Способ регулирования @ -фазного выпрямленного напряжения

Способ регулирования @ -фазного выпрямленного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Социапистичееииа

Республик (iii 866668 (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 150278 (21}2579528/24-07 с присоединением заявки М (51)М. Кл.

Н 02 М 7/12

9жударстаскный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 230931. 5итллетеиь рй 35

1 ко делаи изебретеикй и аткрыткй (53 j УДК 621..314.б32 (088.8) Дата опубликования описания 250981 (72) Автор изобр"теиия

В.Е. Болтнев

Рязанский радиотехнический институт (71) Заявитель (S4) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ш-ФАЗНОГО

ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразования параметров .электроэнергии, в частности в многофазных регуляторах выпрямленного напряжения.

Известны многофазные выпрямители с фазоступенчатым регулированием на первичной стороне силового трансформатора,регулнрование и стабилизация т0 выходного напряжения в которых осуществляется путем высокочастотной широтно-импульсной модуляции с помощью управляемых вентилей 1.1 и (23 .

Известен также способ регулироваl5 ния многофазного выпрямленного напряжения путем ступенчатого изменения коэффициента передачи регулирующего органа в функции результата его сравнения с эталонным напряжением (амплитудно-импульсная модуляция), в качестве которого формируют два уровня на" пряжения, равных максимальному и минимальному допустимым уровням выходного напряжения, определенных заданной точностью регулирования, причем коэффициент передачи регулирующего оргийна дискретного действия уменьшают либо увеличивают при отклонении текущего уровня выходного напряжения в сторону увеличения от максимально-допустимого значения либо в сторону уменьшения от максимально-допустимого его значения, определенных указанными эталонными уровнями до полной компенсации рассогласования 133 .

Однако известные способы регулирования выпрямленного напряжения не обеспечивают равномерной загрузки фаз по мощности при амплитудных пере" косах фазньтх напряжений сети вследствие изменения длительностей их ин= тервалов проводимости, обусловленных естественной: коммутацией вентилей неуправляемого выпрямителя, включенного, в общем случае, в цепь вторичных обмоток фазнь:х трансформаторных регулирующих органов. Неравномерность

866668

10 загрузки фаз приводит к пропорциональному увеличению расчетной мощности силового оборудования и, следовательно, к увеличению массо-габаритных показателей регулируемых многофазных выпрямителей.

Целью изобретения является улучшение массо-габаритных показателей многофазных выпрямителей, регулируемых путем высокочастотной импульсной 4одуляции напряжения на стороне переменного тока с помощью полностью управляемых ключей.

Поставленная цель достигается тем, то интервалы проводимости фаз устанавливают равными и фиксированными в пределах t(rn-3/r) + 1/а)У, где n =

1,2... — текущий номер интервала проводимости данной фазы, путем запирания ключевых регулирующих элементов вне указанных интервалов, п.. ичем информацию о временном положении и длительности последних получают путем преобразования полупериодов фазных напряжений сети в импульсы прямоугольной формы и последующего их сравнения по длительности.

При этом при двухполупериодном выпрямлении с нулевым проводом и нейтралью во входной силовой цепи интервалы проводимости фаэ устанавливают в пределах j(n - 1/2)+ 1/2m)3(На фиг. 1 асимметрия интервалов проводимости фаз питающего напряжения при его амплитудной несимметрии; на фиг. 2 — структурная схема реализации способа; на фиг. 3 — некоторые варианты регулирующих органов; на фиг.4временные диаграммы; на фиг. 5— структурная схема выделения равных интервалов проводимости (СВИП) фаз; на фиг. 6 — временные диаграммы работы схемы; на фиг. 7 - вариант СВИП; на фиг. 8 — диаграммы, поясняющие ее работу; на фиг.9 — вариант реализации способа.

Функциональная схема реализации предлагаемого способа регулирования

m-фазного выпрямленного напряжения для случая трехфазной питающей сети (m = 3) содержит собственно регулятор выпрямленного напряжения (РРН) 1, реализующий известные способы регулирования, и дополнительно введенную схему выделения интервалов проводимости фаз (СВИП) 2, осуществляющую дополнительное управление ключевыми элементами регулирующих органов (P0)

3, включенных пофазно во входную цепь

4 неуправляемого выпрямителя 4 путем соответствующего воздействия на схему 5 управления. РВН также содержит выходной фильтр 6 (в частных случаях может отсутствовать) и измерительный орган 7.

На фиг. 3 (а,б,в) приведены некоторые иэ возможных вариантов фазных регулирующих органов, использующих принципы высокочастотной широтно-импульсной модуляции. Ключевые элементы регулирующих органов могут быть включены и во вторичную цепь трансформатора, который может быть как многофазным, так и выполненным в виде группы однофазных, при этом первичные обмотки могут быть соединены по схеме треугольника или звезды нейтралью или . без использования последней, а вторичные обмотки подклччены ко входным цепям любой из известных схем многофазного неуправляемого выпрямителя.

Процесс выравнивания загрузки фаз но мощности при амплитудных перекосах фазных напряжений сети рассмотрим на примере трехфазного РВН с дискретным регулирозанием для случая соединения первичной силовой цепи по схеме звезды с нулевым проводом (нейтралью) и использованием шестифазной (2m ôàçíîé) схемы выпрямления с нулевым проводом (данный вариант широко используется при работе на низковольтную сильноточную нагрузку). . На фиг. 4,а показана форма выходного напряжения указанного РВН (толстая сплошная линия) и интервалы проводимости фаз (TA, ТВ, Т ) без использования СВИП 2. На фиг, 4 тонкой пунктирной линией показаны форма и амплитуда фазных напряжений при разомкну- . той обратной связи системы автоматического регулирования РВН. Эффект регулирования в рассматриваемом случае доетигается путем дискретного изменения напряжения переменного тока подводимого ко входу неуправляемого выпрямителя, например, с помощью РО по схеме фиг. 4, таким образом, чтобы выходное напряжение оставалось в пределах заданной точноаги h Оц

= Он,„, „- 0„п, . Естественная коммутация фазных вентильных групп неуправляемого выпрямителя в моменты tA, приводит к заметной неравномерности интервалов проводимости фаэ PBH

Т4, Т>, ТС . Равномерная загрузка фаз может быть достигнута при выполнении равенства TA = Т8 = Тс, что требует

40

5 86 коммутации вентильных групп неуправляемого выпрямителя в моменты 1д0, соответствующие моментам естественной коммутации вечтильных групп при отсутствии амплитудной асимметрии фазис напряжений сети, и в угловых единицах эквивалентно установленного интервалов проводимости фаз в пределах ((n - 1/2)+1/6(3, а,для общего случая в пределах (n " 1/2) 41/2ml У, Фиксация равных интервалов проводимости фаз PBH может быть осуществлена путем замены неуправляемого выпрямителя управляемым с принудительной коммутацией вентильных групп

B MOME.iTbl CA0 560> +0 0рНВКО такая замена из-за сложности невыгодна, поэтому предпочтительно фиксирование интервалов проводимости фаз путем запирания фазных регулирующих органов 3 вие последних.

На фиг. 4 б. показана форма выходного напряжения PBH с использованием

СВИП ?. Возникающие при этом ьследствие действия системы автоматического регулирования выбросы выходного напряжения по амплитуде прямо пропорциональны асимметрии фазных напряжений, малы по длительности (доли миллисекунд, легко фильтруются и на 1,авномерность загрузки фаз по мощности практически не влияют.

Функциональная схема выделения интервалов проводимости фаз для рассматриваемого случая РВН (случай использования нейтрального провода во входной силовой., цепи и применения 2m-фазной схемы неуправляемого выпрямителя с нулевым проводом) приведена на фиг. 5 и содержит m входных преобразователей полупериодов фазных напряжений в импульсы прямоугольной формы (ВП) 8, m инверторов 9, входил подключенных к выходам ВП 8, 2m двухвходовых логи.еских элементов 10 И и е двухвходовых логических элемен-. тов 11 ИЛИ.»

С помощью":ВП 8 и инверторов 9 синусоидальное напряжение каждой фазы фиг. (ба,б,в) преобразуется, соответственно, в синфазную и противофаэную последовательности импульсов прямоугольной формы (фиг. бг,д,е,ж,з, и,о). Входы логических элементов 10 соединены с выходами ВП 8 и инверторов 9 таким образом, что в общем случае для m-фазной сети на выходах логических элементов 11 реализуются ло6668 6 гические фУнкции А (mnb) U(mnb)

8= (апс) 0 (апс),..., Z= (a») U (»)

8 (dna)U(Ьа), где à,b,c, k,1 и а,Ь,с...k.T,m — последовательности прямоугольных импульсов на выходах

ВП 8 и инверторов 9, соответственно, А,В,С,.....К,2,И вЂ” последовательности импульсов, определяющие интервалы проводимости фаз РВН (фиг. 6 р,с).

16. Так как длительность полупериодов .фазных напряжений определяется их моментам|. перехода через нулевой уровень определяемыми геометрическим расположением полюсов генератора напряжения сети, и практически не зависят от амплитудной ас:мметрии фазных напряжений сети, то при реализации приведенного алгоритма работы

СВИП длительность и фазовое положение управляющих импульсов на ее выходах автоматически с достаточно высокой точностью (1-2%) устанавливаются в пределах ((n-1/2) 1/2m) 3i (заштрихованные области на фиг. 6 а,б,в).

?5 В отличие от рассмотренного варианта РВН любые другие варианты схем выполнения входной цепи и схем неуправляемого выпрямителя (как однополупериодных, так и двухполупериодных)

5а могут быть пофазно равномерно загружены при фиксировании интервалов проводимости фаз в пределах Г(2п-3/i )+

- 1/m37.

Для различных вариантов PBH логические реализации СВИП могут быть отличны друг от друга, однако принцип получения исходной информации, основанной на преобразовании полупериодов фазных напряжений сети в импульсы с последующим их логическим сравнением, остается неизменным.

Наиболее широко используется ва- . риант РВН с неуправляемым выпрямителем мостового типа без использования нейтраяи Во входной силовой цепи.

На фиг. 8 а,б,в сплошной линией показаны линейные напряжения сети, а пунктирной линией — фазные. СВИП для данного варианта РВН, как видно из временных диаграмм на фиг. 8,. íà управляющих выходах реализует логическиз функции А = (апЬ)0(апЬ}, 8 в

={bnc)U(bnc),...Z=(fnm)U(3nm) Х

=(mna)U(пса).

Управляющие импульсные последовательности на выходах СВИП А,B...,Z„H фиксируют равные в заданных для каждого конкретного варианта РВН пределах интервалы проводимости фаз, вне

866668 которых каналы управления регулирую-, щими органами соответствующих фаз запирают их ключевые элементы, обеспечивая тем самым необходимый. угол коммутации вентильных групп неуправляемого выпрямителя.

Использование предлагаемого способа особенно эффективно в РВН, работающих на значительную емкостную нагрузку, когда неравномерность загрузки фаз даже при-небольшой амплитудной асимметрии может составлять десятки процентов.

Предлагаемый способ регулирования может быть использован в уже действующих РВИ без каких-либо изменений в их внутренней схеме путем добавления внешних управляемых ключей 12 по числу фаз и СВИП (фиг, 9), что позволяет повысить их выходную мощность.

Выравнивание загрузки фаз по мощности позволяет снизить расчетные мощности силового оборудования и тем самым улучшить массо-объемные характеристики РВН. формула изобретения

1. Способ регулирования m-фазного выпрямленногэ напряжения путем высокочастотной им| ульсной модуляции напряжений сети в пределах интервалов проводимости фаз с помощью полностью управляемых ключевых регулирующих элементов, отличающийся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей реализующей его аппаратуры при амплитудной несимметрии напряжений m-фазной питающей сети, интервалы фаз проводимЬсти поддерживают фиксированными и равными путем запирания ключевых регулирующих элементов вне последних, причем информацию о фазе и длительности устанавливаемых интервалов проводимости получают в виде импульсов управления путем преобразования полупериодов фазных напряжений сети в соответствующие нм по длительности импульсы прямоугольной формы и последующего их логического сравнения между собой.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что при 2в-фазном выпрямлении в схеме с нулевым проводом в выходной цепи и нейтраль во вход-ной цепи интервалы проводимости фаз уетанаалнаант а пределах йп " }т е1Х, Х где и 1,2... — текущий номер интервала прбводимости данной фазы..

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что для всех однополупериодных и двухполупериодиых вариантов схем выпрямленин интервалы проводимости фаз устанавливают в пределах ({2n - )+ . -)У.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i. Рожанский Л.А. и Фиолетов А.А.

Схемные решения и энергетические ха30 ракч ернстики мостовых трехфазных выпрямителей с фазоступенчатым регулированием на первичной стороне трансформатора. "Современные задачи преобразовательной техники", Киев, АН УССР, 1975, ч. 6.

2. Патент ША 11р 3195038, кл. 323-25, 1964.

3. Авторское свидетельство СССР. по заявке 11р 2483776/07, кл. Н 02 И 7/12, 1976.