Регулятор для заряда накопительного конденсатора

Регулятор для заряда накопительного конденсатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ASTQPCNQAAV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ет) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заввлено 160974 (21) 2060623/24-7

Свноз Советскик

Сав4Иалистическик

Расвубпии (») . .

G 05 F 1/22 //

Н 03 К 3/53 с присоединением заявки Ио

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 314. 5 (088.8) Опубликовано 15.09.79. Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 150979 (72) Авторы изобретения

Э.Г. Завацкий, С.К. Земан, A.Â. Кобзев, В.П. Обрусник и A. Д. Силк ин

Научно-и сследоват ел ьский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных сиггем управления радиоэлектроники (71) Заявитель

/» (54) РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕПЪНОГО КОфДЕпСАТОРА 1, 2 (Изобретение относится к области электротехии ки . Регулятор может быть использован для заряда высоковольтных накопителей генераторов импульсных н апр яжени и . 5

Известно, что заряд накопительного кон ден с ат ор а может осу шест вл ят ь с я от источника постоянного напряжения, от источника постоянного тока, от источ- 1О ника постоянной мощности . Заряд нако- . пительного конденсатора от источника постоянного напряжения являе тся наиболее распространенным и подразделяется на зкспоненциальный и колебатель-. 5 ный заряд в мощных установках не применяется ввиду трудностей технической реали з ации . Экспоненци ал ьный заряд .осуществляется при включении последо- вательно с конденсатором активного сопротивлени я, что связано с потерями активной мощности и, как следствие, низкими экономическими показателями.

Источник питания работает в этом 25 случае с низким и переменным коэффициентом мощности Kp = р (р, — мощРр ность. на конден саторе, Р— мощность источника питания), КПД зарядного контура не превышает 50% . ЗО

При заряде конденсатора от источника постоянного тока установленная мощность источника питания уменьшается почти в три раза по сравнению с первым способом, КПД достигает 90% и, что очень важно, осуществляется равнамерная загрузка зарядной цепи по току.

Основным недостатком при заряде конденсатора от источника постоянной мощности является неравномерность загрузки цепи заряда по току, хотя при этом решается важная проблема равномерности использования мощности источн и к а пи т ани я и КПД н е скол ько вьы е по сравнению с зарядом при постоянстве тока.

Из приведенного сравнения способов заряда конденсатора видно, что заряд от источника постоянного тока являет ся н аи бол ее предпочтительным и з-з а высоких экономи еских показателей, равномерности загрузки зарядной цепи по току и простоты регулирования уровня зарядного напряжения и времени заряда вследствие линейного характера роста напряжения на конденсаторе °

Известные устройства для заряда накопительных конденсаторов (11 ", (4) не обладают широким диапазоном регулироб8б023 вания и стабилизации тока заряда и не обеспечивают постоянства запасенного в процессе заряда энергии в накопительном конденсаторе от момента окончания заряда вплоть до передачи ее потре бит елю . S

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, состоящее из последовательно включенных органа стабилизации 10 тока в виде индуктивно-емкостного контура (ИЕК), выполненного по т-образной схеме (индуктивность и емкость образуют резонансный контур на частоте источника питания), согласующего трансформатора, выпрямителя, которые связаны с эадатчиком уровня напряжения, измерителем напряжения и управляемыми ключами, подсоединенными входами к схеме уп- эо равления. Вентили выпрямителя соединены по мостовой схеме. Управляемые ключи включены встречно-параллельно каждому вентилю айодной группы выпрямителя (3) . 25

Однако наличие ИЕК в этом устройстве не обеспечивает стабилизации тока заряда при колебаниях напряжения сети, а также затрудняет регулирование зарядного тока в широких пределах. Кроме того, отсутствует стабилизация уровня напряжения на накопительном конденсаторе по окончании заряда из-за отключения ИЕК от накопителя. Это обстоятельство 35 усугубляется в высоковольтных системах (сотни киловольт), где конденсатор имеет значительный саморозряд за счет внутренних и внешних (особенно при коронировании) токов 4() утечки. Вследствие этого, если между моментами окончания заряда и подачи разрядного импульса существует пауза (как правило, изменяющаяся по величине), то уровень начального разрядного напряжения может колебаться в широких пределах, что ухудшает ход технологических процессов.

Цель изобретения — обеспечение широкого диапазона независимого регулирования уровней стабилизации зарядного тока и напряжения и сохранение постоянства заряда по окончании зарядного .цикла.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные орган стабилизации тока, согласующий трансформатор и выпрямитель,.которые связаны с задатчиком уровня напряжения, измерителем напряжения и управляемьв4и ключами, подсоединенными входами к схеме управления, введены фиксатор уровня напряжения, датчик тока и эадатчик уровня тока °

При этом орган стабилизации тока выполнен в виде дросселей насьицения с совмещенными обмотками, указанные ключи включены в цепи подмагничивания этих дросселей насыщения,а схема управления через датчик тока и задатчик уровня тока подключена к выходу фиксатора уровня напряжения, один вход которого через измеритель напряжения соединен с выходом эадатчика уровня напряжения, а другой, управляющий вход непосредственно — с выходом эадатчика уровня напряжения, причем датчик тока включен последовательно с дросселями насыщения.

На фиг. 1 показана функциональная схема регулятора для заряда накопительного конденсатора, выполненная согласно изобретению; на фиг.2 и 3 изображены диаграммы изменения напряжения на накопительном конденсаторе.

Регулятор содержит орган 1 стабилизации тока, выполненный на базе импульсно-управляемых дросселей насыщения с совмещенными обмотками, управляемые ключи 2 в цепях подмагничивания дросселей насыщения, схему управления 3 ключами, фиксатор 4 уровня напряжения, задатчик 5 уров— ня напряжения, эадатчик б уровня тока, датчик 7 тока, согласующий трансформатор 8, выпрямитель 9, измеритель напряжения 10, накопительный конденсатор 11, разрядник 12. При срабатывании разрядника накопительный конденсатор практически мгновенно разряжается до нуля (участок

AE на фиг ° 2), на выходе зарядного регулятора развивается режим ударного короткого замыкания. Вследствие того, что орган 1 стабилизации тока на базе импульсно-управляемых дросселей насыщения с совмещенными обмотками обладает естественным свойством токоограничения как в статических,так и в динамических режимах, ток в первый момент не возрастает до аварийной величины, а устанавливается несколько большим номинального (точка Б на фиг.2 и 3).

Это достигается введением регулятора другого типа, например тиристорного. При этом становится равной нулю величина напряжения обратной связи по напряжению, снимаемого с измерителя 10, и на вход фиксатора 4 подается напряжение, снимаемое с задатчика 5, которое значительно выше уровня, установленного на фиксаторе 4. Действие последнего заключается в том, что его выходное напряжение не может превысить заданный уровень. В этом случае действие обратной связи по напряжению не сказывается на состоянии цепи управления. В то же время при воэраста686023 нии тока нагрузки увеличивается сигнал, снимаемый с датчика 7 ° Когда этот сигнал превысит опорное напряжение задатчика 6 уровня тока, вступает в действие обратная связь по току нагрузки, осуществляя его стабилизацию на заданном уровне (участок EYi на фиг. 2). Напряжение на конденсаторе при этом воэростает по линейному закону (участок БВ на фиг. 3) °

По мере заряда накопительного конденсатора 11 возрастает сигнал обратной связи по напряжению с измерителя напряжения 10. Однако до определенной величины этого сигнала, пока разность напряжений, снимаемых с задатчика 5 уровня напряжения и измерителя напряжения 10, превышает уровень, задаваемый фиксатором 4, обратная связь по напряжению, по прежнему, не действует.

При уменьшении этой разности ниже уровня напряжения, задаваемого фиксатором, обратная связь по напряжению вступает в действие (точка В), ТоК нагрузки уменьшается и сигнал, снимаемый с датчика тока 7, становится ниже опорного напряжения эадатчика 6 уровня тока. В результате обратная связь по току отключается и регулятор автоматически переходит из режима стабилизации тока в режим стабилизации напряжения, поддерживая его на заданном уровне прямая BA на фиг.3)вплоть до срабатывания разрядника (точка АJ что наряду со стабилизацией тока при действии всех возмущающих факторов приводит к повышению качества заряда.

Независимость регулирования тока Щ и напряжения достигается введением двух задатчиков 5 и 6 и фиксатора 4 уровня напряжения. При этом уровень стабилизации напряжения устанавливается зада тчиком 5, а тока — задатчиком 6. Введение фиксатора уровня напряжения и подключение к нему задатчика уровня напряжения позволяет повысить точность стабилизации на всех уровнях и обеспечивает автоматический переход устройства иэ режима стабилизации тока в режим стабилизации напряжения.

Регулятор для заряда накопительного конденсатора может быть применен для заряда емкостных накопителей различного назначения, но наиболее эффективно его применение для заряда мощных высоковольтных накопителей. я 60

Опытный образец регулятора для заряда накопительного конденсатора с номинальным зарядным напряжением

200кВ, мощностью 250кВА, испольэуеМый в генераторе импульсных напряжений истринского филиала Вэи им. 65

В.И. Ленина, имеет следующие технические данные:

Диапазон регулирования зарядного напряжения, кВ 20-200

Диапазон регулирования зарядного тока, A на низкой стороне согласующего трансфортора 50-500

Точность поддержания заданного уровня зарядного напряжения при изменениях напряжения сети, В +10-+0,5

Точность стабилизации установленного уровня зарядного тока при изменении напряжения в процессе заряда от нуля до установленного уровня,Ъ +2

О, 1."1

Формула и э об рете ни я

Регулятор для заряда накопительного конденсатора, содержащий последовательно соединенные орган стабилизации тока, согласующий трансформатор, выпрямитель, которые св язаны с задатчиком уровня напряжения, измерителем напряжения и управляемыми ключами, подсоединенными входами к схеме управления, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью достижения широкого диапазона независимого регулирования уровней стабилизации тока и напряжения заряда и сохранения постоянства заряда по окончании зарядного цикла, в него введены фиксатор уровня напряжения, датчик тока и задатчик уровня тока, при этом орган стабилизации тока выполнен в виде дросселей насыщения с совмещенными обмотками, указанные ключи включены в цепи подмагничивания этих дросселей насыщения, а схема управления через датчик тока и задатчик уровня тока подключена к выходу фиксатора уровня напряжения, один вход которого через измеритель напряжения соединен с выходом задатчика уровня напряжения, а другой, управляющий вход непосредственно — с выходом задатчика уровня напряжения, причем датчик тока включен последовательно с дросселями насыщения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р169564, кл ° Н 03 К 3/53, 1958.

2. Авторское свидетельство СССР

9269291, кл. Н 02 М 7/00„1968.

3. Авторское свидетельство СССР

9317051, кл. G 05 F 1/10, 1970.

4. Авторское свидетельство СССР

9350147, кл. Н 03 К 3/53, 1970.

686023

12

Юг. г

Состав и тель Ю. Андреев

Редактор Ф. Юрчикова Техред H. Бабурка Корректор Г. Рецетник

Заказ 5460/4Â Тираж 1015 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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