Устройство для регулирования переменного напряжения

-07 юл. В 29энергетиче ий инсти тут(72) Г,С.Мыцык (53) 621.314.2 (56) Этво, вып. радио, 1977, с.Гельман М.В. регуляторы пере М.: Энергия, 19 088,8)9. - М.: Советск 70-73. и др. Тиристорныеенного напряжения.5, с. 97. 54) УСТРОЙСТВОЕМЕННОГО НАПРЯЖЕ57) Изобретениеиловой преобразель изобретенияейности регулир ДЛЯ РЕГУ НИЯ асти тносится и тех вательн - обесп остигается поставленнаяп. ф-лы, 6 ил. и- исчение аракт вочно и,ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ тики, повышение КПД и расширение области использования эа счет организации сильноточного выхода. Устройство содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 и вторичными обмотками 3-5, ключи 6-11, включенные попарно между выводами вторичных обмоток 3-5. Выводы ключей 7, 9, 11 образуют выводы регулировочных секций, соединенных параллельно через обмотки 13, расположенные на трехстержневом замкнутом магнитопроводе 14. Особенностью работы устройства является фазовый сдвиг между управляющими импульсами ключей, относящихся к сосед 2 иним секциям, на угол в , за счет че 14 15370Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники.Цель изобретения - обеспечение линейности регулировочной характеристики, повышение КПД и расширение об 5 ласти использования.На фиг. 1 показан вариант выполнения силовой части предлагаемого устройства, на фиг. 2 - вариант выполнения блока управления; на фиг фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, на фиг.4 временные диаграммы, поясняющие работу блока управления на фиг. 5 временные диаграммы, поясняющие воэможность попутной реализации в устройстве свойств преобразователя частоты и числа фаз (иэ одной в М3); на фиг. 6 - регулировочре характеристики 0 с,1 Й( ) и 1 МИ=0 ъл 1Е(о ), где Уас 1 ф Зз 11 ф "ъ(т 1 относительная величина напряжения соответственно первой, третьей и пятой гармоник для основного и дополнительно го выходов (а)ф и зависимость величины искажений выходного тока, измеряемых коэффициентом гармоник токаВ К гс;1 от угла регулирования с при различных углах сдвига фаэ (ус по ос- Зо новной гармонике И.-нагрузки (б) с на фиг. 7 - другой вариант силовой части устройства,Силовая часть устройства (фиг. 1 и 7) содержит трансформатор 1 с пер 35 вичной обмоткой 2 с вторичными обмотками 3-5 (число которых для определенности в дальнейшем принято равным 3). Между выводами каждой из обмоток включены цепочки из последовательно соединенных ключей 6-11 основс ного и шунтирующего, Совокупность ключей 6-11 образует коммутатор 12. Вторичная обмотка с цепочкой ключей образует регулировочную секцию. В45 варианте на фиг. 1 выходы секций, образованные силовыми выводами ключей 7, 9 и 11, соединены через обмотки 13, расположенные на М стержнях М-стрежневого замкнутого магнито О провода 14 с выходными выводами. Выводы дополнительной М-фаэной обмотки 15 формируют дополнительные выходные выводы, с которых можно снимать М-фазное напряжение, ближайшими гармониками в спектре которого являются гармоники с кратностью по отношению к частоте сети Гравные(а) и (а+1) где а =- отношейснне частоты Гпереключения ключейкоммутатора 12 к частоте Гс сети. Врассматриваемых на фиг. 3 и 5 примерах а = 6.Блок управления (фиг.2) содержитуправляющий вход 16, эадатчик 17 частоты с выходным сигналом ц (фиг.4)первый и второй М-канальные распределители импульсов (РИ) 18 и 19 попересчетной схеме с парафазными выходами, тактовыми входами связанныес выходом задатчика 17 частоты непосредственно и через управляемый фазосдвигаксппсй у. ел (ФСУ) 20 соответственно. Для обеспечения воэможностистопроцентного регулирования выходного напряжения ФСУ 20 выполняетсяв виде последовательно соединенныхидентичных ФСУ 21-23, объединенныхпо управляющему входу 16, Каждый изФСУ 21-23, представляющий собой блокуправляемой задержки, обеспечиваетв предельном случае максимальную задержку на время, равное е = - ,Т,где Т - период регулирования, авесь ФСУ 20 - в М раз больше (навремя, равное Т). Выходы а, а, Ь,Ь, с, с распределителя 18 и выходы- са , а , Ь , Ь , с , с распределителя 19 подключены к входам М-канального логического узла. Каждый из егоканалов 24-26 выполнен в виде логических элементов 2 И 27 и 28, логического элемента 2 ИЛИ 29 и логическогоэлемента НЕ 30. С выходов 31-36 блока управления сигналы поступают навходы соответствующих ключей 6-11.Алгоритмическая характеристикасиловой части, определяемая блокомуправления, поясняется диаграммамина фиг. 3, где Ц,-Ц - сигналы навыходах 31-36 блока управления соответственно, подаваемые на управляю"щие входы ключей 6-11 соответственнои характеризующие их состояние, Врезультате переключения ключей поуказанному алгоритму на выходах регулировочных секций устройства образуются напряжения 0 , Ци Ц , имеюпгщие вид сигналов с широтно-импульсным регулированием (ШИР). Римскиецифры при сигналах обозначают номерсекции при отсчете сверху вниз.При суммировании напряжений Ц ,1 пЦ и Ц результирующее выходное напряжение определяется по формуле1 1 11 п02 соч 1 (Пх + 1 + Б ) . Напряжения 2 соЧ МПм ф Пзв 1 и Пзс которые прикладываются к фазам А 1, В 1, С 1 обмотки 13 трехфазного трансформатора, имеют вид, показанный на фиг. 3 (и более детально на фиг, 5).Работа блока управления поясняется фиг, 4.Каждая иэ ФСУ 21-23 может быть выполнена по любой общеизвестной схеме. Чаще всего фСУ выполняют ввиде последовательно включенных генератора пилообразного напряжения (ГПН) с напряжением П, (фиг.4) и компаратора, на управляющий вход которого подают сигнал П. В результате сравнения в компараторе сигналов Б, и 01 п получают сигнал Б, передний фронт которого отстает от входного, тактирующего фСУ сигнала П на угол оь (фиг,4). РИ 19 запускается передним фронтом этих импульсов П 1, в результате чего его выходные сигналы оказываются сдвинутыми на угол Ы, по отношению к выходным сигналам РИ 18, Использованный в системе управления одноканальный принцип построения позволяет обеспечить синхронное (симметричное по углу Ы,) регулирование во всех регулировочных секциях и этим самым максимально реализовать преимущества используемого алгоритма управления.Для расширения функциональных возможностей М-стержневой замкнутый магнитопровод 14 снабжают дополнительной М-фазной обмоткой 15, с которой снимают М-фазную систему напряжений Бз, П и П.о, ближайшими гармониками в которых являются гармоники (в примере Пнп и Б,1) частот (а) 1 и (а+1) Г, имеющие одинаковый порядок чередования фаз (фиг,5).Несмотря на не очень высокое качество этого напряжения (которое может быть улучшено фильтром), его тем не менее можно испольэовать непосредственно, например, для питания электродвигателей асинхронного типа (АД), устанавливаемых в системе вентиляционного охлаждения этого же устройства. Повьппенная частота питания АД, устанавливаемая соответствующим выбором параметра а, позволяет реалиэо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вать систему охлаждения с улучшенными массо-габаритными показателями.Регулировочные характеристикиПфи 1 (ф ) у 015) (ф ) и ПИ 11Г,(Ы ") слоя основной и для этихдвух неосновных (ставших полезными)гармоник в относительных единицахпредставлены на фиг. 6 а,Изменение показателя качестваК,1 выходного тока при а=М=З дляразличных углов И.-нагрузки Ц)1 поосновной гармонике в функции угларегулирования ос показано на фиг.бб,ФКак видно, значениями углов Ы = 0;0,333, 0,566 область регулированияразбивается на три зоны, причем вточках о. К, 1= О. В отличие от иэ,вестных решений, в которых неидеальность характеристик используемой вблоке управления элементной базы припереходах из одной эоны регулирования в другую влечет за собой скачокв регулировочной характеристике, впредлагаемом решении эта характеристика принципиально имеет строго линейный характер (фиг.ба). формула изобретения 1, Устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее трансформатор с первичной и М числом вторичных обмоток, между выводами каждой из которых включена цепочка идвух последовательно соединенных основного и шунтирующего ключей переменного тока, формирующую вместе с соответствующей вторичной обмоткой регулировочную секцию, а также блок управления, причем силовые выводы шунтирующих ключей образуют выходы регулировочных секций, которые соединены между собой по схеме суммирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения линейности регулировочной характеристики, повьппения КПД и расширения области использования за счет организации сильноточного выхода при одновременном уменьшении установленной мощности, оно снабжено М-стержневым замкнутым магнитопроводом с расположенными на его стержнях одинаковыми по числу витков обмотками, одни одноименные по полярности выходные выводы регулировочных секций объединены между собой, образуя первьп выходной вывод каждый из других выходных выводовМ секций через одну из обмоток Мстержневого замкнутого магнитопровода подключен к второму выходномувыводу, блок управления выполнен ввиде задатчика частоты, управляемогофазосдвигающего узла, М-канальногологического узла и двух М-канальныхраспределителей импульсов по пересчетной схеме с парафаэными выходамипричем входы первого и второго распределителей импульсов связаны с выходом задатчика частоты соответственно непосредственно и через управляемый фазосдвигающий узел, каждыйканал М-канального логического узласодержит два элемента 2 И, логический элемент 2 ИЛИ и логический элемент НЕ, при этом входы элементов2 И являются входами М-канального логического узла, одноименные по полярности выходы одноименных каналовМ-канальных распределителей соединены с входами одного элемента 2 И,выходы двух элементов 2 И, связанных 1 ЯО 6с выходами одноименных каналов М-канальных распределителей, соединеныс соответствующими входами элемента 2 ИЛИ, выход которого связан с элементом НЕ, причем, выходы элемента2 ИЛИ и элемента НЕ соединены с управляющими входами соответственно основного и шунтирующего ключей соответствующей регулироночной секции,а М вторичных обмоток трансформатора выполнены одинаковыми по числувитков 2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности преобразования частоты и числа фаэ из одной в М, он снабжен дополнительной М-фазной обмоткой, расположенной на стержнях упомянутого М- стержневого замкнутого магнитопровода и образующей дополнительный М-фаэ.25 ный Выход е1415370 Рб дЮ УО оставитель И. Головиноваехред Л. Олийнык Корректор Л.Патай Редактор Е.Пап Тираж 665 аказ 388/5 1 роиэводстве олиграфическое предприятие г. Ужгород, у ектная,ВПИИПИ Государств по делам изобр3035, Москва, ЖПодписного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4