реактивной мощности Оь катушкой 5 индуктивности таким образом, что соблюдается условие компенсации регулятора переменного напряжения. Бла годаря тому, что угол отпирания тиристоров 4 во всем диапазоне изменения управляющего сигнала не превышаетВ /, состав высших гармоник в питающем токе сети значительно снижен. Применение предлагаемой системыэлектропитания нагрузки позволяет повысить коэффициент мощности регулятора переменного напряжения с Кы :0,92 до 2:1,0 путем повышения точности компенсации реактивной мощнос ти регулятора благодаря использованию одной обратн эй связи по режиму нагрузки, повысить надежность путем упрощения управления и снизить состав высших гармоник в токе сети за счет уменьшения глубины регулирова- ния тиристоров источника реактив-ной мощности обеспечиваемой введени ем треугольных импульсов.151019546 Составитель О.Наказнедактор Г.Волкова Техред К.Иыцьо орректо ьин Зака одписное 5 Филиал ППП Патеитф, г. Ужгород, ул ктвая, 4 719/48 Тираж ВНИИПИ Государственпо:делам,иэобрете 113035, Москва, Ж-З го комитета СССРй и открытий Раушская наб., д