Способ управления регулятором напряжения и устройство для его осуществления

Способ управления регулятором напряжения и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиик

Социапистическик

Республик (> 1)1003294

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву.(22)Заявлено 12.12.80 (2l) 321у74/24-07 с присоединением заявки яв(23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 02 Р 13/18

//G 05 F 1/24

Гесударстзаай кеввтет

СССР аа Млаа кзебретшей и вткрытий (53) УДК 62 l . .316. .722(088-.8) Опубликовано p7. р3. 83, бюллетень М 9

Дата опубликования описания 07.03.83

Б.Ю.Алтунин, А.А.Асабин, Л.А.Зубой.„„Л.А.аСблЬФ евсВ

В.С.Шлентов

Г!,.

В а

Производственное объединение "Уфалэлукьтростяжмаш")„,"

ИМ. В. И, Лаиниа И ГООЬНОаСНнй ЛОЛИтаимииссасйИЛ;,, институт им.А.А.Жданова (72) Авторы изобретения (7l) Заявители (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электро» технике и может быть использовано для бесконтактного регулирования под нагрузкой напряжения преобразовательных трансформаторов, например, для питания преобразовательных, агре-. гатов электролизных установок цветной металлургии и химической промыш. ленности.

Известны способ управления регулятором напряжения трансформатора под нагрузкой и устройство для его осуществления, содержащее тиристорные коммутаторы переменного тока высшей и низшей ступеней регулирования, подключенных соответственно к ответвлениям регулировочной обмотки трансформатора,в которых регулирование напряжения осуществляют путем импульсно-фазового управления тириссторным коммутатором высшей ступени регулирования в.соответствии со знаками напряжения и тока, а также путем формирования управляющих импульЧов на тиристорный коммутатор низшей ступени регулирования в соот-. ветствии со знаком тока Ц1) и 42).

Недостатками известных способа и устройства для его осуществления являются низкая надежность при работе на нагрузку с изменяющимся в широких пределах фазовым углом и

10 ограниченная регулировочная способность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ управления регулятором напря15 жения, содержащий тиристорные коммутаторы высшей и низшей ступеней регулирования путем формирования управляющих импульсов посредством определения знака тока, интервалов нуле вых значений тока и напряжения и последующего переключения на высшую или низшую ступень регулирования в соответствии со знаком потока мощ03294 4

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 полуволн датчика переменного тока соответственно, а два .других его входак выходам блока разрешения переключения 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 соответственно (3 j.

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 нагрузочной составляющей и определяется в основном несинусоидальным током намагничивания трансформатора.

При этом переключение на низшую ступень регулирования сопровождается перенапряг(ениями 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"

i óëÿòîðoì 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

5 !

О !

- 3S

45 ю в начале интервалов нулевых значени. 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, содержащее систему управления и тиристорнь с коммутаторы высшей и низшей ступенс регулирования, управляющие электроды тиристоров которых, через формирователи управляющих импульсов соединены с соответствующими выходами основного блока управления, два входа котсрого 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 соответственно, 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 ступень регулирования при работе, трансформа тора на многофазный выпрямитель в интервалах нулевых значений нагрузочного тока обеспечивается вне зависимости от величины и фазы намагничивающего тока трансформатора.

На фиг,1 показана функциональная схема устройства для осуществления способа управления регулятором на5 100 329 пряжения; на фиг.2 - временные диаграммы.

Устройство содержит (фиг.1) трехфазный преобразовательный трансформатор 1 с сетевой 2, вентильной 3, и регулировочными 4 обмотками, тиристорные коммутаторы 5 и 6 и низшей и высшей ступени регулирования соответственно, преобразователь 7, нагрузку 8, тиристоры 9,10 и 11,12 te u коммутаторов 5 и 6 соответственно .низшей и высшей ступеней регулирования датчик 13 входного напряжения, 4 датчик 14 переменного тока, элемент

15 сравнения, подключенный входом к нагрузке 8, индикатор 16 интервалов нулевого значения напряжения,индикатор 17 знака тока, индикатор 18 знака мощности, выходы которого соединены с двумя входами блока 19 раэреше- о ния переключения ступеней регулирования, основной блок 20 управления, вспомогательный блок 21 управления, выполненный в виде логических элементов И 22 и 23, формирователи 25 24,25 и 26,27 управляющих импульсов тиристоров коммутаторов 5 и 6 высшей и низшей ступеней регулирования. ри этом индикатор 16 интервалов нуевого значения напряжения имеет выход 28, который подключен к входу индикатора 18 диска мощности. Индикатор 17 знака тока имеет выход 29 положительной полуволны нагруэочного тока, выход 30 отрицательной полувол35 ны нагрузочного тока, выход 30 отрицательной полуволны нагрузочного тока и выход 31 интервала нулевых значений нагрузочного тока, которые соединены соответственно с входами основного блока 20 управления и входом .индикатора 18 знака мощности, а также входами вспомогательного блока 21 управления. Индикатор 18 знака мощности имеет выход

32 положительного направления, потока мощности в силовой цепи и выход

33 совпадений нулевых зон напряжения и тока. Элемент 15 сравнения имеет выход 34, который соединен с входом блока 19 разрешения переключения сту50 пеней 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

4 4 вспомогательного 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 управяющих 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 выходе

28 индикатора формируется сигнал

0 28 (фиг.2), соответствующий интервалу нулевого значения напряжения.

Длительность сигнала с выхода 28 выбирается с учетом выключения тиристора.

/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 3 29,отрицательной 3 30 полуволнам нагрузочного тока и зоне нулевого значения тока

:J 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 сигнала

3 31 составляет 60. эл.град. и значи" тельно больше длительности сигнала

U 28.

Сигналы U 28 и О 31 поступает на входы индикатора 18 знака мощности на выходе которого формируются сигналы Р 32 и Р 33 (фиг.2}. Сигнал

P 32 соответствует положительному значению мгновенного потока мсцности 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 U 28 è 3 31.

Элемент 15 сравнения производит сравнение задающего напряжения 015

7 10032 с сигналом о величине напряжения нагрузки 8 и вырабатывает на выходе

34 сигнал рассогласования Руу.

Сигналы P 32, P 33 и P 34 поступают на входы блока 19 разрешения переключения ответвлений,на первом и втором вы дах которого фомируются со. ответственно сигналы 0 35 и U 36 (фиг. 2), разрешающие переключение цепей управления тиристорными ком- 1о мутаторами в зависимости от знака потока мощности в силовой цепи и запрещающие регулирование напряжения в интервалах нулевых значений тока и напряжения. Сигнал 0 36 является 15 инверсным по отношению к сигналу U 35.

Наличие сигнала на выходе 36 разрешает включение тиристорного коммутатора 5 низшей ступени регулирования, т.е. понижение напряжения на- zg груэки, а наличие сигнала на выходе

42 разрешает включение тиристорного коммутатора 6 высшей ступени регули- рования, т.е. повышение напряжения нагрузки. Переключение на высшую 2з ступень регулирования производится в соответствии с сигналом Р 32 индикатора 18 знака мощности и сигналом P 34 элемента 15 сравнения таким образом, что передний фронт сигнала зо на выходе 35 имеет регулируемое положение о, о(.+ Й (фиг.27 в пределах длительности сигнала Р32. 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 17 знака тока и сигналы U 35 и U 36 блока 19 разрешения переключения ответвлений поступают на входы основного блока 20 управления по сигналам положительной и отрица" тельной полуволн нагрузочного тока

J 29 и 3 30 индикатора 17 знака тока и сигналам U 36 и U 35 блока 19 разрешения переключения ответвлений., формирует в интервалах нагрузочных полуволн тока в соответствии со зна50 ками потока мощности и тока в силовой цепи сигналы 3 37, Э 38, 3 39 3 40 (фиг.2), которые поступают ча входы соответствующих формирователей 24 и 25, 26 и 27 управляющих импульсов тиристоров 11, 12, и 9, 1О

При этом переключение на высшую ступень регулирования не отличается от процесса, описанного в прототипе.

Вспомогательный блок 21 управления по сигналу интервала нулевого значения тока Э 31 индикатора 17 знака тока и сигналам 0 35 и 0 36 блока

19 разрешения переключения ответвлений формирует на выходах вспомогательные. управляющие сигналы 0 41 и

U 42 (фиг.2 ) в зонах отсутствия нагрузочной составляющей тока.

Выходной сигнал 0 41 элемента И 22 формируется по сигналу переключения на высшую ступень регулирования nepeqro выхода 35 блока 19 разрешения переключения ответвлений и сигналу ,3 31 интервалов нулевого значения тока индикатора 17 тока и подается совместно с управляющими сигналами 1 37 и

Э 38 блока 20 на формирователи 24 и 25 управляющих импульсов тиристорного коммутатора 6 высшей ступени регулирования. При этом обеспечивается формирование управляющих импульсов 0 43 и,,0 44 на тиристоры

11 и l2 коммутатора 6 с начала интервала нулевого значения тока до начала интервала нулевого значения напряжения. Формирование упранляющИх импульсов одновременно íà оба тиристора коммутатора 6 обеспечивает прововодящее состояние его независимо от величины и фазы намагничивающего тока трансформатора, протекающего через тиристоры в интервалах отсутствия нагрузочной составляющей тока и, соответственно, исключаются перенапряжения на коммутаторах.

В момент формирования сигнала переключения на низшую ступень регулирования второго выхода 36 блока 19 разрешения переключения ответвлений сигнал его первого выхода 35 снимается и, соответственно, прекращается формирование сигнала 0 41 .элемента

И 22, сигналов U 43 и U 44, формирователей 24 и 25 и управляющих импульсов на тиристорах 11 и 12. Одновременно сигнал U 36 и сигнал 3 31 поступают на входы элемента И 23, выходной сигнал 0 42 которого подается совместно с управляющими сигналами 5 39 и 3 40 блока 20 на формирователи 26 и 27 управляющих импульсов, обеспечивая формирование управляющих импульсов 0 45, О 46 на тиристоры 9 и 10 коммутатора 5 низшей ступени регулирования.

Формирование управляющих импульсов одновременно на оба тиристора коммутатора 5 при переключении на

1. Способ управления регулятором напряжения, содержащий. коммутаторы высшей и низшей ступеней регулирования, путем 6ормирования управляющих импульсов посредством определениязнака тока, интервалов нулевых значений тока и напряжения и последующе; го переключения на высшую или низшую ступень регулирования в соответГ4аии со знаком потока мощности, о т л и-, ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности при работе на многофазный выпрямитель, при переключении на низшую ступень регулирования в начале интервалов нулевых значений тока управляющие импульсы подают одновременно на второй тирисгор 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 коммутатора низшей ступени регулирования в соответствии со знаком тока.

2. Устройство для управления регулятором напряжения, содержащее систему управления и тиристорные коммутаторы высшей и низшей ступеней регулировани, управляющие 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 ступе9 10032 низшую ступень регулирования позволя ет выполнить коммутацию независимо от намагничивающего тока трансформатора, так как при коммутации в контуре регулирования возникает циркулирующий ток, протекающий по проврдящим тиристорам коммутаторов 5 и би определяющий переход тока с коммутатора 6 на коммутатор 5. Длительность циркулирующего. тока не превыша- ув ет длительности нулевой зоны напряжения, и поэтому этот ток не представляет собой опасности для тиристоров.

Ввиду проводящего состояния двух .тиристоров коммутаторов 5 и 6 исключаются перенапряжения на них в процессе переключения ответвлений. формирование выходного сигнала

0 42 элемента И 23 продолжается до окончания действия сигнала ин- 2в тервалов нулевого значения тока 5 31 индикатора 17 знака тока, в связи с чем формирователи 26 и 27 обеспечивают подачу управляющих импульсор

0 45 и U 46 в интервалах нулевого 2s значения тока на оба тиристора коммутатора 5. При этом коммутатор 5 имеет проводящее. состояние в интервалах нулевого значения тока независимо от величины и фазы намагничивающего 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 40 основного блока 20 управления. При наличии сигнала на выходе 39 блока 20 (положительное значение нагрузочной полуволны рока) формирователь 26 обеспечивает подачу

i. 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 управляющих импульсов 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 изобретения

11 100 3294 12 ней 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 формирователей через индикатор знака мощности - с управляющих импульсов тиристоров выходом интервала нулевых значений высшей 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 экспертизе тем, что оно снабжено вспомогательным 1. Окунь С.С. и др. Трансформаблоком управления, выполненным в 10 торные и трансформаторно-тиристорвиде двух логических элементов И, ные регуляторы-стабилизаторы напряпервые входы которых соединены между жения. ., "Энергия", 1969. собой и с выходом интервала нуле- 2. Авторское свидетельство СССР вых значений датчика переменного У 505011, кл. G 05 F 1/30, 1976 тока, вторые их входы - с выходами 15 3. Патент США Ю 3619765, блока разрешения переключения ступе- кл. 323-43, 1971.

1003294

Составитель Д.ФУФлыгин

Редактор Ю.Середа Техред И. Гергель Корректор А.ференц

Заказ 1586/43 Тираж 685 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4