Способ управления тиристорно- трансформаторным регуляторомпеременного напряжения

Способ управления тиристорно- трансформаторным регуляторомпеременного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<о851728 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 250477 (21) 2478568/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Р1)М. Кл.з

HP 13/16//

G 05 F 1/20

Государственный комитет

СССР

ll0 делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.0 781. Бюллетень № 28 (53) УДК 621. 316..722(088.8) Дата опубликования описания 300781

В.Я. БОос, M.Â. Гельман и .С.П..Лохов -. /

f

Э

Челябинский политехнический институт им..; Ленийского-, ., ( комсомола (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНО-ТРАНСФОРМАТОРНЫМ

РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах переменного напряжения с нагрузкой, включенной через трансформатор, например, в электропечах сопротивления. .Известен способ управления регулятором переменного напряжения с фазовым переключением отпаек первичной обмотки трансформатора, при котором величина угла задержки определяется только требуемой глубиной регулирования напряжения (1).

Недостаток этого способа — низкие энергетические показатели, присущие фазовому регулированию.

Наиболее близкок к предлагаемому по технической сущности способ управления тиристорно-трансформаторным регулятором переменного напряжения, выполненным в виде трансформатора, первичная обмотка которого имеет отпайки высшей и низшей ступени напряжения, соединенные со входным выводом через управляемые ключи с двух-. .сторонней проводимостью. Управляющие импульсы подают в момент нулевых значений тока сначала на ключ отпайки низшей ступени, затем на ключ отпайки высшей ступени с последующим изме- ЗО некием порядка подачи управляющих импульсов на обратный.

Недостаток известного способа— насыщение трансформатора при переключении с одной ступени напряжения на другую,сопровождакицееся броском тока, что снижает надежность и энергетические показатели регулятора.

Цель изобретения - повышение надежности и энергетических показателей регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что нри переключении управляющих импульсов с ключа отпайки низшей ступени напряжения ва ключ отпайки высшей ступени в первом полупериоде подачу .Управляющего импульса задерживает иа

90 эл. град. относительно момента пе рехода напряжения питания через нуле:вое значение, а при обратном переключении в первом полупериоде повторно подают управляющий импульс на ключ отпайки высшей ступени напряжения с углом задержки, значение которого оп-. ределяют предварительно.

Кроме того, для определения угла задержки после повторной подачи управлякв его импульса на ключ отпайкф высшей ступени напряжения с момента перехода напряжения питания через

851728

25 где U

W

2 нулевое значение измеряют вольт-секундный интеграл напряжения на ключе отпайки высшей ступени напряжения в течение 90 эл. град., затем при последующем переключении управляющих импульсов на ключ отпайки низшей ступени напряжения в первом полупериоде измеряют вольт-секундный интеграл на,пряжения на ключе отпайки высшей ступени и вновь подают на.,него управляющий импульс, когда вольт-секундный интеграл станет равным ранее измеренному вольт-секундному интегралу.

При постоянных величине и характе- ре нагрузки указанную повторную подачу управляющего импульса осуществляют с постоянным углом задержки.

На фиг. 1 дана принципиальная схема силовой части тиристорного регулятора, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 и 3 — диаграммы токов и напряжений в схеме, где СЬ вЂ” напряжейие Uc сети Š— напряжение UòÐ между отпайкой 5 и нулевым выводом

7; о — напряжение 0 „ на ключе 1, Z — измеряемые вольт-секундные интегралы на ключе 1; д — магнитная индукция в сердечнике трансформатора 3; 6 - ToK i< K 1; Ac — ток ключа 2.

Тиристорный регулятор содержит тиристорные ключи 1 и 2 отпайки высшей и низшей ступеней напряжения, трансформатор З,первичную обмотку 4 трансформатора, отпайки 5 и 6 высшей и низшей ступеней, нулевой вывод 7 первичной обмотки, вторичную обмотку 8 трансформатора и нагрузку 9.

Тиристорные ключи 1 и 2 периодически подключают сеть переменного то ка к отпайкам 5 и 6 первичной.обмотки 4 трансформатора 3. При замкнутом ключе 1 и разомкнутом ключе 2 отпайка 5 подключена к сети,и напряжение нагрузки 9 соответствует высшей ступени выходного напряжения регулятОра. При замкнутом ключе 2 и разомкнутом ключе 1 лзтпайка 6 подключена к сети,и напряжение в нагрузке 9 соответствует низшей ступени.

При низшей ступени напряжения нагрузки (фиг. 2, интервал времени

t - ), когда замкнут ключ 2 и разомкнут ключ 1, максимальное значение индукции В (фиг. 2 д) в сердечнике трансформатора, достигаемое в моменты перехода напряжения сети

Ос (фиг.2el) через нуль, определяется по выражению

В = И) ам (%I„+% )suu 25 (W„+% ) амплитуда напряжения сети; число витков секции обмотки между отпайкой 5 и нулевым выводом 7, число витков обмотки между отпайками 5 и 6;

4$

$6

$$

49

S — сечение сердечника трансформатора, круговая частота напряжения сети> Ч о — вольт-секундный интеграл напряжения сети за один полупериод.

При переключении управляющих импульсов с ключа 2 отпайки низшей ступени на ключ 1 отпайки высшей ступени в первом полупериоде подачу управляющего импульса задерживают до момента t<, сдвинутого на угол Ofy =

90 эл.град. относительно момента перехода питающего напряжения через нулевое значение (фиг. 2д).

Включение ключа 1 в момент t с . углом задержки oL обеспечивает отсутствие насыщения трансформатора при переходе на высшую ступень напряжения, так как индукция в момент t перехода напряжения сети через нулевое значение в конце полупериода, в. котором осуществляется переключение, равна максимальной индукции в режиме длительного подключения отпайки высшей ступени в - †" — - q (<)

О Ч о

1М Vt <Ю 2Л4 и индукция .сразу выходит на установившийся режим (фиг. 2д) .

Переход с высшей ступени напряжения на низшую осуществляют обратным переключением управляющих импульсов с ключа 1 на ключ 2. Включение ключа

2 возможно только после выключения ключа 1. Ключ 1 выключается в момент

С7 перехода тока i через нуль (фиг. 36), сдвинутого по отношению к моменту t перехода .напряжения се6 ти U через нуль в сторону отстаивания из=за индуктивного характера тока намагничивания и тока нагрузки.

После выключения ключа 1 происходит рассеяние энергии, накопленной в магнитном поле сердечника трансформатора, между отпайкой 6 и нулевым выводом 7 появляется остаточное на- . пряжение, которое до момента t больше напряжения сети, и не дает Ъключить ключ 2 В момент t9 включают ключ 2,и на нагрузке 9 появляется напряжение низкой ступени (фиг. 38 ). В момент t осуществляют повторную по9 дачу управляющего импульса на ключ

1 с углом задержки Ctg . После повторного включения ключ 1 выключается в момент tä перехода тока через нуль (фиг. ЗГ,8) . Включение ключа 2 отпайки низшей ступени осуществляют в момент t4, когда сравнивается найряжение сети 0 с и остаточное между отпайкой 6 и нулевым выводом 7, после чего завершается переход на низшую ступень напряжения (фиг. Зб). Выбор угла задержки М< определяется из условия, что к моменту цу перехода на

851728 низшую ступень напряжения индукция в сердечнике трансформатора должна быть такой, какой бы она была в режиме установившегося включения низшей ступени напряжения.

По этому условию индукция выража- ется через напряжение на секции обмотки с отпайкой 5 (фиг. ЗК)

-В,„+J 4, В =В,„,+l>(s> )й4 < ) Ь 0

Принимая во внимание уравнения (1), (2), (3), а также (сМ . у"(+ Фд „, ЧМ 4 ьжч %49 Ф, %49/- Ф4Ч 20 получаем

" о 4о " + р (у)

1 2 Ж+Щ ) .2$

<о 4×д. о Ч д ч лд 4 (6) +% или получают окончательное выражение 40

ЧЪ.= Ч (1) .где — вольт-секундный интеграл напряжения на ключе 1 за время от начала полуволны, в ф5 которую осуществляется повторное включение ключа отпайки высшей ступени, до момента, когда производится повторное включениез 39 вольт-секундный интеграл напряжения на ключе 1 от мо- . мента начала полуволны, в которую выключается ключ,до момента, сдвинутого на

90 зл. град. по отношению к указанному моменту.

Так как вольт-секундный интеграл ф используется для определения момента повторного включения ключа отпайки высшей ступени, которое. пред- 66 шествует моменту начала измерения интеграла Ц 9, то измерение Ч1 производится на интервале времени t -с посб ле аналогичного предшествующего повторного включения ключа отпайки выс- 6$ где . ) - вольт-секундный интеграл напряжения на секции обмотки с отпайкой 5 за полупериод ЗЕ (фиг. 33 интервал времени

t .МО

3 4 - в льт-секундный интеграл напряжения (фиг. 36, с,о -t<< ) . равнение (5) преобразуют к виду 35 шей ступени. Таким образом, после повторной подачи управляющего импульса иа ключ отпайки высшей ступени напряжения с момента перехода напряжения питания через нулевое значение измеряют вольт-секундный интеграл напряжения на ключе отпайки высшей ступени напряжения в течение

90 эл.град, затем при последующем переключении управляющих импульсов на ключ отпайки низшей ступени напряжения в первом полупериоде измеряют вольт-секундный интеграл напряжения на ключе отпайки высшей ступени напряжения и вновь подают на него управляющий импульс, когда вольт-секундный интеграл станет равным ранее измеренному вольт-секундному интегралу.

При постоянной величине и характере нагрузки повторную подачу управляющего импульса на ключ отпайки высшей ступени напряжения производят с постоянным углом.

Повторное включение ключа отпайки высшей ступени напряжения с определенным углом задержки обеспечивает отсутствие переходного процесса установления индукции при переключении с отпайки с меньшим числом витков на отпайку с большим числом витков. Если не производить повторного включения ключа отнайки высшей ступени напряже ния не происходит насыщения сердечни1 ка трансформатора, но начинается переходный процесс установления индукции в сердечнике, постоянная времени которого определяется активным сопротивлением первичной обмотки и индуктив-. ностью намагничивания трансформатора.

-Длительность переходного процесса достигает сотен периодов напряжения сети. Состояние индукции в. это время в сердечнике определить сложно и при переключении управляющих импульсов с ключа отлайки низшей ступени напряжения на ключ отпайки высшей ступени напряжения с углом задержки

Q 90 эл. град. включения ключа отпайки высшей ступени напряжения возможно насыщение сердечника, В случае с повторным включением ключа отпайки высшей ступени напряжения при переключении управлякщих импульсов с ключа отпайки низшей ступени напряжения на ключ отлайкй высшей ступени с углом задержки .Ы1 90 эл.град. в первом цолупериоде гарантируется отсутствие насыщения трансформатора.

Следовательно, применение предлагаемого способа управления тиристорно-трансформаторным регулятором позволяет избежать насыщение трансформатора, повысить, тем самым, надежность и энергетические показатели регуля-. тора.

851728

Формула изобретения

1. Способ управления тиристорнотрансформаторным регулятором переменного напряжения, выполненным в виде трансформатора, первичная обмотка которого имеет отпайки высшей и низшей ступени напряжения, соединенные с входным выводом через управляемые ключи с двухсторонней проводимостью, путем подачи управляющих импульсов в момент нулевых значений тока сначала на ключ отпайки низшей ступени, затем на ключ отпайки высшей ступени . с последующим изменением порядка подачи управляющих импульсов на обратный, отличающийся тем, что, с Келью повышения надежности и энергетических показателей регулятора, при переключении управляющих импульсов с ключа отпайки низшей ступени напряжения на ключ отпайки высшей ступени в первом полупериоде подачу управляющего импульса задерживают на

90 эл. град. относительно момента перехода напряжения питания через нуле. вое значение, а при обратном переключении в первом полупериоде повторно подают управляющий импульс на ключ отпайки высшей ступени напряжения с углом задержки, значение которого определяют предварительно.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для определения угла задержки после повторной подачи управляющего импульса на ключ отпай ки высшей ступени напряжения с момента перехода напряжения питания через нулевое значение измеряют вольтсекундный интеграл напряжения на ключе отпайки высшей ступени напряжения в.течение 90 эл. град. затем при последующем переключении управляющих импульсов на ключ отпайки низшей ступени .напряжения в первом полупериоде

10 измеряют вольт-секундный интеграл напряжения на ключе отпайки высшей ступени напряжения и вновь подают на него управляющий импульс, когда вольтсекундный интеграл станет равным ранее измеренному вольт-секундному ин)5 тегралу.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что при постоянных величине и характере нагрузки указанную повторную подачу управляют щего импульса осуществляют с постоянным углом задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.

9 201501, кл. Н 02 Р 13/16, 1967.

2. Озерянский A.A., Гординский И.М. управление тиристорным преобразователем дискретного действия как средство улучшения его основных характе30 ристик. В сб.."Оптимизация преобразователей электромагнитной энергии".

Киев, "Наукова думка", 1976, с. 135.

851728

tf tJ ч г 9 ю t и

4 иг.J

Составитель Н.Иыцык .

Редактор Л.Пчелинская Техред М. Йойтура . :корректор В. Синицкая

Заказ 6387/85 Тирам.730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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