Стабилизатор постоянного тока

Стабилизатор постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социвлистнческик

Рвспублин

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (it>788() 87 (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву (22) Заявлено 180477 (21) 2477501/24-07

{51)М. Кл. с присоединением заявки №

G 05 F 1/46

Н 02 P 13/16

ГосударственныЯ комитет

ССС P яо делам изооретеннА н открытмй (23) Приоритет

Опубликовано 15.12,80.Бюллетень ¹ 46 (53) УДК 621. 316. .722.1(088.8) Дата опубликования описания 15.1 280 (72) Авторы изобретения

М. М. Соколов, В. A. Анисимов, В. В. Чупрасов, В. Л. Кацевич и A,Â.Ìèíÿícêèé (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к регулированию и стабилизации электрической энергии и может быть использовано в различных областях электротехники, например электроприводе.

Известны стабилизаторы постоянного тока, действие которых основано на использовании усилительных и регулировочных свойств тиристоров а дроссельных магнитных усилителей с 1О разделенными рабочими обмотками переменного тока. Два дросселя такого магнитного усилителя имеют по две рабочие обмотки — напряжения н токовую, которую называют также вспомога-15 тельной. Переключение рабочих обмоток при переходе от интервала возбуждения к интервалу проводимости осуществляется посредством тиристора, выполняющего функции синхронного клю- 10 ча (1 1.

Недостаток указанного устройства проявляется в срыве стабилизации тока при сопротивлении нагрузки, близкому к нулю. 25

Наиболее близким техническим решением является стабилизатор постоянного тока, содержащий управляеьый выпрямительный мост на тиристорах, в диагональ постоянного тока кото- 30 рого включен линейный дроссель, два дросселя насыщения с рабочими обмот ками, каждая из которых включена в последовательную цепь с соответствующим диодом между анодом и управляющим электродом соответствующего из тиристоров управляемого выпрямительного моста, с двумя включенными согласно-последовательно обмотками управления, соединенными через дополнительный линейный дроссель с источником управляющего сигнала, и двумя соединенными согласно-последовательно вспомогательными обмотками, включенными в одну из диагоналей управляемого выттрямительного моста на тиристорах (2 .

Цель изобретения — обеспечение рекуперации энергии в сеть переменного тока и стабилизации тока в нагрузке, имеющей источник ЭДС, т.е. повышение КПД и расширение функциональных воэможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного тока, содержащем управляемай выпрямительный мост на тиристорах, в диагональ постоянного тока которого включены линейный дроссель, два дросселя насыщения с рабочими обмот788087 хами, каждая из которых включена в последовательную цепь с соответствующим диодом между анодом и управляющим электродом соответствующего из тиристоров управляемого выпрямительного моста, с двумя включенными согласно-последовательно обмотками управления, соединенными через дополнительный линейный дроссель с источником управляющего сигнала, и двумя соединенными согласно-последовательно вспомогательными обмотками, включенными в одну из диагоналей управляемого выпрямительного моста на тиристорах, в укаэанную последова,тельную цепь каждого из соответствующих тиристоров включен дополни- t5 тельно введенный конденсатор, шунтированный резистором.

Кроме того, с целью расширения зоны стабилизации тока, указанные соединенные согласно-последовательно вспомогательные обмотки дросселей насыщения включаются в диагональ постоянного тока управляемого выпрямительного моста на тиристорах.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного тока; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы напряжений на отдельных элементах стабилизатора тока.

Стабилизатор тока, который питается от источника 1 переменного напряжения, состоит из однофазного управляемого выпрямительного моста на тиристорах 2. 3 4 и 5, двух дросселей 6 и 7 насыщейия, каждый из ко- 35 торых имеет рабочие обмотки 8, 9, 10 и 11 напряжения, которые включены соответственно в цепи анод-управляющий электрод тиристоров 2, 5 и 3, 4, вспомогательные обмотки 12 и 13 (токо-@ вые) включены в диагональ выпрямпенкого тока управляемого выпрямительного моста последовательно с линейным дросселем 14 и нагрузкой 15, содержащей источник ЭДС,и обмотки 16 и 17 управления, соедйненные последователь- 5 но с дополнительным линейным дросселем 18, питаются от источника 19 управляющего сигнала. Кроме того в цепи анод-управляющий электрод тиристоров 2-5 включены диоды 20, 21, 22 ®

М 23, обеспечивающие протекание токов по рабочим обмоткам 8-11 дросселей в одном направлении, а также конденсаторы 24, 25, 26 и 27, шунтированные резисторами 28, 29, 30 и 31. 55

Стабилизатор работает следующим образом.

От источника 19 управляющего сигнала подается ток в обмотки 16 и 17 управления дросселей б и 7.

6Î

В результате сердечники дросселей б и 7 насыщаются, и при включении источника 1 переменного напряжения по цепям анод-управляющие электроды тиристоров протекают токи, и тиристоры вступают в работу. Схема работает как обычный диодный мост. По цепи нагрузки 15 протекает выпрямленный ток. Линейный дроссель 14 запасает электромагнитную энергию, и его индуктивность в основном определяет скорость нарастания тока нагрузки. При достижении токов нагрузки заданной величины 3„-a>.Ю / дроссели выходят из насыщения. Здесь М

И> соответственно число витков обмоток 16 и 17 управления и вспомогательной обмотки 12/13 (токовой).

Дальнейшее увеличение тока нагрузки приводит к тому, что дроссели 6 или

7 начинают работать в режиме трансформатора тока. При этом скорость изменения магнитных потоков в сердечниках дросселей б или 7 пропорциональна скорости изменения тока нагрузки и определяется величиной индуктивности дросселя 18. Изменение потоков в сердечниках вызывает появление ЭДС рабочих обмоток 8-11 в цепях анод-управляющий электрод тиристоров выпрямительного моста.

При .принятой маркировке начал и концов обмоток дросселей ЭДС вЂ” Е рабочих обмоток 8-11 всегда направлена встречно ЭДС. Е дросселя 14. Поэтому токи в цепях анод-управляющий электрод тиристоров 2-5 не будут протекать до тех пор, пока происходит изменение потоков в сердечниках дросселей 6 и

7. При этом включенными остаются тиристоры, например, 3 и 4 управляемого выпрямительного моста. С изменением полярности питающего напряжения изменяется синхронно и полярность Е> и Е1, вследствие чего по-прежнему не будет тока в цепи управляющих электродов тиристоров, например, 2 и 5, а в работе остаются тиристоры

3 и 4. Так как ток в цепи нагрузки

15 измениться скачком не может, вследствие значительной индуктивности дросселя 14, последний начинает отдавать запасенную энергию в сеть.

Это продолжается до тех пор, пока дроссель 14 не вернет в сеть избыток энергии, запасенный с магнитном полем сверх заданного значения,определяемого током управления J> . При этом производная изменения тока на нагрузки имеет отрицательный знак, а ток в нагрузке принимает значение ц= у " %, В этот момент сердечник, напрймер, дросселя 7 перемагничивается под действием напряжения, приложенного к рабочим обмоткам 8 и 11, и снова насыщается. По цепи анодуправляющий электрод тиристоров 2 и

5 проходит ток, что приводит к включению упомянутых тиристоров 2 и 5.

Вновь происходит сравнение намагничивающих сил обмоток токовых и управления, и перемагничивается, например, дроссель 6. Далее переключение тиристоров происходит синхрон5

788087

На фиг. 2 и 3, где показаны напряжения на отдельных элементах стабилизатора тока, поясняется работа стабилизатора тока соответственно в выпря- 50 мительном и инверторном режимах.

На диаграммах обозначены U — напряжение питающей сети, | — переменный ток на входе стабилизатора, 0 Гнапряжение на входе моста, 1й — .ток . 55 ч в цепи анод-управляющий электрод тиристора, U — напряжение иа диоде в цепи анод-управлякиций электрод тиристора, U — напряжение на конденсаторе, Up — напряжение на рабочей обмотке дросселя.

Следует обратить внимание на то, что вспомогательные токовые обмотки включены на стороне постоянного тока.

Это позволяет, в свою очередь, энано с насыщением соответствующих сердечников дросселей, рабочие обмотки которых включены в цепи анод-управляющий электрод тиристоров. Таким образом, выпрямпенный ток определя-. ется величиной тока в обмотках управ- ления и выдерживается неизменным при различных по величине.и характеру сопротивлениях нагрузок. Однако сдвиг по фазе тока сь, потребляемого иэ сети, зависит от величины и характера сопротивлений нагрузок. Например, для сопротивлений нагрузок активного характера фазовый угол изменяется в пределах Д.,-р(сС %f2, где

Д. р О, и соответствует фаэовому сдвигу, при котором выдерживается закон равенства средних намагничивающих сил обмоток токовых и управления.

При нагрузках, содержащих ЭДС, фазовый угол изменяется в пределах aL

Резисторы 28-31 создают цепь для тока намагничивания, протекающего через рабочие обмотки 8-11 и образуют кон-. .туры для токов разряда конденсаторов

24-27.

1Ð

26

2$

35 чительно расширить зону работы стабилизатора в инверторном режиме. Укаэанное обстоятельство связано с изменением условий перемагничивання сердечников дросселей б и 7, что позволяет исключить появление дополнительного импульса тока в цепи анод-управляющий электрод тиристора, заканчивающего работу при переключении плеч выпрямительного моста. Укаэанный дополнительный импульс тока приводит к повторному включению тиристора и срыву инверторного режима работы, поскольку тиристоры моста шунтируют нагрузку. Физической основой появления импульса тока является отличие реальной кривой намагничивания материала сердечников дросселей

6 и 7 о= идеальной прямоугольной.

Применение предлагаемого устройства значительно расширяет область применения стабилизаторов тока для питания разных нагрузок, в том числе содержащих ЭДС. При этом значительно улучшаются энергетические показатели, поскольку становится возможной работа в инверторном режиме, когда мощность может отдаваться в питающую сеть пе- . ременного напряжения.

Формула изобретения

1. Стабилизатор постоянного тока, содержащий управляемый выпрямительный мост на тиристорах,в диагональ постоянного тока которого включены линейный дроссель и выводы для подключения нагрузки, два дросселя насыщения с рабочими обмотками, каждая из которых включена в последовательную цепь с соответствующим диодом между анодом и управляющим электродом соответствующего иэ тиристоров управляемого выпрямительного моста, с двумя включенными согласно-последовательно обмотками управления,, соединенными через дополнительный линейный дроссель с источником управляющего сигнала, и двумя соединенными согласно-последовательно вспомогательными обмотками, включенными s одну иэ диагоналей управляемого выпрямительного моста на тиристорах, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных воэможностей, в указанную последовательную цепь каждого из соответствующих тиристоров включен дополнительно введенный конденсатор, шунтированный резистором.

2. Стабилизатор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения зоны стабилизации тока, указанные соединенные согласно-последовательно вспомогательные обмотки дросселей насыцения включены в ди агональ постоянного тока управляемо788087 го выпрямительного моста на тиристорах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

Тираж 956 Подписное

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

1. Авторское свидетельство СССР

9321192, кл. Н 02 P 13/16, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9444488, кл. Н 02 Р 13/16, 1970.