Полупроводниковый регулятор напряжения для генераторов переменного тока

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АТово С в(О ВИДЕТЕЛЬСТВ нительное и авт, свид-ау 98673/24-07(2 7.79 вл Н 02 ением заявки М еударствеаыа квинте СССР о делам извбрвтехк к открытий(23) П тет уб ковано 07.02.82. Бюллетень,рй 5 публикования описания 07.02,82 3) УДК 621. 333.(71) Занвител ного транспорта Новосиби институт инженеро) 11 ОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ РЕГУ ДЛЯ ГЕНЕРАТОРОВ ПЕР ОР НАПРЯЖЕНИЯННОГО ТОКА к электро зобреике и ение относитможет быть иэбуждения игенераторов ольэованоабилизацни для самонапряжени переменного ок агаемому напря т а.Известен тиристорный регулятор напряжения, принцип действия которого основан на комйеисационном методе регулирования по отклонению регулируемой величины от заданного номинального значения 111,Скважность импульсов системы управления и выходного каскада зави- сит от .частоты вращения приводного двигателя и активно-индуктивной нагрузки генератора, что приводит к большим затруднениям для искусственной коммутации тиристоров, низкому качеству электроэнергии, дополнительным потерям мощности для гашения основного и вспомогательного тиристоров.Наиболее близкий к предл полупроводниковый регулятор жения для генераторов переменного тока, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к якорной обмотке генератора, одна иэ вторичных обмоток включена на вход выпрямителя, с выхода которого получает питание блок .управления регулятора, другая вторичная об мотка через другой выпрямитель соединена с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу триггера Шмитта, своим выходом соединенного со входом усилителя мощности, а третья вторичная обмотка через свой выпрямитель подключена ко входу измерительного элементафрегулятора, и нагрузочный трансформатор возбуждения, вторичная обмотка которого через выпрямитель соединена с обмоткой возбуждения 123.Недостатками этого регулятораявляются неудовлетворительное качество электроэнергии иэ-за значи3 9041тельного уменьшения тока в обмоткевозбуждения генератора в отрицательный полупериод напряжения (тиристорработает при углах зажигания, близких к 180 ), и низкая устойчивостьсистемы регулирования, так как коэфФициент усиления системы по токуочень велик.Цель изобретения - повышение качества электроэнергии генератора Ои надежности работы полупроводникового регулятора напряжения.Поставленная цель достигаетсятем, что в полупроводниковый регулятор напряжения дополнительно введены два встречно-параллельно соединенных тиристора, включенных последовательно между якорной обмоткойгенератора и первичной обмоткой нагрузочного трансформатора возбуждения, причем управляющие входы тиристоров соединены с выходом усилителя мощности, а выход измерительного элемента подключен одним выводом к выходу генератора пилообразного напряжения, а другим выводомк минусовой клемме выпрямителя блока управления.На Фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема полупроводникового регулятора напряжения для генераТоров переменноготока; на Фиг, 2 - временые диаграммы напряжения работы узлов регулятора.3Полупроводниковый регулятор напряжения содержит понижающий трансформатор, первичная обмотка 1 которого подключена к статорной обмотке ге.нератора 2, вторичная обмотка 3 соединена со входом выпрямителя 4. Выход выпрямителя 4 через Фильтрующий конденсатор 5 связан с блоком управления и служит для его питания. Вторичная обмотка 6 через выпрями 4 тель 7 подсоединена к блоку управления и предназначена для синхронизации его. Вторичная обмотка 8 через выпрямитель 9 имеет гальваническую связь с измерительным элементом, сос 50 тоящим из резисторов 10"12, под" ключенных также к блоку управления. Блок управления полупроводниковым регулятором напряжения состоит из генератора пилоодразного напряжения, образованного транзистором55 13, резисторами 14 и 15 и конденсатором 16. Вход генератора пилообразного напряжения связан с выхо 85 4дом выпрямителя 7, а выход - со входом несимметричного триггера с эмиттерной связью , выполненного натранзисторах 17 и 18, Выход транзистора 18 имеет гальваническую связьсо входом усилителя мощности 19,состоящего из транзистора. Первич"ные обмотки импульсных трансформаторов 20 и 2 соединены параллельномежду собой и подключены к источникупитания блока управления через переход эмиттер-коллектор усилителля 19 мощности. Вторичные обмоткиимпульсных трансформаторов 20 и 2электрически связаны с переходами:управющй электрод-катод встречнопараллельных тиристоров 22 и 23, которые подключены к статорным обмоткам генератора 2 через вервичнуюобмотку 24 нагрузочного трансформатора возбуждения, причем к первичной обмотке 24 подсоединена цепочка, состоящая из резистора 25 и конденсатора 26, Вторичная обмотка 27через выпрямитель 28 электрическисвязана с обмоткой 29 возбуждениягенератора 2 и диодом 30. Регулятор работает следующим образом,С обмотки 6 понижающего трансФорматора синусоидальное напряжениеО (фиг. 2) подается на мостовой выпрямитель 7, где оно преобразуется в напряжение О, которое с частотой пульсации 100 Гц пОдается набазу транзистора 13 генератора пилообразного напряжения. Величинасопротивления резистора 14 подбирается такой,;чтобы транзистор 13 открывался в те моменты времени, когданапряжение Ор на базе приблизительно равно нулю. Напряжение О на конденсаторе 16 изменяется по пилообразному закону, т.е. в закрытом состоянии транзистора 13 конденсаторзаряжается через резистор 15, а прирткрытом транзисторе 13 разряд про 1 сходнт почти мгновенно через переходэмиттер-коллектор, который в открытом состоянии транзистора имеет незначительное сопротивление. это пилообразное напряжение подается навход формирователя импульсов, представляющего собой триггер Шмнтта,выполненный на транзисторах 17 и 18.На базе т,анзистора происходит сравнение следующих сигналов: пилооб"разного напряжения О; постоянно90418 Формула изобретения 5пОложительноГО смещения О, через резистор 31, регулируемого отрицательного смещения Оэ через резис;тор 2.1 од воздействием большого положи тельного смещения О триггер находится в первом устойчивом положении, т.е. транзистор 17 акрыт, транзистор 18 открыт, соответственно, транзистор усилителя 19 мощности 0 закрыт и управляющие импульсы Ое на управляющие электроды тиристоров 22 и 23 не поступают, тиристоры закрыты. Под воздействием постепенно возрастающего напряжения О положительное смещение на базе транзистора 17 уменьшается и в момент времени, когда Ц О+О, триггер скачком переходит во второе устойчивое состояние, т,е. транзистор 7 откры вается, а транзистор 8 закрывается. В этот момент времени тиристоры22 и 23, получив импульсы Ое с трансформаторов 20 и 21, открываются и через первичную обмотку 24 нагруэоч ного трансформатора протекает ток.На обмотку 29 возбуждения поступает питание в виде формы кривой двухполупериодного выпрямления через выпрямитель 28, генератор 2 увеличи- Э 6 вает напряжение. Регулятор приходит в исходное состояние в конце каждого полупериода напряжения, так как величина напря- . жения О становится равной нулю, Таким образом, регулируя отрицательное смещение резистора 12, можно изменять угол зажигания тиристоров, тем самым регулировать величину действующего значения напряжения на первичной обмотке 24 нагрузочного трансформатора, что влечет за собой изме нение напряжения возбуждения ОЕ генератора и его линейного напряжения. Допустим, что напряжение генератора 2 равно номинальному Он Если под действием внешних возмущений напряжение генератора уменьшилось, то50 сигнал через обратную связь, образованную первичной обмоткой 1, вторичной обмоткой 8 и выпрямителем 9 с измерительного элемента на резисторах 10-12 воздействует на триггер Шмитта на транзисторах 17 и 18 по-55 сле сравнения напряжений О, О, Об, А так как напряжение на базе транзистора 17 становится более отри 5 6цательным после сравнения сигналов,то выходные импульсы триггера, ко"торые являются управляющими для уси.лителя 19, имеют меньший угол задержки, значит усилитель мощности,работая также с меньшими углами задержки, открывает тиристоры в более ранние промежутки времени (каж"дый полупериод кривой тока) что при,водит к возрастанию напряжения наобмотках 24 и 27 нагрузочного трансформатора. Следовательно, среднеезначение тока возбуждения становится большим и достаточным по величине, чтобы напряжение генератора ста"ло равным номинальному и установился режим устойчивых автоколебаний.,Причем установившаяся статистическая ошибка системы не превышает27. Он. Полупроводниковый регулятор напряжения для генераторов переменно" го тока, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к якорной обмотке генератора, одна из вторичных обмоток включена на вход выпрямителя, выход которого подключен к блоку управления, вто рая вторичная обмотка подключена через другой выпрямитель на вход генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен ко входу триггера Шмитта, своим выходом соединенного со входом усилителя мощности, а третья вторичная обмотка через третий выпрямитель подключена ко входу измерительного элемента регулятора, и нагрузочный трансформатор возбуждения, вторичная обмотка которого через выпрямитель соединена с обмоткой возбуждения генератора, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества электроэнергии и надежноети; дополнительно введены два встречно-параллельно соединенных тиристора, включенных последовательно между якорной обмоткой генератора и первичной обмоткой нагрузочного трансформатора возбуждения, причем управляющие входы тиристоров соединены с выходом усилителя мощности, а выход измерительного элемента подключен однимвыводом к выходу генератора пилообразного напряжения, а другим выво 7дом " к минусовой клемме выпрямителя блока управления. Источники информации,принятые во внимание при эксйертизе е9041851, Авторское свидетельство СССРУ 265230, кл. Н 02 Р 9/30, 1968.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У. 2580730/07, кл. Н 02 Р 9/301978.Ф904185 оставитель А,Головченехред Ж.Кастелевич орректор НШв сио В 113 о ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Редактор А.ЛежниЗаказ 163/46 Т Гос еламаж 718 арствензобретева, Жкомитета СССР открытийушская наб., д. 4/5