Способ управления тиристорным регулятором переменного напряжения

О П И С А Н Й Е 739705ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61) Дополнительное к авт. свид-ву 1756289/2422)Зая с присое лево 06,03,7 2 (21 )динением заявок1813281/О217 8602/О М, Кл,Н 02 Р 13/16Я 05 Р 1/14 Гесударстввннмй комете СССРтет 3)При21 6;80 нв делам изобретен и открытий о 05,06,80, Бюллет Опу Да ликов УД 1( 621,316,7221(088,8) а опубликования описания 05,(72) Авторы изобретен Лохов и В," Я, Боос М. В, Гельман, С,Челябинский политехнический институт им, Левтттского комсомола) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ явля ютс надежи Изобретение относится к электротех- нике и может быть использовано в тиристорных регуляторах переменного напряжения, включенных в первичную цепь силового трансформатора, например в регуляторах для печей сопротивления,сварочных агрегатах и выпрямителем на вторичной стороне, установках заряда акку.муляторных батарей и т,д,Известны способы управления тирисо торным регулятором переменного напряжения, включенным в первичную цепь силового однофазного трансформатора путем изменения соотношения интервалов, включенттого и выключенного состояний уп 15 равляемых ключей с принудительным знакочередованием полуволн тока при четном числе . полуволн на интервале включенного состояния путем блокировки управляющих импульсов с введением симметричных фиксированных углов задержки включения тиристоров в начале каждой полуволны тока (импульсное в сочетании с фазовым регулированием) при линейной нагрузке 13,з или с выделением фиксированных угловзадержки в начале полуволн тока одного"знака" при нелинейной нагрузке. 2,Недостатками способов являются пониженные быстродействие.и наде хсностьнз-за пропуска только четного числа полуюлн тока, необходимости индивидуальной установки углов-задержек включения,постоянства этих углов при регулировании,Наиболее близким техническим реше- .нием к предлагаемому является способ,при котором угол задержки включения первой полуволны тока изменяется автомати-чески путем измерения вольт-секундныхинтегралов и выключением тиристорныхключей в момент равенства вольт-секундного интеграла электродвижущей силы обмотки трансформатора от момента ее нулевого значения в конце полуволны ивольт-секундного интеграла напряженияна тирнсторе 131,Недостатками способа я пониженные быстродействие и ость измотки)ф на фиг. 5 - диаграммы, поясняющие способ управления трехфаэным регулятором при импульсном регулировании илинейной симметричной нагрузке ( ц- фазные напряжения сети, д- линейные на 1пряжения сети, 6- электродвижущая силаобмотки фазы Л; 3 - электродвйжущаясида обмотки фазы В; д- электродвижущая сила обмотки,фазы С; Е,- токи первичных обмоток,Ж -линейная эдектродвижушая сила обмоток фаэ А и В у -линейная электродвижущая сила обмоток фаз В иС),Силовая схема регулятора (фиг, 1 и2) состоит из тиристорных ключей 1 напервичной стороне силового трансформатора 2, на вторичной с 7 ороне которогоподключена нагрузка 3,Изменение индукции а В в каком-то стержне трансформатора пропорционально водьтсекундному интегралу Ц электродвижущей,силы (ЭДС) В обмотки трансформатораВЮ = йа (1)оДля измерения ЭДС может быть использована первичная обмотка, или специально намотанная измерительная обмотка, Трансформатор не входит в состояние одностороннего насыщенияесли онперемагничивается по симметричному циклу, Это обеспечивается, если знаки ближайших полуволн (импульсов) тока противоположны, а углы с(, фазовой задержки каждой полуволны выбирают и изменяют так, что устраняется насыщениетрансформатора к концу полуводны ЭДС. когда вольт-секундный интеграл (1) полуволны ЭДС соответствующего знака достигает максимального значения по модулю,Противоположность знаков ближайших полуволн тока осуществляют запоминанием знака последней полуводны и разрешением включения только с начала полуволны противоположного знака, Число импульсов тока эа время включенного сосчастота включений получается при чередовании одного полупериода тока с паузой в один период напряжения сети и равна 2/3 частоты. сети,При импульсном в сочетании с фазовым регудировании (см, фиг, 1) от внешней независимой системы фазового управления задают одинаковый (симметричный) ддя всех положительных и отрицательных подуводн напряжения. сети угол 5 (фиг, 3) 3 739705 фпропуска только четного числа подулн тока, неоптимального выбора момента включений при однофаэной нелинейной и многофаэной линейной нагрузках,Цель изобретения - повышение быст 5родействия и надежности,Поставленная цель достигается тем,что запоминают "знак" текущей подуволны тока и снимают блокировку управляющих ийпульсов, начиная с тиристорных 10ключей; пропускающих полуводну токапротивоположного знака, При импульс-ном в сочетании с фазовым регулирова-,нием вольт-секундный интеграл напряжения на тиристоре измеряют в каждой 15полуюлне тока, а момент начала"измерения сдвигают по отношению к моменту.перехода через нуль напряжения сети назаданный угол, При однофаэной нелинейной и многофазной линейной симметричной 20нагрузке дополнительно измеряют вольтсекундный интеграл разности напряженийсети и эдектродвижущей силы обмоткитрансформатора,за время последней подуволны тока перед началом интервала вкдюченного состояния и алгебраически суммируют его с вольт-секундным интегралом электродвижущей сиды трансформа-,тора, При многофазной линейной несимметричной нагрузке измеряют вольт-секунд- З 0ные интегралы линейных электродвижущих сил обмоток трансформатора относи тельно одной из фаз,При таком способе максимальная задержка выполнения команды на отключение снижается до полупериода напряжения сети вместо периода, что повышает быстродействие, и ликвидируется насыщение трансформатора, что повышает надежность. 40На фиг, 1 изображена схема однофазногорегулятора, на фиг, 2- схема трехфазного регулятора; на фиг, 3 - диаграммы, поясняющие способ управления однофазным регудятором при импульсном в сочетании,с фазовым регулировании и линейной на- таяния может бытупроизвольным, Нагрузке (О - напряжение сети, д- электро- фиг, 3 справа приведен пример пропус, движущая сидапервичной обмотки транс- . ка одной подуволны тока, Максимальнаяформатора, в - ток первичной обмоткитрансформатора; г - напряжение на тирис-.торном ключе)ф, на фиг, 4 - диаграммы,поясняющие способ управления однофаз ным регулятором при импульсном регулировании и нелийейной нагрузке типаоднополупериодный выпрямитель (с - напряжение сети (штриховая линия) и электродвижушая сила обмотки трансформатора (сплошная); с- ток первичной обБ 7307С момента нулевого значения ЗДС обмотки .трансформатора, практически сов"падающего с моментом перехода черезнуль: напряжения сети (фиг, Зц), начинают измерять вольт-секундный интеграл5этой ЭДС Ч(фиг, Зо). Пока через тирис-торный ключ и первичную обмотку трансформатора проходит ток (фиг, Зс), ЗДСпочти совпадает с напряжением сети,апо прекращении тока ЭДС характеризует 10процесс изменения запасенной в трансформаторе и нагрузке электромагнитной.энергии, Интеграл 4 измеряют по момента,задаваемого углом Ъ , а затем начинают измерять вольт-секундный интеграл 15р напряжения на тиристорном ключе,причем это напряжение равно разностинапряжения сети л ЗДС трансформатора(фиг, 3),Когда измеренные вольт-секундные интегралы сравняются по величине(2) включают тиристорный ключ. В следующий полупериод описанные операции повторяют, При поступлении команды на отключение измерение очередного вольт- секундного интеграла . не производят а интеграл Ч 4 измеряют и результат измерения хранят по следующего включе .ния, запоминая такме знак послепней полуволны тока, При поступлении команды на включение с ближайшего момента, определенного углом Р, начинают измерятьвольт-секундный интеграл ф по момен- з 5 та включения, определяемого формулой (2), Этот ближайший момент определяют также из условия противоположности знаков полуволн тока,Полное изменение индукции АВ и в од ну (положительную или отрицательную) сторону равно 45/или, если учесть условйе (2),Последняя сумма вольт-секунпных интегралов (4) определяется только напряжением сети и углом(см, фиг, Зц). Если углыположительных и отрицательных полуволн. одинаковы, то люрые ближайшие по времени полуволны 3 ДС (напряжения) первичной обмотки трансформатора равны по величине вольт- секундных интегралов и противоположны по знаку, При несимметрии углов )5 пробисходит некоторое нарушение симметричности цикла перемагничиваюя,При постоянном угле 5 импульсное.регулирование может осуществляться полюбому закону и с любой частотой включений. При необходимости фазового регулирования (в сочетании с импульснымили без него) изменяют внешней сис"темой угол Ь, Изменения угла должныбыть настолысо медленными, чтобы по 1являющиеся выбросы тока намагничивания не превышали допустимых значений,При нелинейной резко несимметричной нагрузке (опнополупериопный выпрямитель) возможна работа только вимпульсном режиме, Из-за нелинейностинагрузки положительные и отрицатель-"ные полуволны тока различны. Поэтомуотличаются по величине и падения напряжения на активных сопрОтивлениях первичной обмотки трансформатора, Из-заэтого падения трансформатор перемагничивается цо несимметричному циклу.причем величина несимметрии пропорциональна вольт-секундному интегралу(фиг, 4) разности напряжения сети п2ЗДС обмотки трансформатора за времяполуводны, Пусть положительная полуволна тока больше отрицательной (фиг,4 б), В этом случае положительную полуволну тока пропускают без задержки ( с.=О) и с момента включейия тиристора этой полуволны начинают дополнительно измерять вольт-секундный интеграл (фиг. 4 д). С момента переходанапряжения сети через нуль, если былаподана команда на отключение, измеряютвольт-секундный интеграл ф 4, Послеподачи команды на включение с моментаопределяемого углом 5 =Оизмеряютвольт-секунпный интеграли в моментравенства интеграловЧ +9"Ч(5)включаот тиристорный ключ (фиг, 4). Вформуле (5)берется со знаком (+),если ЭДС по модулю меньше напряжения сети и со знаком (-), если больше,При длительной подаче команды навключение измерение вольт-секундных интегралов происходит аналогично, но в соотношении (5) 9 =О (смфиг, 4 сйслева), Если обозйачить через Ч, величинувольт-секундного интеграла одного полупериода напряжения сети (фиг, 3 и 4 о)то полное изменение индукции ьВп в положительную сторону равно (см, фиг, 4 с 1)0 о 2 (6)Источники инармации, принятые во внимание при экспертизе1, Патон Б, П., Лебедев В. К, Электрооборудование для контактной сварки,1 О 9 . 73974. Способ поп, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при многофазной линейной несимметричной нагрузке измеряют вольт- секундные интегралы трансформатора оъ; носительно одной из фаз. 08. 10,М"Машиностроение", 1969, с, 166- 167, 302-308.2, Закс М, И, Каганский Б. А, Тиристорный источник импульсов тока длядуговой сварки в защитных газах, Элек;тротехническая промышленность, "Электросварка", 1971 вып, 8, с, 12-16.3. Авторское свидетельство СССР % 403006, кл. Н 01 Р 13/16, 1971 (прототип),