Способ управления регулятором напряжения и устройство для его осуществления

(5 З) УДК 621. 316, .722(088.8) убликовано 07 ав Млает взебретея и вткрытий Дата опубликования описания 07,03.83енноена инстит Производ им.В.И.Л(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯтем формиропульчов нанизшей стуветствии сНедостаустройстваявляются нботе на нашироких програниченнность. 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля бесконтактного регулированияпод нагрузкой напряжения преобразовательных трансформаторов, например,для питания преобразовательных, агре-.гатов электролизных установок цветной металлургии и химической промышленности,Известны способ управления регулятором напряжения.трансформаторадод нагрузкой и устройство для егоосуществления, содержащее тиристорные коммутаторы переменного тока высшей и низшей ступеней регулирования,подключенных соответственно к ответвлениям регулировочной обмотки трансформатора,в которых регулированиенапряжения осуществляют путем импульсно-фазового управления тирйсторным коммутатором высшей ступенирегулирования в.соответствии со знаками напряжения и тока, а также пувания управляющих имтиристорный коммутатор ени регулирования в сознаком тока Ц 1 и 2). ками известных способа для его осуществления экая надежность при ра рузку с изменяющимся в делах фазовым углом и я регулировочная способ Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ управления регулятором напрят 5 жения, содержащий тиристорные коммутаторы высшей и низшей ступеней регулирования путем формирования управляющих импульсов посредством определения знака тока, интервалов нуле вых значений тока и напряжения ипоследующего переключения на высшуюили низшую ступень регулированияв соответствии со знаком потока мощ 3 10 ности, а также устройство для осуществления данного способа управления регулятором напряжения, содержащее систему управления и тиристорные коммутаторы высшей и низшей ступеней регулирования, управляющие электроды тиристоров которых через формирова-.ели управляющих импульсов соединены с соответствующими выходами основного блока управления, два входа которого подключены,к выходам положительной и отрицательной полу- волн датцика переменного тока соответственно, а два .других его входак выходам блока разрешения переклюцения ступеней регулирования, один вход которого через орган сравнения соединен с выходными выводами,а два других через индикатор знака мощности - с выходом интервала нулевых значений датчика переменного тока и выходом датчика входного напряжения соответственно3 .Недостатком такого способа и устройства для его осуществления ,является низкая надежность при нагрузке регулируемого трансформатора на многофазный выпрямитель например трехфазный мост, когда ток. через тиристорные коммутаторы может иметь длительные паузы, в течение которых величина тока значительно меньше нагрузоцной составляющей и определяется в основном несинусоидальным током намагничивания трансформатора.При этом переключение на низшую ступень регулирования сопровождается перенапряжениями на тиристорных коммутаторах, так как определение момента точного перехода тока через нулевые значения в бестоковых паузах имеет существенные трудности.Цель изобретения - повышение на" дежности при работе устройства на многофазный выпрямитель.Поставленная цель достигается тем что согласно способу управления ре" гулятором напряжения, содержащему тиристорные коммутаторы высшей и низшей ступеней регулирования, путем формирования управляющих импульсов посредством определения знака тока, интервалов нулевых значений тока и напряжения и последующего переключения на высшую или низшую ступень регулирования в соответствии со знаком потока мощности, при переключе,нии на низшую ступень регулирования% О 5 20 2 30 35 40 43 ф регулирования при работе,.трансформа тора на многофазный выпрямитель в интервалах нулевых значений нагруэочного тока обеспечивается вне зависимости от величины и фазы намагничивающего тока трансформатора. На фиг,1 показана функциональная схема устройства для осуществления способа управления регулятором нав начале интервалов нулевых знацени, тока управляющие импульсы подают одновременно на второй тиристор коммутатора высшей ступени регулирования, а в начале интервала нулевых значений напряжения - на второй тиристор коммутатора низшей ступени регулирования и в конце интервала нулевых значений тока - на один из тиристоров комму татора низшей ступени регулйрования в соответствии со знаком тока.При этом устройство для управления регулятором напряжения, содержа. щее систему управления и тиристорныс коммутаторы высшей и низшей ступенс регулирования, управляющие электроды тиристоров которых, через формирователи управляющих импульсов соединены с соответствующими выходами основного блока управления, два входа котс- рого подключены к выходам йоложител.: ной и отрицательной полуволн датчика переменного тока соответственно, а два других его входа - к выходам блока разрешения переключения ступеней регулирования, один вход которогс через орган сравнения соединен с выходными выводами, а два других через индикатор знака мощности - с выходом интервала нулевых значений датчика переменного тока и выходом датчика входного напряжения соот. ветственно, снабжено вспомогательным блоком управления, выполненным в виде двух логических элементов И, первые входы которых соединены между собой и с выходом интервала нулевых значений датчика переменного тока, вторые их входы - с выходами блока разрешения переключения ступеней регулирования соответственно, а их выходы подключены соответственно к входам формирователей управляющих импульсов тиристоров высшей и низшей ступеней регулирования.Согласно предлагаемому способу управления регулятором напряжения, проводящее состояние тиристорных коммутаторов и их коммутация при переключении на низшую ступень5 100 329пряжения; на фиг,2 - временные диаграммы.усройство содержит 1 Фиг.1) трехфазный преобразовательный трансформатор 1 с сетевой 2, вентильной 3,и регулировочными 4 обмотками, тиристорные коммутаторы 5 и 6 и низшейи высшей ступени регулированиясоответственно, преобразователь 7,нагрузку 8, тиристоры 9,10 и 11,12 1 о икоммутаторов 5 и 6 соответственнонизшей и высшей ступеней регулирования датчик 13 входного напряжения,датчик 14 переменного тока, элемент15 сравнения, подключенный входом кнагрузке 8, индикатор 16 интерваловнулевого значения напряжения,индикатор 17 знака тока, индикатор 18 знака мощности, выходы которого соединв.ны с двумя входами блока 19 разрешения переключения ступеней регулирования, основной блок 20 управления,вспомогательный блок 21 управления,выполненный в виде логических элементов И 22 и 23, Формирователи 2 ю24,25 и 26,27 управляющих импульсовтиристоров коммутаторов 5 и 6 высшейи низшей ступеней регулирования.ри этом индикатор 16 интервалов нуевого значения напряжения имеетвыход 28, который подключен к входуиндикатора 18 диска мощности. Индикатор,17 знака тока имеет выход 29положительной полуволны нагруэочноготока, выход 30 отрицательной полувол 35ны нагрузочного тока, выход 30отрицательной полуволны нагрузочного тока и выход 31 интервала нулевыхзначений нагрузочного тока, которыесоединены соответственно с входами основного блока 20 управленияи входом .индикатора 18 знака мощности, а также входами вспомогательного блока 21 управления. Индикатор 18 знака мощности имеет выход4532 положительного направления, потока мощности в силовой цепи и выход33 совпадений нулевых зон напряженияи тока Элемент 15 сравнения имеетвыход 34, который соединен с входомблока 19 разрешения переключения стуЯпеней регулирования. Блок 19 разрешения переключения ступеней регулирования имеет выход 35 переключения на высшую ступень регулирования и выход 36 - на низ,шую ступень 5 регулированик"которые соединены с входами основного и йвспомогательного блоков 20 и 21 управления.Основной блок 20 управления имеет выходы 37,38 и 39,40 для запуска формирователей 24, 25 и 26,и 27 управляющих импульсов соответственно. Аналогично вспомогательный блок 21 управления имеет выходы 41 и 42 для запуска этих же формирователей управ.яющих импульсов 24, 25 и 26,27.формирователи 24, 25 и 26,27 управляющих импульсов имеют соответственно выходы 43 44 и 45,46 для управления тиристорами 11,12 и 9,10 коммутаторами 5 и 6 высшей и низшей ступеней регулирования.Устройство работает следующим образом.На вход индикатора 16 интервалов нулевого значения напряжения поступает синусоидальное напряжение датчика 13 входного напряжения на выходе28 индикатора формируется сигнал 0 28фиг.2), соответствующий интервалу нулевого значения напряжения. Длительность сигнала с выхода 28 выбирается с учетом выключения тиристора.1/С выхода датчика 14 переменного тока сигнал поступает на вход индикатора 17 знака тока. На выходах 29-31 индикатора 17 знака тока формируются сигналы ( фиг.2), соответствующие положительной Э 29,отрицательной Э 30 полуволнам нагрузочного тока и зоне нулевого значения тока Э 31. Длительность сигнала Э 31 зависит от схемы многофазного выпрямителя 7 и схемы соединения трансформатора 1 и, в частности при мостовом выпрямителе и схеме соединения трансформатора длительность сигналаЭ 31 составляет 60. эл.град. и значи"тельно больше длительности сигнала0 28.Сигналы 0 28 и 0 31 поступают на входы индикатора 18 знака мощности на выходе которого формируются сиг" налы Р 32 и Р 33 ( Фиг.2). Сигнал Р 32 соответствует положительному значению мгновенного потока мс.ц" ности в силовой цепи, т.е. потребле" нию мощности из сети. Сигнал Р 33 формируется при совпадении интервалов нулевых значений напряжения и тока, т.е. соответственно сигналов 0 28 и Э 31.Элемент 15 сравнения производит сравнение задающего напряжения 017 10032 с сигналом о величине напряжения нагрузки 8 и вырабатывает на выходе 34 сигнал рассогласования Ру.Сигналы Р 32, Р 33 и Р 34 поступают нэ входы блока 19 разрешения переключения ответвлений,на первом и втором вы дах которого фомируются со ответственно сигналы О 35 и О 36 (фиг. 2), разрешающие переключение цепей управления тиристорными ком мутаторами в зависимости от знака потока мощности в силовой цепи и запрещающие регулирование напряжения в интервалах нулевых значений тока и напряжения. Сигнал О 36 является 1 й инверсным по отношению к сигналу 0 35.Наличие сигнала на выходе 36 разрешает включение тиристорного коммутатора 5 низшей ступени регулирования, т.е, понижение напряжения на груэки, а наличие сигнала на выходе 42 разрешает включение тиристорного коммутатора 6 высшей ступени регули- рования, т.е. повышение напряжения нагрузки. Переключение на высшую 2 з ступень регулирования производится в соответствии с сигналом Р 32 индикатора 18 знака мощности и сигналом Р 34 элемента 15 сравнения таким образом, что передний фронт сигнала З 0 на выходе 35 имеет регулируемое положение о, о(.+Й (фиг,27 в пределах длительности сигнала Р 32. Переключение на низшую ступень регулирования производится в соответствии с сигналом Р 33 индикатора 18 знака мощности в момент совпадения интервалов. нулевых значений тока и напряжения.Сигналы 3 29, 3 30 и 3 31 индикатора 7 знака тока и сигналы О 35 и О 36 блока 19 разрешения переключения ответвлений поступают на входы основного блока 20 управления по сигналам положительной и отрица" тельной полуволн нагрузочного тока 3 29 и 3 30 индикатора 17 знака тока и сигналам О 36 и О 35 блока 19 разрешения переключения ответвлений, формирует в интервалах нагрузочных полуволн тока в соответствии со знаМ ками потока мощности и тока в силовой цепи сигналы 3 37, Э 38, 3 393 40 (фиг.2), которые поступают ча входы соответствующих формирователей 24 и 25, 26 и 27 управляющих импульсов тиристоров 11, 12, и 9, 10 фф При этом переключение на высшую ступень регулирования не отличается от процесса, описанного в прототипе. Вспомогательный блок 21 управленияпо сигналу интервала нулевого значения тока Э 31 индикатора 17 знакатока и сигналам 0 35 и О 36 блока19 разрешения переключения ответвлений формирует на выходах вспомогательные. управляющие сигналы О 41 иО 42 (фиг.2 ) в зонах отсутствиянагрузочной составляющей тока.Выходной сигнал О 41 элемента И 22формируется по сигналу переключенияна высшую ступень регулирования первого выхода 35 блока 19 разрешения переключения ответвлений и сигналу ,3 31 интервалов нулевого значения тока индикатора 17 тока и подается совмест.но с управляющими сигналами 1 37 и38 блока 20 на формирователи 24и 25 управляющих импульсов тиристорного коммутатора 6 высшей ступенирегулирования. При этом обеспечивается формирование управляющих импульсов О 43 и, 0 44 на тиристоры11 и 12 коммутатора 6 с начала интервала нулевого значения тока доначала интервала нулевого значениянапряжения. Формирование управляющИх импульсов одновременно на оба тиристора коммутатора 6 обеспечивает прововодящее состояние его независимо отвеличины и фазы намагничивающего тока трансформатора, протекающегочерез тиристоры в интервалах отсутствия нагрузочной составляющей токаи, соответственно, исключаются перенапряжения на коммутаторах.В момент формирования сигнала переключения на низшую ступень регулирования второго выхода 36 блока 19разрешения переключения ответвлений сигнал его первого выхода 35 снимается и, соответственно, прекращается формирование сигнала О 41 .элемента И 22, сигналов О 43 и О 44, формирователей 24 и 25 и управляющих импульсов на тиристорах 11 и 12. Одновременно сигнал 0 36 и сигнал 3 31 поступают на входы элемента И 23,выходной сигнал 0 42 которого подается совместно с управляющими сигналами 3 39 и 3 40 блока 20 нэ формирователи 26 и 27 управляющих импульсов,обеспечивая формирование управляющихимпульсов О 45, О 46 на тиристоры 9и 10 коммутатора 5 низшей ступени регулирования.Формирование управляющих импульсов одновременно на оба тиристора коммутатора 5 при переключении на1. Способ управления регуляторомнапряжения, содержащий. коммутаторывысшей и низшей ступеней регулирования, путем 6 ормирования управляющихимпульсов посредством определения .знака тока, интервалов нулевых значений тока и напряжения и последующе;го переключения на высшую или низшуюступень регулирования в соответГ 4 аиисо знаком потока мощности, о т л и-,ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности при работе намногофазный выпрямитель, при переключении на низшую ступень регулирования в начале интервалов нулевыхзначений тока управляющие импульсыподают одновременно на второй тиристор коммутатора высшей ступени регулирования, а в начале интервала нулевыхзначений напряжения - на второй тиристор коммутатора низшей ступенирегулирования и в конце интерваланулевых значений тока - на одиниз тиристоров коммутатора низшей ступени регулирования в соответствиисо знаком тока.2, Устройство для управления регулятором напряжения, содержащее систему управления и тиристорные коммутаторы высшей и низшей ступеней регулировани ., управляоцие электроды тиристоров которых через Формирователи управляющих импульсов-соединены с соответствующими выходами основного блока управления, два входа которого подключены к выходам положительной и отрицательной полуволн датчика переменного тока соответственно, ,а .два других его входа - к выходам блока разрешения переключения ступе 9 10032низшую ступень регулирования позволяет выполнить коммутацию независимоот намагничивающего тока трансформатора, так как при коммутации вконтуре регулирования возникает циркулирующий ток, протекающий по проводящим тиристорам коммутаторов 5 и 6 и определяющий переход тока с комму-татора 6 на коммутатор 5. Длительность циркулирующего, тока не превыша вет длительности нулевой зоны напряжения, и поэтому этот ток не представляет собой опасности для тиристоров.Ввиду проводящего состояния двух .тиристоров коммутаторов 5 и 6 исклю зчаются перенапряжения на них в процессе переключения ответвлений,формирование выходного сигнала0 42 элемента И 23 продолжаетсядо окончания действия сигнала ин в тервалов нулевого значения тока 1 31индикатора 17 знака тока, в связис чем формирователи 26 и 27 обеспечивают подачу управляющих импульсор0 45 и 0 46 в интервалах нулевого25значения тока на оба тиристора коммутатора 5. При этом коммутатор 5имеет проводящее. состояние в интервалах нулевого значения тока независи. мо от величины и фазы намагничиваю- щего тока трансформатора, чем исключаются перенапряжения на тиристорах.В конце интервалов нулевых значений тока прекращается формирование сигнала на выходе 3 1 индикатора 17 знака тока и соответственно в зависимости от знака тока формируется сигнал на одном из выходов 29 и 30 индикатора 17 знака тока и соответственно на одном из выходов 39 и 40основного блока 20 управления. Приналичии сигнала на выходе 39 блока 20 (положительное значение нагрузочной полуволны рока) формирователь 26 обеспечивает подачу1.управляющих импульсов на тиристор 9, а формирователь 27 прекращает ;вою работу и управляющие импульсы на тиристор 10 не поступают. При наличии сигнала на выходе 40 блока 20 (отрицательное значение нагрузочной полуволны тока) формирователь 2,обеспечивает подачу управляющихимпульсов на тиристор 10, а формирователь 28 прекращает свою работу и управляющие импульсы на тиристор 9 не поступают. При этом процесс управления тиристорными коМмутаторами при 94 10 переключении на низшую ступень регулирования заканчивается.Таким образом, предлагаемый способ управления регулятором напряжения тоансформатора под нагрузкой, содержащий тиристорные коммутаторы высшеи и низшей ступеней регулирования, и устройство для его .осуществления при работе на многофазный выпрямитель обеспечивают при переключениях на низшую ступень регулирования надежную коммутацию тиристоров вне зависимости от величины и фазы намагни" чивающего тока трансформатора. формула изобретения11 100 3291 12ней регулирования, один вход кот. ро- ней регулирования соответственно,га через орган сравнения соединен с а их выходы подключены соответвыходными выводами, а два других ственно к входам формирователейчерез индикатор знака мощности - с управляющих импульсов тиристороввыходом интервала нулевых значенийвысшей и низшей ступеней регулировадатчика переменного тока и выходом ния.датчика входного напряжения соответ- Источники информации,ственно, о т л и ч а ю щ е е с я принятые во внимание при экспертизетем, что оно снабжено вспомогательным 1. Окунь С.С. и др. Трансформаблоком управления, выполненным в 1 О торные и трансформаторно-тиристорвиде двух логических элементов И,ные регуляторы-стабилизаторы напряпервые входы которых соединены между жения. ., "Энергия" 1969собой и с вцходом интервала нуле. Авторское свидетельство СССРвых значений датчика переменного ,М 505011, кл. С 05 Г 1/30, 1976тока, вторые их входы - с выходами % 3, Патент США Ю 3619765,блока разрешения переключения ступе- кл. 323-13, 1971,100329 Ь Составитель Д.фуфлыгинактор Ю.Середа Техред И. Гергель Корректор А.Ф Зэка е еоектная,586/13 Тираж б 85ВНИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и от 133035, Иосква, Ж, Раушская лиал ППП "Патент", г, Ужгоро ПодписнСССРрытийаб., д.