CS233102B1

CS233102B1 - Connection of direct current voltage source with regulation

Info

Publication number: CS233102B1
Application number: CS437183A
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 zapojení stejnosměrněho napěťového zdroje s regulací, které je opatřeno transformátorovou soustavou, k niž je připojen usměrňovač. Podstata vynálezu spočívá v tom,že mezi vstupem a výstupem zapojení jsou sériově zapojeny transformátorová soustava s regulačním transformátorem, fázově řízený usměrňovač, čidlo proudu, stejnosměrný filtr a čidlo stejnosměrného napětí, přičemž čidlo stejnosměrného napětí je připojeno k druhému vstupu řídicího a regulačního obvodu, jenž je opatřen vstupem žádané hodnoty výstupního proudu a vstupem žádané hodnoty stejnosměrného napětí, svým řídicím výstupem je spojen s řídicím vstupem fázově řízeného usměrňovače a pomocným vstupem je spojen s prvním vstupem regulátoru řídicího úhlu, opatřeného vátupom žádané hodnoty řídicího úhlu, ? přičemž druhý vstup regulátoru řídicího úhlu je spojen jednak 8 prvním vstupem řídicího a regulačního obvodu a jednak s čidlem proudu.The invention solves DC wiring voltage source with regulation that equipped with a transformer system to which the rectifier is connected. The essence of the invention is that between input and output wiring are transformer system connected in series with control transformer, phase controlled rectifier, current sensor, DC filter and DC sensor voltage, with a DC sensor the voltage is connected to the other input of control and regulation circuit which has a setpoint input output current and setpoint input DC voltage, its control voltage output is connected to the control input phase-controlled rectifier and auxiliary input is connected to the first input a steering angle controller provided with control angle setpoint,? with a second controller input the angle is connected by the first 8 input of the control and regulation circuit and secondly with current sensor.

Description

Vynález se týká zapojení stejnosměrného napětového zdroje s regulací» které je opatřeno transformátorovou soustavou, k níž je připojen usměrňovač.The invention relates to the connection of a DC voltage supply with a regulation which is provided with a transformer system to which a rectifier is connected.

Dosud jsou známy zdroje regulovaného stejnosměrného napětí, opatřené transformátořovými soustavami a fázově řízenými tyristorovými usměrňovači, které řídí velikost výstupního napětí i měnou řídícího úhlu těchto usměrňovačů.So far, there are known sources of regulated DC voltage, provided with transformer systems and phase-controlled thyristor rectifiers, which control the magnitude of the output voltage as well as the control angle of these rectifiers.

Hlavní nevýhoda těchto zdrojů spočívá v tom, že jejich účiník se při provozu se 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 with a change in 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 známy zdroje regulovaného stejnosměrného napětí, opatřené transformátorovou soustavou s jedním transformátorem regulačním, k níž je připojen neřízený polovodičový usměrňovač.There are also known sources of regulated DC voltage provided with a transformer system with a single transformer to which an uncontrolled semiconductor rectifier is connected.

U těchto zdrojů je velikost výstupního napětí řízena změnou převodu transformátoru. Ůčiník takovýchto zdrojů je konstantní a blíží se jedné.For these sources, the magnitude of the output voltage is controlled by changing the transformer ratio. The power factor of such sources is constant and is close to one.

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 ústředen.Their main disadvantage, however, is the slow dynamic response to changes in load or input voltage, which the servo mechanism of the control transformer cannot monitor. They are therefore not suitable for powering electronic devices such as electronic exchanges.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny zapojením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vstup zapojení je připojen k výkonovému vstupu transformátorové soustavy s alespoň jedním regulačním transformátorem, jejíž výstup je připojen k výkonovému vstupu fázově řízeného usměrňovače, který je opatřen čidlem proudu a jehož výstup je připojen přes stejnosměrný filtr opatřený čidlem stejnosměrného napětí, k výstupu zapojení, při2These disadvantages are eliminated by the circuit according to the invention, which is characterized in that the circuit input is connected to a power input of a transformer system with at least one control transformer, the output of which is connected to a power input of a phase controlled rectifier equipped with a current sensor. connected via a DC filter equipped with a DC voltage sensor, to the wiring output, at2

233 102 čemž čidlo stejnosměrného napětí je připojeno k druhému vstupu řídícího a regulačního obvodu, opatřeného vstupem žádané hodnoty stejnosměrného napětí a vstupem žádané hodnoty výstupního proudu, čidlo proudu je připojeno jednak k prvnímu vstupu řídícího a regulačního obvodu a jednak k druhému vstupu regulátoru řídícího úhlu, řídící výstup řídícího a regulačního obvodu je připojen k řídícímu vstupu fázově řízeného usměrňovače a pomocný výstup řídícího a regulačního obvodu je připojen k prvnímu vstupu regulátoru řídícího úhlu, jenž je opatřen vstupem žádané hodnoty řídícího úhlu a je svým výstupem spoejn s řídícím vstupem regulačního transformátoru transformátorové soustavy.233 102, wherein a DC voltage sensor is connected to a second control and input circuit having a DC voltage input and an output current setpoint input, a current sensor connected to a first control and input circuit input and a second angle controller regulator input, the control output of the control circuit is connected to the control input of the phase-controlled rectifier, and the auxiliary output of the control circuit is connected to the first input of the control angle controller, which is provided with the control angle setpoint input and is output with the control transformer control input .

Hlavní výhoda zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že umožňuje automaticky kompenzovat účiník výkonu odebíraného ze sí tě a zároveň si toto zapojení zachovává dobré dynamické vlastnosti zdrojů, v nichž je použito usměrňovače s fázovým řízením.The main advantage of the circuitry according to the invention is that it allows to automatically compensate the power factor of the power drawn from the grid, while at the same time maintaining the good dynamic properties of the sources in which phase-controlled rectifiers are used.

V dalším je vynález podrobněji vysvětlen na příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí·In the following the invention is explained in more detail by way of example with reference to the drawing.

Na připojenémje schematicky znázorněn příklad zapojení podle vynálezu.An example of a circuit according to the invention is shown schematically on the attached.

Vstup 1 zapojení je připojen k výkonovému vstupu 2 transformátorové soustavy jJ, opatřené regulačním transformátorem 4, jejíž výstup je připojen k výkonovému vstupu 5 fázově řízeného usměrňovače 6. Výstup fázově řízeného usměrňovače 6^ je přes čidlo 7 proudu a přes stejnosměrný filtr 8, opatřený čidlem 9 stejnosměrného napětí, spojen s výstupem 23 zapojení. Čidlo 9 stejnosměrného napětí je připojeno k druhému vstupu 11 řídícího a regulačního obvodu 14, opatřeného vstupem 12 žádané hodnoty stejnosměrného napětí a vstupem 13 žádané hodnoty výstupního proudu. Čidlo J7 proudu je připojeno jednak k prvnímu vstupu 10 řídicího a regulačního obvodu 14 a jednak k druhému vstupu 19 regulátoru 21 řídicího úhlu. Řídicí výstup 16 řídicího a regulačního obvodu 14 je připojen k řídicímu vstupu 17 fázově řízeného usměrňovače J5 a pomocný výstup 15 řídícího a regulačního obvodu 14 je připojen k prvnímu vstupu 18 regulátoru 21 řídícího úhlu. Regulátor 21 řídicího úhlu je opatřen vstupem 20 žádané hodnoty řídicího úhlu a je svým výstupem spojen s řídicím vstupem 22 regulačního transformátoru 4 transformátorové soustavy 3«The wiring input 1 is connected to a power input 2 of a transformer assembly 11 provided with a control transformer 4, the output of which is connected to a power input 5 of a phase-controlled rectifier 6. The output of a phase-controlled rectifier 6 is via current sensor 7 and DC filter 8 provided with sensor. 9, connected to the output 23 of the wiring. The DC voltage sensor 9 is connected to the second input 11 of the control circuit 14, provided with the DC voltage input 12 and the output current reference 13. The current sensor 17 is connected to the first input 10 of the control circuit 14 and to the second input 19 of the control angle controller 21. The control output 16 of the control and control circuit 14 is connected to the control input 17 of the phase-controlled rectifier 15 and the auxiliary output 15 of the control and control circuit 14 is connected to the first input 18 of the control angle controller 21. The control angle controller 21 is provided with a control angle setpoint input 20 and is connected to the control input 22 of the control transformer 4 of the transformer assembly 3 '

233 102233 102

Stejnosměrný napěíový zdroj s regulací v zapojení podle vynálezu pracuje tak, že regulační transformátor 4 transformátorové soustavy 3 reguluje amplitudu střídavého napětí přiváděného na výkonový vstup 2 transformátorové soustavy 3 ze vstupu 1 zapojení podle údaje o řídícím úhlu fázově řízeného usměrňovače 6, přiváděného z pomocného výstupu 15 řídícího a regulačního obvodu 14 tohoto usměrňovače na první vstup 18 regulátoru 21 řídicího úhlu, a podle údaje o proudu usměrňovače, přiváděného z čidla 7 proudu na druhý vstup 19 regulátoru 21 řídicíhoThe DC power supply with the control in the circuit according to the invention operates in that the control transformer 4 of the transformer assembly 3 regulates the amplitude of the AC voltage supplied to the power input 2 of the transformer assembly 3 from the input 1 according to the control angle of the phase the control and control circuit 14 of this rectifier to the first input 18 of the control angle controller 21, and according to the rectifier current information supplied from the current sensor 7 to the second input 19 of the control controller 21

A . ! T-úhlu, a dále k výstupu transformátorové soustavy 3 připojený fázově řízený usměrňovač 6 reguluje velikost stejnosměrného napětí na výstupu 23 zapojení, snímaného čidlem 9 stejnosměrného napětí na hodnotě přiváděné na vstup 12 žádané hodnoty stejnosměrného napětí řídícího a regulačního obvodu 14. V případě, že více zdrojů v zapojení podle vynálezu pracuje paralelně, to znamená, že jejich výstupy 23 zapojení jsou navzájem propojeny, je výhodné, aby jeden zdroj udržoval stejnosměrné napětí na výstupu 23 zapojení a zbývající zdroje udržovaly proud, měřený čidlem _7 proudu podle žádané hodnoty, přiváděné na vstup 13 žádané hodnoty výstupního proudu řídícího a regulačního obvodu 14. Princip činnosti vychází ze skutečnosti, že účiník fázově řízeného usměrňovače je závislý především na řídicím úhlu tohoto usměrňovače, konstantnímu řídícímu úhlu odpovídá určitý účiník, který se mění pouze v malých mezích podle velikosti zatížení usměrňovače. Regulátor 21 řídícího úhlu udržuje změnou amplitut dy střídavého napětí na výkonovém vstupu 5 fázově řízeného usměrňovače 6 řídící úhel fázově řízeného usměrňovače 6 na hodno' tě dané žádanou hodnotou přiváděnou na vstup 20 žádané hodnoty řídícího úhlu, korigované podle skutečné velikosti proudu usměrňovače, měřeného čidlem J7 proudu, a tím se dosahuje téměř konstantního účiníku na vstupu JL zapojení. Při velkém vlivu korekce od čidla 7 proudu má zdroj podle vynálezu charakter zdroje o konstantním jalovém výkonu.And. ! The T-angle, and a phase-controlled rectifier 6 connected to the output of the transformer assembly 3, controls the DC voltage at the wiring output 23 sensed by the DC voltage sensor 9 at the DC voltage input 12 of the control circuit 14. In the event that the multiple sources in the circuit according to the invention operate in parallel, i.e. their circuit outputs 23 are interconnected, it is preferred that one source maintains the DC voltage at the circuit output 23 and the remaining sources maintain the current measured by the current sensor 7 according to the setpoint The operating principle is based on the fact that the power factor of the phase-controlled rectifier depends mainly on the control angle of this rectifier, the constant control angle corresponds to a certain power factor, which varies only within small limits depending on the magnitude of the load of the rectifier. The steering angle controller 21 maintains, by varying the AC voltage amplitude at the power input 5 of the phase-controlled rectifier 6, the control angle of the phase-controlled rectifier 6 to the value given by the reference value supplied to the control-angle reference input 20. current, thus achieving an almost constant power factor at the input JL connection. Under the large influence of the correction from the current sensor 7, the source according to the invention has the character of a constant reactive power source.

Soustava transformátorů může zaručovat vzájemné galvanické oddělení vstupu 1 zapojení a výstupu 23 zapojení, převod amplitudy, hodinového úhlu a popřípadě počtu fází střídavého napětí na výkonovém vstupu 5 fázově řízeného usměrňovače 6. Regulační transformátor 4 může být řízen spojitě nebo po stupních , může být použit i autotransformátor nebo idnukční regulátor. Stejnosměrný filtr 8 slouží k vyhlazení stejnosměrného napětí na výs4The transformer system can guarantee the galvanic separation of the input 1 of the wiring and the output 23 of the wiring, the amplitude, the clock angle and, if necessary, the number of AC phases at the power input 5 of the phase controlled rectifier 6. The transformer 4 can be controlled continuously or stepwise. autotransformer or induction controller. The DC filter 8 serves to smooth out the DC voltage at the output 4

233 102 tupu 23 zapojení. Ke vstupu 1 zapojení mohou být připojeny filtrační a kompenzační obvody·233 102 butt 23 wiring. Filter and compensation circuits can be connected to input 1 of the wiring ·

Zapojení podle vynálezu je použitelné jako zdroj stejnosměrného napětí pro napájení spojovacích a přenosových zařízení ve spojích, zabezpečovacích zařízení v dopravě, nabíjení akumulátorových baterií a všude tam, kde je třeba regulovat stejnosměrné napětí s vysokou statickou i dynamickou přesností a současně omezit negativní zpětné vlivy na vstupu· Vstup _1 zapojení může být napájen z elektrizační sítě nebo náhradního zdroje střídavého napětí.The wiring according to the invention is useful as a DC power supply for powering communication and transmission equipment in joints, security devices in transport, charging battery batteries and wherever it is necessary to control DC voltage with high static and dynamic accuracy while limiting negative input feedback · The input 1 of the wiring can be powered from the mains or a substitute AC power supply.

Claims

Connection of a DC power supply with a control system having a transformer system to which a rectifier is connected, characterized in that the input (1) is connected to a power input (2) of a transformer system (3) with at least one control transformer (4) the output is connected to the power input (5) of the phase-controlled rectifier (6), which is provided with a current sensor (7) and whose output is connected via a DC filter (8), provided with a DC voltage sensor (9), wherein the DC voltage sensor (9) is connected to a second input (11) of the control circuit (14), provided with a DC voltage input (12) and an output current setpoint (13), the current sensor (7) being connected both to the first input (10) of the control and regulation circuit (14) and to the second input (19) of the control angle controller (21) the control circuit output (16) is connected to the control input (17) of the phase-controlled rectifier (6) and the auxiliary control output (15) is connected to the first input (18) of the controller (21) a control angle which is provided with a control angle setpoint input (20) and is connected to the control input (22) of the control transformer (4) of the transformer assembly (3) by its output,