CS233101B1

CS233101B1 - Regulated direct current voltage source connection

Info

Publication number: CS233101B1
Application number: CS437083A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Trnka
Original assignee: Rudolf Trnka
Priority date: 1983-06-16
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1985-02-14

Abstract

Vynález řeší zapojeni zdroje regulovaného stejnosměrného napětí, které má transformátorovou soustavu, k níž je připojen usměrňovač. Podstata vynálezu spočívá v tom,že vstup zapojení, opatřený čidlem střídavého napětí a čidlem střídavého proudu, je připojen k výkonovému vstupu trans- . formátorové soustavy, k němuž je zároveň paralelně připojen kompenzační a filtrační obvod, výstup transformátorové.soustavy je přes fázově řízený usměrňovač, čidlo proudu, stejnosměrný filtr a čidlo stejnosměrného napětí spojen s výstupem zapojení, přičemž čidlo proudu a čidlo stejnosměrného napětí jsou připojeny ke vstupům řídicího a regulačního obvodu, který je opatřen vstupem žádané hodnoty proudu a vstupem žádané hodnoty stejnosměrného napětí a je svým výstupem spojen s.řídícím vstupem fázově řízeného usměrňovače, zatímco čidlo střídavého napětí a čidlo střídavého proudu jsou připojeny ke vstupům čidla kvality výkonu, jehož výstup je spojen s regulátorem kvality výkonu, který je opatřen vstupem žádané hodnoty kvality a je svým výstupem připojen k řidioímu vstupu regulačního transformátoru transformátorové soustavy.The invention addresses the involvement of a regulated source the DC voltage it has the transformer system to which it is connected rectifier. The essence of the invention is that wiring input provided with AC sensor voltage and AC sensor is connected to the trans- input. the formatter system to which it is at the same time parallel compensating and filtering circuit, transformer output is via a phase-controlled rectifier current sensor, DC filter and sensor voltage is connected to the output wiring, with current sensor and sensor DC voltage are connected to control and regulation circuit inputs which has a setpoint input current and DC input setpoint voltage and is connected by its output with a phase-controlled control input rectifiers while the AC sensor voltage and AC current sensor are Connected to power quality sensor inputs whose output is connected to the controller quality of performance that is provided the value of the desired value and is its own connected to the control input transformer transformer system.

Description

Vynález se týká zapojení zdroje regulovaného stejnosměr» ného napětí, které je opatřeno transformátorovou soustavou, k níž je připojen usměrňovač.The invention relates to a wiring of a regulated DC voltage source which is provided with a transformer system to which a rectifier is connected.

kiki

Dosud jsou známy zdroje regulovaného stejnosměrného napětí, opatřené transformátorovými soustavami a fázově řízenými tyristorovými usměrňovači, které řídí velikost výstupního napětí změnou řídícího úhlu těchto usměrňovačů.To date, regulated DC voltage sources are known, provided with transformer systems and phase-controlled thyristor rectifiers that control the magnitude of the output voltage by varying the control angle of these rectifiers.

Hlavní nevýhoda těchto zdrojů spočívá v tom, že jejich účiník se při provozu,ie změnou zatížení, vstupního nebo výstupního napětí, mění. Proto musí být tyto známé zdroje v případě potřeby doplňovány regulovanými kompenzátory, čímž narůstá složitost a cena celého zařízení.The main disadvantage of these sources is that their power factor changes during operation, ie by changing the load, input or output voltage. Therefore, these known sources need to be supplemented with regulated compensators, if necessary, thus increasing the complexity and cost of the entire plant.

Rovněž jsou znjámy zdroje regulovaného stejnosměrného napětí, opatřené transformátorovou soustavou s jedním transformátorem regulačním, k níž je připojen neřízený polovodičový usměrňovač.There are also known regulated DC voltage sources provided with a single-transformer transformer system to which an uncontrolled semiconductor rectifier is connected.

U těchto zdrojů je velikost výstupního napětí řízena změnou převodu transformátoru. Účiník takovýchto zdrojů je konstantní a blíží se jedné. Jejich hlavní nevýhodou je však pomalá dynamická odezva na změny zatížení nebo vstupního napětí, které nestačí servomechanismus regulačního transformátoru sledovat, Nejsou proto vhodné pro napájení elektronických zařízení, například elektronických telefonních ústředen.For these sources, the magnitude of the output voltage is controlled by changing the transformer ratio. The power of such sources is constant and is close to one. Their main disadvantage, however, is the slow dynamic response to load or input voltage variations that the servo mechanism of the control transformer is not sufficient to monitor.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny zapojením zdroje regulovaného stejnosměrného napětí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vstup zapojení, opatřený čidlem střídavého napětí a čidlem střídavého proudu, je připojen k výkonovému vstupu transformátorové soustavy, k němuž je zároveň paralelně připojen kompenzační a filtrační obvod, výstup transformátorové soustavy je připojen k výkonovému vstupu fázově řízeného usměrňovače, který je opatřen čidlem proudu a jehož výstup jeThese disadvantages are overcome by the connection of a controlled DC voltage source according to the invention, which is characterized in that the wiring input provided with an AC voltage sensor and an AC current sensor is connected to the power input of the transformer system to which a compensation and filter circuit is connected. the output of the transformer system is connected to the power input of the phase-controlled rectifier, which is equipped with a current sensor and whose output is

233 101 spojen přes stejnosměrný filtr, opatřený čidlem stejnosměrného napětí, s výstupem zapojení, přičemž Čidlo proudu je připojeno k prvnímu vstupu řídícího a regulačního obvodu a čidlo stejnosměrného napětí je připojeno k druhému vstupu řídícího a regulačního obvodu, který je opatřen vstupem žádané hodnoty stejnosměrného napětí a vstupem žádané hodnoty proudu a je svým výstupem spojen s řídícím vstupem fázově řízeného usměrňovače, zatímco čidlo střídavého napětí je připojeno ke druhému vstupu čidla kvality výkonu a čidlo střídavého proudu je připojeno k prvnímu vstupu čidla kvality výkonu, jehož výstup je spojen s druhým vstupem regulátoru kvality výkonu, jenž je opatřen vstupem žádané hodnoty kvality a jehož výstup je připojen k řídícímu vstupu regulačního transformátoru transformátorové soustavy·233 101 connected via a DC filter equipped with a DC voltage sensor to a wiring output, wherein the current sensor is connected to the first input of the control circuit and the DC voltage sensor is connected to the second input of the control circuit that is provided with the DC voltage input and the reference current input and its output is connected to the control input of the phase-controlled rectifier, while the AC voltage sensor is connected to the second input of the power quality sensor and the AC sensor is connected to the first input of the power quality sensor whose output is connected to the second input of the controller power quality, which is provided with a quality setpoint input and whose output is connected to the control input of the transformer system control transformer ·

Hlavní výhoda zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že kvalita vstupního výkonu, charakterizovaná účiníkem, popřípadě odebíraným jalovým výkonem, je konstantní. Účiník tohoto zapojení se může blížit jedné a odebíraný jalový výkon může být kompenzován téměř k nule. Přitom je u zapojení podle vynálezu zachována výhoda dobrých dynamických vlastností usměrňovače s fázovým řízením.The main advantage of the circuit according to the invention is that the quality of the input power, characterized by the power factor or the reactive power taken, is constant. The power factor of this circuit may be close to one and the reactive power consumed can be compensated to near zero. In this connection, the advantage of the good dynamic properties of the phase-controlled rectifier is retained in the circuit according to the invention.

V dalším je vynález podrobněji vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí.In the following, the invention is explained in more detail by way of example embodiments in conjunction with the drawing.

Na připojeném výkresu jsou na obr. 1 a obr. 2 schematicky znázorněny dva příklady zapojení podle vynálezu, rozdílné pouze v místě připojení kompenzačního a filtračního obvodu k výkonovému vstupu transformátorové soustavy.1 and 2 schematically show two examples of connections according to the invention, different only at the point of connection of the compensation and filter circuits to the power input of the transformer system.

Zapojení, znázorněné na obr. 1, má vstup 2 zapojení, opatřený čidlem 2 střídavého napětí a čidlem 2 střídavého proudu, připojen k výkonovému vstupu 2 transformátorové soustavy 6, k němuž je zároveň paralelně připojen kompenzační a filtrační obvod 4.· Transformátorová soustava 6 obsahuje alespoň jeden regulační transformátor £. Výstup transformátorové soustavy 6 je připojen k výkonovému vstupu 8 fázově řízeného usměrňovače 2* Výstup fázově řízeného usměrňovače 2 je přes čidlo 10 proudu a přes stejnosměrný filtr 11, opatřený čidlem 12 stejnosměrného napětí, spojen s výstupem 26 zapojení. Čidlo 10 proudu je připojeno k prvnímu vstupu 13 řídícího a regulačního obvodu 17The wiring shown in FIG. 1 has a wiring input 2 provided with an AC voltage sensor 2 and an AC sensor 2 connected to the power input 2 of the transformer assembly 6, to which a compensation and filter circuit 4 is also connected in parallel. at least one control transformer 8. The output of the transformer assembly 6 is connected to the power input 8 of the phase-controlled rectifier 2. The output of the phase-controlled rectifier 2 is connected to the output 26 via a current sensor 10 and a DC filter 11 provided with a DC voltage sensor 12. The current sensor 10 is connected to the first input 13 of the control circuit 17

233 101 a čidlo 12 stejnosměrného napětí je připojeno k druhému, vstupu 14 řídícího a regulačního obvodu 17. Řídicí a regulační obvod 17 je opatřen vstupem 15 žádané hodnoty stejnosměrného napětí a vstupem 16 žádané hodnoty proudu a je svým výstupem spojen s řídícím vstupem 18 fázově řízeného usměrňovače 2· Čidlo 2 stři davého napětí je připojeno ke druhému vstupu 25 čidla 23 kvality výkonu a čidlo 2 střídavého proudu je připojeno k prvnímu vstupu 24 čidla 23 kvality výkonu. Výstup čidla 23 kvality výkonu je spojen s druhým vstupem 21 regulátoru 19 kvality výkonu. Regulátor 19 kvality výkonu je opatřen vstupem 20 žádané hodnoty kvality a je svým výstupem připojen k řídícímu vstupu 22 regulačního transformátoru 7 transformátorové soustavy 6.233 101 and a DC voltage sensor 12 is connected to the second input 14 of the control circuit 17. The control circuit 17 is provided with a DC voltage input 15 and a current reference value 16 and is connected to a phase-controlled control input 18 by its output. rectifiers 2 · The AC voltage sensor 2 is connected to the second input 25 of the power quality sensor 23 and the AC sensor 2 is connected to the first input 24 of the power quality sensor 23. The output of the power quality sensor 23 is connected to the second input 21 of the power quality controller 19. The power quality controller 19 is provided with a quality setpoint input 20 and is connected to a control input 22 of a control transformer 7 of the transformer assembly 6 by its output.

Zapojení znázorněné na obr. 2 je prakticky shodné, pouze s tím rozdílem, že kompenzační a filtrační obvod 4» paralelně připojený k výkonovému vstupu £ transformátorové soustavy 6, je do obvodu připojen v bodě, umístěném mezi čidlem 2 střídavého napětí a čidlem 2 střídavého proudu.The circuit shown in FIG. 2 is practically identical except that the compensation and filter circuit 4, connected in parallel to the power input 6 of the transformer assembly 6, is connected to the circuit at a point located between the AC voltage sensor 2 and the AC sensor 2. .

Zdroj regulovaného stejnosměrného napětí v zapojení znázorněném na obr. 1 pracuje tak, že amplituda střídavého napětí, při váděného na vstup 4 zapojení, je regulována regulačním transformátorem 2 transformátorové soustavy 6 tak, aby byla kvalita výkonu, měřeného čidlem 23 kvality výkonu, na hodnotě přiváděné na vstup 20 žádané hodnoty kvality výkonu regulátorem 19 kvality výkonu. Výstupní napětí transformátorové soustavy 6 je regulováno fázově řízeným usměrňovačem % tak, aby velikost napětí na výstupu 26 zapojení, měřená čidlem 12 stejnosměrného napětí, odpovídala žádané hodnotě, přiváděné na vstup 15 žádané hodnoty stejnosměrného napětí řídícího a regulačního obvodu 17.The regulated DC voltage source in the circuit shown in FIG. 1 operates so that the AC voltage amplified at the input 4 of the circuit is controlled by the transformer 2 of the transformer assembly 6 so that the power quality measured by the power quality sensor 23 is at to the power quality setpoint input 20 by the power quality controller 19. The output voltage of the transformer assembly 6 is controlled by a phase-controlled rectifier% so that the voltage at the output 26 of the wiring, measured by the DC voltage sensor 12, corresponds to the setpoint supplied to the DC setpoint 15 of the control circuit 17.

V případě, že více zdrojů v zapojení podle vynálezu pracuje paralelně, Akzft. že jejich výstupy 26 zapojení jsou navzájem propojeny, je výhodné, aby jeden zdroj udržoval stejnosměrné napětí na výstupu 26 zapojení a zbývající zdroje udržovaly stejnosměrný proud, měřený čidlem 10 proudu podle žádané hodnoty přiváděné na vstup 16 žádané hodnoty proudu řídícího a regulačního obvodu 17.In case multiple sources in the circuit according to the invention operate in parallel, Akzft. For example, if their wiring outputs 26 are interconnected, it is preferable that one source maintains the DC voltage at the wiring output 26 and the remaining sources maintain the DC current measured by the current sensor 10 according to the setpoint applied to the setpoint current input 16 of the control circuit 17.

Zdroj v zapojení znázorněném na obr. 2 pracuje obdobně, regulační transformátor 2 reguluje zde však kvalitu výkonu na výkonovém vstupu 2 transformátorové soustavy 8, měřenou čidlem kvality výkonu.The power supply in the circuit shown in Fig. 2 operates similarly, but the control transformer 2 regulates here the power quality at the power input 2 of the transformer assembly 8, measured by the power quality sensor.

233 101233 101

Soustava transformátorů může podle okolností zaručovat vzájemné galvanické oddělení vstupu 2 zapojení a výstupu 26 zapojení, převod amplitudy, hodinového úhlu, popřípadě počtu fází· Regulační transformátor 2 může být řízen spojitě nebo po stupních, může být použit i autotransformátor nebo indukční regulátor.The transformer system may, depending on the circumstances, guarantee the galvanic separation of the wiring input 2 and the wiring output 26, the amplitude, the clock angle or the number of phases being converted.

Jako kriterium kvality může být zvolen účiník, fázový úhel mezi napětím a proudem, jalový proud a jalový výkon.Power factor, phase angle between voltage and current, reactive current and reactive power can be selected as quality criteria.

Zapojení, znázorněné na obr. 1, je výhodné tehdy, když jako kriterium kvality výkonu je volen účiník nebo fázový úhel mezi napětím a proudem, zapojení podle obr. 2 je výhodné volit pro kriterium jalový výkon, resp. jalový proud. Zvolenému kriteriu odpovídá typ Čidla 23 kvality výkonu, význam činnosti regulátoru 19 kvality výkonu a význam vstupu 20 žádané hodnoty kvality. Např. při regulaci účiníku je čidlo 23 kvality výkonu čidlem účiníku, regulátor 19 kvality výkonu je regulátorem účiníku a vstup 20 žádané hodnoty kvality je vstupem žádané hodnoty účiníku.The circuit shown in FIG. 1 is advantageous if the power factor or phase angle between voltage and current is selected as the power quality criterion. The circuit of FIG. reactive current. The selected criterion corresponds to the type of power quality sensor 23, the importance of the operation of the power quality controller 19 and the importance of the input 20 of the quality reference. E.g. in power factor control, the power quality sensor 23 is a power factor sensor, the power quality controller 19 is a power factor controller, and the quality setpoint input 20 is an input of the power factor setpoint.

Kompenzační a filtrační obvod 2 slouží jako zdroj kompenzačního kapacitního jalového výkonu a umožňuje např. udržovat účiník zdroje na hodnotě blízké jedné, současně se přes něj uzavírají harmonické proudy, vnucované transformátorovou soustavou 6 do vstupu 2 zapojení, takže působí filtračně. Může být tvořen pouhými kompenzačními kondenzátory nebo indukčně kapacitními filtračními obvody, např. sériovými LC členy. Stejnosměrný filtr 11 slouží k vyhlazení stejnosměrného napětí na výstupu 26 zapojení.The compensating and filtering circuit 2 serves as a source of compensating reactive power and makes it possible, for example, to keep the power factor of the source close to one, at the same time closing the harmonic currents forced by the transformer system 6 into the wiring input 2. It may consist of mere compensating capacitors or inductively capacitive filter circuits, eg serial LC members. The DC filter 11 serves to smooth out the DC voltage at the wiring output 26.

Zapojení podle vynálezů je použitelné jako zdroj stejnosměrného napětí pro napájení spojovacích a přenosových zařízení ve spojích, zabezpečovacích zařízení v dopravě, pro nabíjení akumulátorových baterií a všude tam, kde je třeba regulovat stejnosměrné napětí s vysokou přesností statickou i dynamickou a současně omezit negativní zpětné vlivy vstupu. Vstup zapojení podle vynálezu může být napájen z elektrizační sítě nebo z náhradního zdroje střídavého napětí.The circuitry according to the inventions is useful as a DC power supply for powering communication and transmission equipment in communications, security devices in transport, for rechargeable batteries and wherever it is necessary to regulate DC voltage with high accuracy, both static and dynamic, while reducing negative input feedback . The input of the connection according to the invention can be supplied from the power supply network or from a substitute AC source.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

1. Connection of a regulated DC voltage source which is provided with a transformer system to which it is

a rectifier, characterized in that the input (1) provided with the AC voltage sensor (2) and the AC current sensor (3) is connected to a power input (5) of the transformer assembly (6) to which a compensation and filter circuit is connected in parallel (4), the output of the transformer assembly (6) * is connected to the power input (8) of the phase-controlled rectifier (9), which is provided with a current sensor (10) and its output is connected via a DC filter (11) 12) a DC voltage, with a wiring output (26), wherein the current sensor (10) is connected to a first input (13) of the control circuit (17) and the DC voltage sensor (12) is connected to a second input (14) of the control and a control circuit (17) which is provided with a DC voltage input (15) and a current reference value (16) and is connected to a phase control input (18) by its output rectifies controlled.

while the AC voltage sensor (2) is connected to the second input (25) of the power quality sensor (23) and the AC sensor (3) is connected to the first input (24) of the power quality sensor (23) whose output is connected to the second input (21) of the power quality controller (19), which is provided with the quality setpoint input (20) and the output of which is connected to the control input (22) of the control transformer (7) of the transformer assembly (6).

*

Wiring according to Claim 1, characterized in that the compensation and filter circuit (4) is connected at the point.

between the AC sensor (3) and the power input (5) of the transformer assembly (6).

Connection according to claim 1, characterized in that the compensation filter circuit (4) is connected at a point between the AC voltage sensor (2) and the AC sensor (3).