Трехфазный стабилизатор переменного синусоидального напряжения дискретного действия

(21) (22) (46) (72) ков (53) 375678/24-07 1.12.817.04.84. Бюл. Г 1 1 .П. Цар, Б.Д. Бир и К.А. ЛипГОСУДА СТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ скии621.316.728(088.8)(56) 1.Авторское свидетельство СССР 9 504287, кл. Н 02 Р 13/14, 1974,2, Авторское свидетельство СССР Р 318137, кл. Н 02 Р 13/14, 1970.3. Авторское свидетельство СССР В 393736, кл. С 05 Р 5/00, 1971.4, Липковский К.А., Озерянский А.А. Основы расчета и классификация исполнительных органов в трансформаторнотиристорных стабилизаторах переменного напряжения, - В кн.: Проблемы технической электродинамики, У 41, Киев, "Наукова думка", 1973.5. Миловзоров и др. Стабилизатор напряжения переменного тока с дискретным управлением, - "Обмен опытом в радиопромышленности", 1971, У 11.б, Озерянский А.А., Грабовлянский А,А, Стабилизатор напряжения переменного тока с трансформаторнотиристорным дискретным исполнительным органом, - В кн.: Проблемы технической электродинамики, У 41, Киев, "Наукова думка", 1973.7, Тонкаль В.И. и др. Трансформаторно-тиристорный регулятор стабилизированного напряжения. - В кн.: Оптимизация устройств преобразовательной техники, Киев, 1977, с. 86-93.8. Разработка методов построения многофункциональных преобразователей переменного напряжения с высоким качеством выходной энергии, в . Технический отчет по теме "Дельта". Институт электродинамики АН УССР, но:ыр госрегистрации 7608080, Киев, 1979, с. 101-122.9. Авторское свидетельство СССР Ф 959052, кл. Н 02 Г 1 5/04, 1981. (54)(57) ТРЕХФАЗ 11 ЬЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), преобразователь кодов, а в каждой фазе - схему определения момента максимума напряжения, соединенную с входом управления регистра записи кода амплитудного значения напряжения, последовательно включенные с входа стабилизатора к его выходу трансформатор тока, силовые ключи и автотрансформатор с отводами, а также схему определения момента пере 1 хода тока через нуль, схему управления силовыми ключами, соединенную одним входом управления с трансформатором тока через схему определения момента перехода тока через нуль, выходы схемы управления силовыми ключами подключены к управляющим электродам силовых ключей, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения схемы при сохранении высокой точности стабилизации трехфазного выходного напряжения и высокого быстродействия, введены трехфазный двухполупериодный выпрямитель, подключенный входами к сети, выходом - к преобразователю кодов через АЦП, а в каждой фазе - двухполупериодный выпрямитель, который входом подключен к соответствующей фазе сети, выходом - к входу схемы определения момента максимума напряжения, инфор1084930 мационные входы регистра записи кодаамплитудного значения напряженияподключены к выходам преобразователя Изобретение относится к электротехнике и, в частности, может быть использовано в источниках питания электрорадиоаппаратуры дпя регулирования и стабилизации переменного синусоидального напряжения без искажения его формы,Известны стабилизаторы переменногосинусоидального напряжения дискретного действия, содержащие автотранс- ОФорматор с отводами по входу и выходу, к которым подключены коммутируемые двухполярные ключи и аналогоцифровой преобразователь (АЦП) напряжения в код 113 - .8 3 15Недостаток известных схем состоитв том, что при использовании их вцелях стабилизации трехфазного напряжения имеет место значительнаясхемная избыточность, так как в каждой фазе используются однотипныеизмерительные электронные схемы,содержащие компоненты высокой стоимости, например цифро-аналоговый преобразователь, регистр последовательных приближений и т.п.Наиболее близким к изобретениюявляется трехфазный стабилизаторпеременного синусоидального напряже.пит. дискретного действия, содержа- ЗОц.тий АЦП, преобразователь кодов, аг кажцой фазе - схему определениямомента максимума напряжения,соединенную с входом управления регистразаписи кода амплитудного значения 35напряжения, последовательно включенные с вхоца стабилизатора к его выхо.цу трансформатор тока, силовые ключии автотрансформатор с отводами, атакже схему определения момента перехода тока через нуль, схему управления ст:ловыми кттючами, соединенную однтм входом управления с трансформато"ром тока терез схему определениямомента перехода тока через нуль, выхацы схемы управления силовыми ключа"ми подключены к управляющим электродам силовых к.тпочей .31,кодов, причем выходы указанного регистра соединены с информационнымивхоцами управления силовыми ключами,2Однако известное устройство, обеспечивая на выходе каждой Фазы стабильное напряжение при высокой скорости отработки внешних воздействий на электросеть, является сложным и дорогим.Цель изобретения - упрощение схемы трехфазного стабилизатора. нри сохранении высокой точности стабилизации трехфазного выходного напряжения и высокого быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный стабилизатор переменного синусоидального напряжения дискретного,цействия, содержащий АЦП, преобразователь кодов, а в каждой Фазе - схему определения момента максимума напряжения, соединенную с входом управления регистра записи кода амплитудного значтт.я напрякения, последовательно включенные с входа стабилизатора к его выходу трансформатор тока, силовые ключи и .,втотрансформатор с отводами, а также схему определения момента перехода тока через нуль, схему управления силовыми ключами, соединенную одним входом управления с трансформатором тока через схему определения момента перехоца тока через нуль, вшкоды схе.т:; управления силовыми ключами подключены к управляющим электродам силовых ключей, введены трехфазный двухполупериодный выпрямитель, подключенный вхоцами к сети, выходом - к преобразователю кодов через АЦП, а в каждой Фазе - двухполупериодный выпрямитель, который входом подключен к соответствующей Фазе сети, выходом - к входу схемы определения момента максимума напряжения, информационные входы регистра записи кода амплитудного значения напряжения подключены к выходам преобразователя кодов, причем выходы указанного регистра соединены с информационными входами управления силовыми ключами,3 10849На чертеже показана структурнаясхема трехфазного стабилизатора переменного синусоидального напряжениядискретного действия.Трехфазный стабилизатор переменно 5го синусоидальнага напряжения дискретного действия состоит из силовыхтрактов по числу фаз, в состав которых входят для фаз А, В и С трансфор 1 маторы 1 - 3 тока, силовые ключи4 - б, автотрансформаторы с отводами7 - 9, схемы 10 - 12 определениямомента перехода тока через нуль,схемы 13 - 15 управления силовымиключами, из схем управления силовымитрактами для фаз А, В и С - соответ-ственными двухполупериодными выпрямителями 16 - 18, схемами 19 - 21определения моментов максимума напряжений, регистрами 22 - 24 записикодов амплитудных значений напряже; ния, а также из измерительного кана 1чла, общего для трех фаз, в которыивходят трехфазный двухполупериодныйвыпрямитель 25, АЦП 26 и преобразователь 27 кодов,Трехфазный двухполупериодный выпрямитель 25 подключен входами ктрем фазам сети, а выходом черезАЦП 26 - к преобразователю 27 кодов.В фазах А, В и С двухполупериодныевыпрямители 16 - 18 входами подключены к фазам А, В и С, а выходами -к входам схем 19 - 21 определениямомента максимума напряжения соотАлгоритм работы предлагаемого изобретения в пределах одного полу- периода сети состоит в следующем: измерение АЦП 26 мгновенного значения выходного напряжения трехфазного двухполупериодного вьнря.1 ителя 25; определение момента . осгижения одной из фаз амплитудного значения при помощи схем 19-21 определения моментов максимума напряжения, измерение АЦП 26 амплитудного значения напряжения одной иэ фаз и выдача результата в виде кода напряжения; мгновенное преобразование кода напряжения в код коммутации силовых ключей 4 - б преобразователем 27 кодов, запись ветственно.Регистры 22 - 24 записи кодов амплитудных значений напряжений в параллель информационными входами подключены к выходам преобразователя 40 2 кодов, а входами управления записью кодов - к схемам 19 - 21 определения моментов максимума напряжений фаз А, В и С, соответственно. Между входами и выходами фаз А, В, С последовательно включены трансформаторы 1 - Ь тока, силовые ключи 4 - б, автотрансформаторы 7 - 9 с отводами соответственно. В фазах А, В, С между управляющими электродами силовых ключей4 - б и выходами регистров 22 - 24записи кодов амплитудных значенийнапряжений включены информационнымивходами и выходами схемы 13 в ,15 55управления силовыми ключами 4 - 6соответственно. Входы управлениясхем 13 - 15 фаз А, В, С подключены 30 4к схемам 10 - 12 определения моментов перехода токов через нульподключенным входами к трансформаторам 1 - 3 тока соответственно,Устройство работает следующимобразом.Рассмотрим работу устройствапри стабилизации выходного напряжения, например фазы С, а на основанииидентичности схем других фаз А и Всделаем обобщение о работоспособностивсего устройства.Покажем возможность стабилизациивыходного напряжения фазы С, принявво внимание следующие посылки: автотрансформатор с отводами 9, включенный в промышленную сеть, являетсяса стороны нагрузки и по отношениюк ней генератором напряжения с низкимвыходным сопротивлением; существуеттолько один из многих отводов автотрансформатора 9, которым последниймажет быть подключен к сети с произ,вольньм напряжением для обеспеченияна выходе заданного стабильного напряхения, например 220 В;существуетвозможность составления таблицы истинности преобразователя кодов, которая отражала бы соответствие междувходным напряжением и номером отводаавтатрансформатора, подключенный которым к сети обеспечил бы заданноевыходное напряжение,Эти посылки позволяют сделать вывод а том, что, измерив амплитуду синусоидального напряжения сети и определив номер ключа, обеспечивающегозаданное значение выходного напряжения, можно эту коммутацию осуществить;один-единственный раз за полпериодасети и получить на выходе устройствастабильное напряжение, 5 10 кода коммутации одной из групп силовых ключей 4 - 6 в регистр той Фазы, амплитуда которой была только что установлена, определение момента нуля тока с помощью схем 10 - 12 определения моментов переходов токов через нуль, включение одного из силовых ключей 4 - 6 одной из групп в момент отсуствия тока в коммутируемой Фазе для соединения автотрансФорматора с отводами с сетью и обеспечения этим стабильного выходногонапряжения,Работу предлагаемого устройства рассмотрим в двух аспектах: включение стабилизатора в произвольный момент времени при предварительно обесточенных всех цепях и работу устройства от одного до другого полупериода частоты сети при колебаниях сетевого напряжения.В исходном состоянии через авто- трансформатор с отводами 9, силовые ключи 6 и автотрансформатор 3 тока ток не протекает, При этом на выходе схемы определейия момента перехода тока через нуль есть логическая единица, разрешающая включение любого из силовых ключей 6, но в исходном состоянии регистра 24 записан нулевой код, так как на его вход ,управления со схемы 21 определения момента максимума напряжения не поступал сигнал записи кода. Здесь возможны два случая включения устройства: до перехода напряжением Фазы амплитудного значения и после этого перехода.В первом случае на выходе схемы 21 определения момента максимума напряжения есть сигнал логической единицы, запрещающий запись кода в регистр 24, не только тогда, когда напряжение на выходе двухполупериодного выпрямителя 18 достигает амплитудного значения и схема 21 на выходе переходит в состояние логического нуля происходит запись в регистр 24 унитарного кода включения одного из силовых ключей 6, например код первого силового ключа 0.000,001 ил.1 второго 0,000.010 или третьего0.000.100 и т.д.При этом, например, для первого силового ключа при коде 0.000,001 с регистра 24 подведена логическая единица к первой схеме управления сиповыми ключами в момент, когда на втором ее входе появляется сигнал50 э 5 наблюдаем переход от логической единицы до логического нуля, при этом в регистр 24 записывается новый код включения силовых ключей 6.В момент когда выходное напряжение тран"Форматора 3 тоха равно нулю, на выход:", схемы 12 устан:"ливается уровень логической единицы, разрешающей включение избранного силового ключа по новому коду,. с таким коэффициентом трансформации автотрансформатора с отводами 9, при котором на выходных клеммах Фазы С устройства будет номинальное заданное напряжение в соответствии с ранее составленной таблицей истинности преобразователя кодов 27.Таким образом, коммутацией силовых ключей в одной Фазе достигнута стабилизация вьгходного напряжения каждого полупериода в отдельности, а значит, и переменного напряжения за определенный интервал времени. Так как в других фазах А и В процессы протекают аналогично, а фазы в предлагаемом устройстве независимы, то 84930 6логической единицы, связанной с переходом тока через нуль, включаетсяпервый силовой ключ и это включениесохраняется в течение одного полупериода, В этом случае код с выхода ЛПП 26 преобразователем кодов преобразуется в унитарный код включения силовых ключей 6 и вызывает включение первого силового ключа, который обеспечивает на выходе автотрансформатора с отвода 9 заданное стабильное напряжение наан:грузке.Если ке устройство включено в сеть после достижения напряжения одной Фазы амплитудного значения, то схема 21 переходит в состояние логического нуля, разрешая запись кода напряжения в момент включения устройства в сеть, Здесь равновероятен случай последующего включения люоого из силовых ключей 6, но время включения этого случайного ключа не превосходит последующего полупериода,Затем наступает работа устройства,описываемого от одного к другомуполупериоду,Пусть в предшествующий полупериодбыл включен один из силовых ключей6 и через трансформатор 3 тока протекал ток, а нг выходе ,в"отрансформатора с отводами 9 было опрецеленноенапряжение В момент максимума фазного напряжения на выходе схемы 21. Бугир Техред О.Неце орректор Г, Огар: Редак Тираж б 61 ВНИИПИ Государственног по делам изобретении3035, Москва, Ж, Рауш Подписноекомитета СССи открытийкая наб., д. Заказ 2032 илиал ППН "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,7 1 это значит, что мы получаем стабилизатор трехфазной сети, выравнивающий асимметрию звезды векторов фазных напряжений и их стабилизацию. Это выравнивание звезды фазных напряжений чрезвычайно важно с точки зрения снижения пульсаций удвоенной частоты сети, которые могут возникнуть в пи 084930 8таемых от предлагаемого изобретения источниках вторичного электропитания.Предлагаемое устройство найдетширокое применение в радиоэлектронной аппаратуре для предварительной стабилизации переменного напряжения, для выравнивания асимметрии трехфазных сетей и т.п.