RU1810970C - Устройство дл регулировани мощности переменного тока - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к электротехнике. Сущность изобретени : устройство содержит тиристорные ключи 13 . формирователи управл ющих импульсов 4. 5, формирователь 6 сигнала управлени . Тиристорный ключ 1, выводы 7-8 дл  подключени  первой секции нагрузки 9 и выводы дл  подключени  питающей однофазной сети переменного тока включены последовательно . Тиристорный ключ 2. выводы ТО11 дл  подключени  второй секции нагрузки 12 и выводы дл  подключени  сети также включены последовательно. Между общими точками тиристорных ключей 2.1 и выводами дл  подключени  секций нагрузки 9, 12 включен тиристорный ключ 3. Дл  автоматизации работы устройства введены два датчика напр жени  13 и 14. задатчик напр жени  .1.5 и нелинейное звено 16 с регулируемой зоной нечувствительности характеристики вход-выход, что позвол ет увеличить диапазон регулировани  и повысить надежность. 3 ил. ел с

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах (например, печи сопротивлени , электромагнитные нагрузки), требующих управлени  потоком мощности переменного тока.

Целью изобретени   вл етс  увеличение диапазона регулировани  и повышение надежности работы устройства дл  регулировани  моа ности переменного тока.

На фиг. 1 приведена принципиальна  электрическа  схема устройства дл  регулировани  мощности переменного тока; на фиг. 2 - его регулировочные характеристики; на фиг. 3 - временные графики измене- ни  выходного напр жени  на секци х .нагрузки дл  различных участков диапазона регулировани  напр жени .

Устройство содержит первый 1, второй 2 и третий 3 тиристорные ключи; два, пер- вый А и второй 5, формировател  управл ющих импульсов и формирователь 6 сигнала управлени , При этом первый тиристорный ключ 1, выводы 7-8 дл  подключени  первой секции нагрузки 9 и выводы А-В дл  подклю- чёни  питающей однофазной сети переменного тока включены последовательно; соответственно, второй тиристорный ключ 2, выводы 10-11 дл  подключени  второй секции нагрузки 12 и выводы А-В дл  под- ключени  сети также включены между собой последовательно. Между общими точками 7 и 11 первого 1 и второго 2 тири- сторных ключей и выводами 7 и 11 дл  подключени  соответственно первой 9 и второй 12 секции нагрузки включен третий тиристорный ключ 3, выполненный двунаправленным , т.е. из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров. Аналогично, т.е. двунаправленными, выполнены первый 1 и второй 2 тиристорные ключи, при этом вы вод 8 дл  подключени .первой секции нагрузки 9 и вывод 10 дл  подключени  второй секции нагрузки 12 соединены с разными (соответственно, с В и А) выводами дл  подключени  питающей сети.

Дл  автоматизации работы устройства в него введены два датчика напр жени  13 и 14 с выходными сигналами посто нного тока, задатчик напр жени  15 и нелинейное звено 16с регулируемой зоной Д нечувствительности его характеристики вход-выход. Первый 13 и второй 14 датчики напр жени  подключены входами к выводам 7-8 и 10-11 дл  подключени  соответствующих секций 9 и 12 нагрузки, а своими выходами 17 и 18 к соответствующим первому и второму входам формировател  б сигнала управлени , к третьему входу которого подключен выход 19 задатчика напр жени  15. Выход 20 формировател  б сигнала управлени  подключен ко входу 21 первого формировател  управл ющих импульсов 4, выход 22 которого соединен со входом управлени  третьего тиристорного ключа 3. Кроме того, выход 20 формировател  6 сигнала управлени  через нелинейное звено 16 соединен со входом 23 второго формировател  управл ющих импульсов S, св занного выходом со входами 24 и 25 управлени  соответственно первого 1 и второго2 двунаправленных тиристорных ключей.

Функциональные возможности устройства иллюстрируютс  его регулировочными характеристиками на фиг. 2, где в функции изменени  выходного управл ющего напр жени  1)20 посто нного тока, образуемого в выходной цепи 20 формировател  6 сигнала управлени , показаны соответствующие изменени  действующего значени  напр жени  Ug(i2) переменного тока на первой 9 и второй 12 секци х нагрузки. Так, например, при индивидуальном управлении только первым (4) формирователем управл ющих импульсов, подающим с фазовым углом сдвига а отпирающие импульсы управлени  по выходной цепи 22 на цепи управл ющих электродов тиристоров третьего двунаправленного ключа 3, секции 9 и 12 нагрузки периодически соедин ютс  отпирающимс  тиристорным ключом 3 последовательно и подключаютс  при этом к входным клеммам А-В устройства на напр жение UAB питающей однофазной сети. При одинаковых величинах сопротивлений секций 9 и 12 нагрузки подводимое напр жение сети делитс  между ними пополам и регулировочна  характеристика 1 на фиг, 2, приведенна  дл  этого частного случа , имеет поэтому естественный уровень ограничени  идв/2, определ емый половиной величины напр жени  UAB питающей сети. Временный график измененир  напр жени  Ug(i2) соответственно приведен на фиг. 3, а, где, например, величина упом нутого угла а равна а 90°, в то врем  как, с учетом закрытого состо ни  тиристоров первого 1 и второго 2 ключей фазовый угол сдвига / их управл ющих импульсов равен 180°.

Аналогично, например, при индивидуальном управлении только вторым (5) формирователем управл ющих импульсов, подающим по -выходным, гальванически разв занным цеп м 24 и 25 отпирающие импульсы управлени  с фазовым углом сдвига / на цепи управл ющих электррдов тиристоров первого 1 и второго двунаправленных ключей, секции 9 и 12 нагрузки при закрытыхтиристорах третьего ключа 3 периодически подключаютс  параллельно через одновременно отпирающиес  ключи 1 и 2 к входным клеммам А-В устройства на напр жение UAB питающей сети. Поэтому регулировочна  характеристика 2, приведенна  на фиг. 2 дл  этого частного случа , имеет больший уровень естественного ограничени , определ емый полной величиной напр жени  UAB сети, но сдвинута относительно начала координат по горизонтальной оси, т.е. в функции упом нутого напр жени  U20 выходной цепи 20 формировател  6 сигнала управлени , на величину зоны нечувствительности А, определ емую параметрами нелинейного звена 16, включенного на входе 23 второго формировател  5 управл ющих импульсов тиристорных ключей 1 и 2.

Величину Д зоны нечувствительности звена 16 целесообразно выбирать на уровне около 2/3 от величины номинального сигнала управлени  UH.M., подаваемого на вход 21 первого (4) формировател  управл ющих импульсов, так как в этом случае результирующа  регулировочна  характеристика 3 устройства, также показанна  на фиг. 2, имеет наиболее благопри тный характер, т.е. практически линейна почти на всем участке своего прот жени . Временные графики изменени  напр жени  на секци х 9 и 12 нагрузки дл  этого совместного случа  согласованной работы всех трех тиристорных ключей 1, 2,3 устройства приведены на фиг. 3, б, в. При этом на среднем участке диапазона регулировани  имеет место одновременное управление как третьим двунаправленным тиристорным ключом 3 от первого формировател  импульсов А с углами отпирани  а тиристоров, так и первым и вторым ключами 1 и 2, тиристоры которых синхронно управл ютс  от их общего второго формировател  импульсов 5 с углами/и отпирани  тиристоров; причем благодар  действию нелинейного звена 16 во входной цепи 23 второго формировател  импульсов 5 выполн етс  соотношение; О a fl , например, как показано на фиг. 3, б, соответствующее этому случаю,

.«КЗОР аио0.

Аналогично на верхнем участке диапазона осуществл етс  описанное вольто-до- бавочное регулирование величины действующего значени  Ug(i2) на обеих секци х 9 и 12 нагрузки, производимое, однако , лишь за счет изменени  углов (3 отпирани  тиристоров первого и второго ключей 1-2, в то врем  как тиристоры третьего ключа 3 отпираютс  в самом начале полуволн питающего напр жени  переменного тока, т.е. с величиной углов «,0°. что пока0

5

0

зано на временном графике фиг. 3, в, где,

соответственно, / iC90°.

Статический установившийс  режим работы устройства в Целом характеризуетс  как типовой режим автоматического регул тора напр жени , заданный уровень стабилизации действующего значени  которого определ етс  уставкой выходного напр жени  задатчика 15. выполненного, например, в виде потенциометра посто нного тока, и св занного выходной цепью 19 с третьим входом формировател  6 сигнала управлени . Формирователь 6,  вл ющийс  промежуточным ПИ - или ПИД - регул тором, выполненным, например, на операционном усилителе, обеспечивает с учетом подаваемых на его первый и второй суммирующие входы выходных напр жений упом нутых датчиков 13 и 14 необходимую динамическую устойчивость и высокую статическую точность поддержани  заданного уровн  действующих значений напр жени  переменного тока на секци х 9 и 12 нагрузки. При этом за счет подрегулировани  величи- 5 ны угла «третьего тиристорного ключа 3 на нижнем участке диапазона (при/ 180°) или за счет одновременного подрегулировани  величин углов сш/ соответственно третьего 3 и первого - второго (1, 2) тиристарных ключей устройства на среднем или верхнем участках диапазона (при 0° а /3) производитс  автоматическа  стабилизаци  заданного уровн  выходного напр жени  с компенсацией различного рода возмущений, например колебаний величины напр жени , питающей сети на входных клеммах А-В устройства , температурных изменений величин сопротивлени  секций 9 и 12 нагрузки.

Положительный технйко-экономиче- 0

ский эффект, создаваемый при использовании предлагаемого устройства дл  регулировани  мощности переменного тока , определ етс ;

а) увеличением диапазона регулировани  напр жени  на секци х нагрузки, величина которого по мере степени фазоимпульсного отпирани  тиристорных ключей приближаетс  к действующему зна- п чению напр жени  питающей однофазной сети в соответствии с регулировочной характеристикой 3 фиг. 2;

б) повышением надежности в работе устройства , работоспособность которого со- хран етс  при обрыве цепи одного из двух используемых датчиков напр жени , функционально дублирующих друг друга; причем во всем диапазоне регулировани  напр жени  на секци х нагрузки в составе их токов отсутствует посто нна  составл юща  тока,

благодар  симметричному по полупериодам характеру вольтодобавочного подрегу- лировани , иллюстрируемого временными графиками фиг. 3, а. б, в,

Claims (1)

1. Формулаизобретени  Устройство дл  регулировани  мощности переменного тока, содержащее первый, второй и третий тиристорные ключи и два формировател  управл ющих импульсов, формирователь сигнала управлени , первый тиристорный ключ, выводы дл  подключени  первой секции нагрузки и выводы дл  подключени  сети включены последовательно , второй тиристорный ключ/выводы дл  подключени  второй секции нагрузки и выводы дл  подключени  сети включены последовательно , между общими точками первого и второго тириеторных ключей и выводами Дл  подключени  соответственно первой и второй секций нагрузки включен третий тиристорный ключ, выполненный двунаправленным, при этом выводы дл  подключени  первой и второй секций нагрузки соединены с разными выводами дл 

   подключени  сети, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  диапазона регулировани , повышени  надежности, введены два датчика напр жени , задатчик напр жени , нелинейное звено с регулируемой зоной нечувствительности характеристики вход-выход, при этом первый и второй тиристорные ключи выполнены двунаправленными , первый и второй датчики напр жени  подключены входами к выводам дл  подключени  соответствующих секций нагрузки , а выходами к соответствующим входам формировател  сигнала управлени  к третьему входу которого подключен выход задатчика напр жени , выход формировател  сигнала управлени  подключен к входу первого формировател  управл ющих импульсов , выход которого соединен с входом управлени  третьего тиристорного ключа, кроме того, выход формировател  сигнала управлени  через нелинейное звено соединен с входом второго формировател  управл ющих импульсов, св занного выходом с входами управлени  первого и второго тириеторных ключей.