RU18809U1 - DEVICE FOR REGULATING VOLTAGE UNDER LOAD - Google Patents
DEVICE FOR REGULATING VOLTAGE UNDER LOAD Download PDFInfo
- Publication number
- RU18809U1 RU18809U1 RU2000131148/20U RU2000131148U RU18809U1 RU 18809 U1 RU18809 U1 RU 18809U1 RU 2000131148/20 U RU2000131148/20 U RU 2000131148/20U RU 2000131148 U RU2000131148 U RU 2000131148U RU 18809 U1 RU18809 U1 RU 18809U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristor
- terminals
- winding
- voltage
- transformer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Устройство для регулирования напряжения под нагрузкой, содержащее питающий двухобмоточный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, а между выходными зажимами его вторичной обмотки и соответствующими зажимами электроприемников включена цепь, содержащая последовательное соединение "n" первичных обмоток (где n=1, 2,...) трансформаторов соответственно "n" трансформаторно-тиристорных модулей с блоками тиристорных ключей и функциональный блок, включающий в себя преобразователь, с выхода которого в процессор системы программного управления по его команде поданы сигналы о величине фазового угла нагрузки, выходные зажимы системы программного управления через блоки выходных каскадов подключены к управляющим электродам тиристорных ключей трансформаторно-тиристорных модулей, отличающееся тем, что при создании схемы одновременного питания группы электроприемников с помощью цепей, аналогичной упомянутой выше, зажимы вторичной обмотки питающего двухобмоточного трансформатора соединены с соответствующими зажимами каждого из электроприемников группы, а зажимы и отводы вторичных обмоток трансформаторов всех трансформаторно-тиристорных модулей через тиристорные ключи соединены с возможностью их коммутации между собой, или встречно-согласного по отношению к соответствующим первичным обмоткам этих трансформаторов и параллельного их подключения к выходным зажимам вторичной обмотки питающего двухобмоточного трансформатора, а функциональный блок включает в себя датчики тока и напряжения с возможностью выработки преобразователем сигналов, несущих информацию как о величине фазовоA device for regulating voltage under load, containing a supply double-winding transformer, the primary winding of which is connected to the supply network, and between the output terminals of its secondary winding and the corresponding terminals of the electrical receivers, a circuit containing a series connection of "n" primary windings (where n = 1, 2, ...) transformers, respectively, "n" transistor-thyristor modules with thyristor key blocks and a functional block that includes a converter, from the output of which to the system processor According to his command, the program control signals the magnitude of the phase angle of the load, the output terminals of the program control system are connected via output stage blocks to the control electrodes of the thyristor switches of transistor-thyristor modules, characterized in that when creating a circuit for simultaneously supplying a group of power receivers using circuits similar to the above, the terminals of the secondary winding of the supply double-winding transformer are connected to the corresponding terminals of each of the power receivers the joints, and the clamps and taps of the secondary windings of the transformers of all transistor-thyristor modules through thyristor keys are connected with the possibility of switching between them, or counter-matching with the respective primary windings of these transformers and parallel to their output terminals of the secondary winding of the supply double-winding transformer, and the functional unit includes current and voltage sensors with the possibility of generating by the converter signals that carry information as a phase
Description
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ ( ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ)DEVICE FOR VOLTAGE REGULATION UNDER LOAD (USEFUL MODEL)
Решение относится к силовой электронике и электротехнике и может быть использовано для широкодиапазонного и мелкоступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой.The solution relates to power electronics and electrical engineering and can be used for wide-range and small-stage voltage regulation under load.
Известно устройство для регулирования напряжения под нагрузкой, содержащее согласующий (питающий) двухобмоточный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, а между выходными зажимами его вторичной обмотки и соответствующими зажимами электроприемников включена цепь, содержащая последовательное соединение п первичных обмоток (где, , 2, ...) трансформаторов соответственно п трансформаторно-тиристорных модулей с блоками тиристорных ключей и функциональный блок, содержащий датчики мгновенных значений потребляемого тока и напряжения на зажимах электроприемников, а также полупроводниковый преобразователь, с выхода которого в систему программного управления устройством, по ее команде, поступают сигналы о величине напряжения и фазовом угле нагрузки, выходные зажимы системы программного управления через блоки выходных каскадов подключены к управляющим электродам тиристорных ключей трансформаторно-тиристорных модулей (см. патент России № 2119229, кл Н 02 М 5/12, G 05 F 1/253, 1998 /прототип/). заданном уровне электрической мощности, снимаемой с выходных зажимовA device is known for regulating voltage under load, comprising a matching (supply) double-winding transformer, the primary winding of which is connected to the supply network, and between the output terminals of its secondary winding and the corresponding terminals of the electrical receivers there is a circuit containing a series connection of n primary windings (where,, 2, ...) transformers, respectively, transistor-thyristor modules with thyristor key blocks and a functional block containing instantaneous value sensors of current and voltage at the terminals of power receivers, as well as a semiconductor converter, from the output of which to the device’s software control system, at its command, signals about the voltage and phase angle of the load are received, the output terminals of the program control system are connected to the thyristor control electrodes through output stage blocks keys of transistor-thyristor modules (see Russian patent No. 2119229, class N 02 M 5/12, G 05 F 1/253, 1998 / prototype /). predetermined level of electric power removed from the output terminals
устройства при регулировании напряжения в сторону его уменьшения, требует больших затрат активных материалов для изготовления устройства и характеризуется повышенными потерями электроэнергии в элементах устройства при его эксплуатации. Это объясняется действием трех основных причин. Одной из них является то, что у известного устройства при уменьшении напряжения на его выходных зажимах необходимо пропорционально этому уменьшать электрическую мощность нагрузки, которая передается электроприемникам. В противном случае увеличивается ток по обмоткам питающего двухобмоточного трансформатора выше номинальной величины и последний выходит из строя. Другая причина заключается в том, что у известного устройства питающий двухобмоточный трансформатор используется для электроснабжения только одного или ограниченного числа электроприемников, которые могут быть соединены параллельно. Следовательно удельный расход активных материалов на изготовление трансформатора и потери электроэнергии в его обмотках при эксплуатации увеличиваются. Третья причина состоит в отсутствии у известного устройства, по сравнению с заявляемым техническим решением, возможности оптимального управления величинами уровней напряжения на зажимах отдельных электроприемников в пределах их группы на различных интервалах времени работы. Это не позволяет обеспечить минимум потерь электроэнергии в элементах устройства и минимум затрат активных материалов на изготовление трансформаторного оборудования устройстваdevice when regulating the voltage in the direction of its reduction, requires large expenditures of active materials for the manufacture of the device and is characterized by increased energy losses in the elements of the device during its operation. This is due to three main reasons. One of them is that with a known device, when the voltage at its output terminals decreases, it is necessary to proportionally reduce the electric power of the load that is transmitted to the electrical receivers. Otherwise, the current increases along the windings of the supply double-winding transformer above the nominal value and the latter fails. Another reason is that in the known device, a double-winding power transformer is used to power only one or a limited number of power receivers that can be connected in parallel. Therefore, the specific consumption of active materials for the manufacture of the transformer and the loss of electricity in its windings during operation increase. The third reason is the lack of a known device, in comparison with the claimed technical solution, the possibility of optimal control of the voltage levels at the terminals of individual power consumers within their group at different intervals of operation time. This does not allow for a minimum of energy losses in the elements of the device and the minimum cost of active materials for the manufacture of transformer equipment of the device
200 200
2 2
в целом. Кроме того, у известного устройства зажимы вторичных обмоток трансформаторов всех трансформаторно-тиристорных модулей подключены непосредственно к зажимам питающей сети. Уровень напряжения питающей сети составляет 10 кВ и выше. Без использования понижающего трансформатора выполнить тиристорные ключи на такой высокий уровень напряжения не представляется возможным. Поэтому затраты активных материалов на изготовление известного устройства, а следовательно и потери электроэнергии в его элементах существенно возрастают. Например, использование известного устройства для регулирования напряжения в диапазоне 0-100% от его номинальной величины и при сохранении на неизменном номинальном уровне величины получаемой с зажимов устройства электрической мощности, хотя бы для диапазона 25-100% регулирования напряжения, приводит к увеличению габаритной мощности трансформаторного оборудования известного устройства по сравнению с упомянутой выше электрической мощностью более чем в пять раз. Другой пример использования известного устройства (для регулирования напряжения в диапазоне 0-100% от номинальной величины и при сохранении на неизменном номинальном уровне потребляемого электроприемниками тока) дает увеличение габаритной мощности трансформаторного оборудования известного устройства по сравнению с наибольшей потребляемой электрической мощностью более чем в 1,5 раза. 3generally. In addition, with the known device, the clamps of the secondary windings of the transformers of all transformer-thyristor modules are connected directly to the clamps of the supply network. The voltage level of the supply network is 10 kV and above. Without using a step-down transformer, it is not possible to perform thyristor switches at such a high voltage level. Therefore, the cost of active materials for the manufacture of a known device, and therefore the loss of electricity in its elements increase significantly. For example, the use of a known device for regulating voltage in the range of 0-100% of its nominal value and while maintaining at a constant nominal level the magnitude of the electrical power received from the terminals of the device, at least for the range of 25-100% of voltage regulation, leads to an increase in the overall power of the transformer equipment of the known device compared with the above-mentioned electric power more than five times. Another example of the use of the known device (for regulating the voltage in the range of 0-100% of the nominal value and maintaining the current consumed by the electric consumers at a constant nominal level) gives an increase in the overall power of the transformer equipment of the known device compared to the largest consumed electric power of more than 1.5 times. 3
Задачей предложенного технического решения является расширение фунщиональных возможностей устройства для регулирования напряжения под нагрузкой и сокращение расхода активных материалов на его изготовление.The objective of the proposed technical solution is to expand the functional capabilities of the device for regulating voltage under load and reduce the consumption of active materials for its manufacture.
Технический результат заключается в том, что появляется возможность использовать один и тот же питающий двухобмоточный трансформатор для электроснабжения и регулирования напряжения одновременно на зажимах группы электроприемников по индивидуальным законам для каждого электроприемника группы. Более чем в полтора раза уменьшаются расход активных материалов и затраты на изготовление трансформаторного оборудования устройства, а также эксплуата14ионные издержки при его использовании.The technical result consists in the fact that it becomes possible to use the same supply double-winding transformer for power supply and voltage regulation simultaneously at the terminals of a group of power consumers according to individual laws for each power receiver of the group. The consumption of active materials and the cost of manufacturing the transformer equipment of the device, as well as the operating costs of its use, are reduced more than one and a half times.
Этот технический результат достигается тем, что в устройстве для регулирования напряжения под нагрузкой, содержащем питающий двухобмоточный трансформатор, первичная обмотка которого подкпючена к питающей сети, а между выходными зажимами электроприемников включена цепь, содержащая последовательное соединение «п первичных обмоток (где, , 2,...) трансформаторов соответственно «п трансформаторнотиристорных модулей с блоками тиристорных ключей и функ14иональный блок (блок 15 схемы устройства прототипа), включающий в себя преобразователь, с выхода которого в процессор системы программного управления по его команде поданы сигналы о величине фазового угла нагрузки, выходные зажимы системы программного управления через блоки выходных каскадов подключены к управляющим электродам тиристорных ключейThis technical result is achieved by the fact that in the device for regulating voltage under load, containing a supply double winding transformer, the primary winding of which is connected to the supply network, and between the output terminals of the electrical receivers there is a circuit containing a series connection of “n primary windings (where,, 2 ,. ..) transformers, respectively, “n thyristor transformer modules with thyristor key blocks and a functional block (block 15 of the prototype device circuit), which includes a converter, with the output of which to the processor of the program control system at his command signals are supplied about the magnitude of the phase angle of the load, the output terminals of the program control system are connected to the control electrodes of the thyristor keys through the blocks of the output stages
трансформаторно-тиристорных модулей согласно предложению, при создании схемы одновременного питания группы элекгроприемников с помощью цепей, аналогичных упомянутой выше, зажимы вторичной обмотки питающего двухобмоточного трансформатора соединены с соответствующими зажимами каждого из электроприемников группы, а зажимы и отводы вторичных обмоток трансформаторов всех трансформаторно-тиристорных модулей через тиристорные ключи соединены с возможностью их коммутации между собой, или встречно-согласного по отношению к соответствующим первичным обмоткам этих трансформаторов и параллельного их подключения к выходным зажимам вторичной обмотки питающего двухобмоточного трансформатора, а функциональный блок включает в себя датчики тока и напряжения и выполнен с возможностью выработки преобразователем сигналов, несущих информацию как о величине фазового угла нагрузки, так и величинах напряжения, тока и активной мощности, при этом число функциональных блоков увеличено до числа подкпюченных к схеме питания электроприемников, а количество выходных каскадов системы программного управления выбрано соответствующим числу трансформаторно-тиристорных модулей.transistor-thyristor modules according to the proposal, when creating a scheme for the simultaneous supply of a group of electrical receivers using circuits similar to the above, the terminals of the secondary winding of the supply double-winding transformer are connected to the corresponding terminals of each of the electrical receivers of the group, and the terminals and taps of the secondary windings of the transformers of all transformer-thyristor modules through thyristor keys are connected with the possibility of their switching among themselves, or counter-consonant with respect to the corresponding primary windings of these transformers and connecting them in parallel to the output terminals of the secondary winding of the supply two-winding transformer, and the functional unit includes current and voltage sensors and is configured to generate signals that carry information about both the magnitude of the phase angle of the load and the voltage values, current and active power, while the number of functional blocks is increased to the number of power consumers connected to the power supply circuit, and the number of output stages of the system is program control selected appropriate number of transistor-thyristor modules.
На фиг.1 приведена схема одного из вариантов устройства, содержащего в своем составе группу электроприемников, которые получают электроэнергию от данного устройства; показана группа, содержащая в своем составе два отдельных электроприемника, которые не могут быть соединены параллельно и получать электроэнертю от одних иFigure 1 shows a diagram of one of the variants of the device containing in its composition a group of power consumers that receive electricity from this device; shown is a group containing two separate power consumers, which cannot be connected in parallel and receive electricity from one and
тех же входных зажимов питающей сети; на фиг.2 - вариант принципиальной схемы трансформаторно-тиристорного модуля устройства; на фиг.З - векторно-топографические диаграммы, поясняющие процесс регулирования напряжения на нагрузке; на фиг.4 - схема функционального блока устройства.the same input terminals of the supply network; figure 2 is a variant of the circuit diagram of the transistor-thyristor module of the device; in Fig. 3 - vector topographic diagrams explaining the process of regulating voltage at the load; figure 4 - diagram of the functional block of the device.
Устройство (фиг.1) содержит питающий двухобмоточный трансформатор 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, между выходными зажимами ai, bi, Ci вторичной обмотки 3 питающего трансформатора 1 и входными зажимами каждого из электроприемников 4 и 5 последовательно между собой включены первичные обмотки соответственно 6, 7 и 8, 9 трансформаторов 10, 11 и 12, 13 соответствующих трансформаторно-тиристорных модулей. Вариант полного схемотехнического исполнения трансформаторно-тиристорного модуля на фиг.1 ограничен пунктирной линией I и изображен на фиг.2. Зажимы и отводы вторичных обмоток 14, 15 и 16, 17 соответственно трансформаторов 10, 11 и 12, 13 этих модулей через тиристорные ключи соответствующих блоков 18, 19 и 20, 21 подключены к выходным зажимам ai, bi, Ci вторичной обмотки 3 питающего трансформатора 1. Принципиальные схемы всех тиристорных ключей устройства одинаковы. В качестве примера на фиг.2 пунктирной линией выделена принципиальная схема одного из вариантов исполнения тиристорного ключа блока 18 (позиция 18.1). В качестве активных элементов (тиристорных ключей) могут быть использованы вместо тиристоров другие технически эквивалентные по выполняемым функциям сильноточные элементы (например, симисторы.The device (Fig. 1) contains a supply double winding transformer 1 with primary 2 and secondary 3 windings, between the output terminals ai, bi, Ci of the secondary winding 3 of the supply transformer 1 and the input terminals of each of the power receivers 4 and 5, the primary windings are connected in series with each other, respectively 6 , 7 and 8, 9 of transformers 10, 11 and 12, 13 of the corresponding transistor-thyristor modules. A variant of the complete circuit design of the transistor-thyristor module in figure 1 is limited by the dashed line I and is shown in figure 2. The terminals and taps of the secondary windings 14, 15 and 16, 17, respectively, of the transformers 10, 11 and 12, 13 of these modules are connected to the output terminals ai, bi, Ci of the secondary winding 3 of the supply transformer 1 through the thyristor switches of the respective blocks 18, 19 and 20, 21 Schematic diagrams of all thyristor keys of the device are the same. As an example, in Fig. 2, a dashed line shows a schematic diagram of one embodiment of a thyristor key of block 18 (position 18.1). Instead of thyristors, other high-current elements that are technically equivalent in terms of function can be used as active elements (thyristor switches) (for example, triacs.
механические контакты с гашением дуги в вакууме и т.д.). Система программного управления 22 устройством (выделена пунктиром) содержит блок постоянного запоминающего устройства 22.1, блок процессора 22.2, функциональные блоки 23, 24 (на фиг.1 выделены пунктирными линиями), а также блок управления 25 и блоки выходных каскадов 26, 27, 28 и 29 по числу используемых в устройстве трансформаторно-тиристорных модулей. Для подключения питающей сети к устройству используются клеммы А, В, С. Функциональные блоки 23, 24 вырабатывают сигналы, несущие информацию о фазовых углах нагрузки электроприемников, а также о величинах напряжения, тока и мощности на их зажимах. Они содержат датчики мгновенных значений потребляемого тока i, напряжения и на зажимах отдельных электроприемников, а также полупроводниковый преобразователь F. С выхода последнего в систему программного управления устройством, по ее команде, поступают упомянутые выше сигналы. Устройство функциональных блоков поясняется с помощью фиг.4, где они также, как и на фиг.1, выделены пунктирной линией (позиции 23, 24). Блоки 26, 27 и 28, 29 вырабатывают импульсы управления, с помощью которых замыкаются и размыкаются определенные тиристорные ключи с целью изменения схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов 6, 7 и 8, 9.mechanical contacts with arc quenching in vacuum, etc.). The program control system 22 of the device (indicated by a dotted line) comprises a read-only memory unit 22.1, a processor unit 22.2, functional blocks 23, 24 (shown in dashed lines in FIG. 1), as well as a control unit 25 and output stage blocks 26, 27, 28 and 29 by the number of transistor-thyristor modules used in the device. To connect the supply network to the device, terminals A, B, C are used. Function blocks 23, 24 generate signals that carry information about the phase angles of the load of the electrical receivers, as well as the values of voltage, current and power at their terminals. They contain sensors of instantaneous values of current consumption i, voltage and at the terminals of individual power consumers, as well as a semiconductor converter F. From the output of the latter to the device software control system, at its command, the above signals are received. The device functional blocks is illustrated using figure 4, where they are also, as in figure 1, highlighted by a dashed line (position 23, 24). Blocks 26, 27 and 28, 29 generate control pulses with the help of which certain thyristor switches are closed and opened in order to change the connection scheme of the secondary windings of transformers 6, 7 and 8, 9.
На фиг.2 приведен вариант принципиальной схемы одного из трансформаторно-тиристорных модулей, который поясняет коммутацию обмоток трансформаторов 10, 11 и 12, 13. Фиг.2 представляет собой фрагмент фиг.1, который выделен пунктирной линией I. Путем включенияFigure 2 shows a variant of the circuit diagram of one of the transistor-thyristor modules, which explains the switching of the windings of the transformers 10, 11 and 12, 13. Figure 2 is a fragment of figure 1, which is highlighted by dashed line I. By switching on
определенных тиристорных ключей блоков 18, 19 и 20, 21 зажимы и отводыcertain thyristor keys of blocks 18, 19 and 20, 21 clamps and taps
соответствующей вторичной обмотки подключают различными вариантами как между собой, так и к зажимам вторичной обмотки 3 питающего трансформатора 1. Для этих целей в составе каждого блока тиристорных ключей (на фиг.2 изображен блок 18) используют несколько их групп. Определенные тиристорные ключи 18.1, 18.3, 18.5, 18.8, 18.10, 18.12 блока 18 из первой группы включают тогда, когда необходимо уменьшить на некоторую дискретную величину напряжение на выходных зажимах а2, Ь2, С2 по сравнению с его величиной на входных зажимах з, bi, Ci трансформаторно-тиристорного модуля. Когда требуется увеличить напряжение на упомянутых зажимах а2, Ь2, С2, то включают тиристорные ключи, например 18.2, 18.4, 18.6, 18.7, 18.9, 18.11 блока 18 из состава второй их группы. Тиристорные ключи 18.13, 18.14, 18.15, 18.16, 18.17, 18.18 третьей группы используют для соединения между собой зажимов и отводов вторичной обмотки с целью получения различных вариантов схемы ее соединения. В частном случае, когда нет необходимости менять напряжение на выходных зажимах а2, Ь2, С2 трансформаторно-тиристорного модуля относительно такового на его входных зажимах ai, Ьь Ci, то включают определенные тиристорные ключи исключительно из состава их третьей группы. Принципиальная схема одного из вариантов выполнения тиристорных ключей показана пунктирной линией (позиция 18.1). Входные зажимы каждого из электроприемников 4 и 5 обозначены на фиг.1 соответственно аз, Ьз, Сз и а, 4, А- Упомянутые зажимы для функциональных блоков соответственно 23 и 24 являются выходнымиthe corresponding secondary windings are connected in various versions, both between themselves and to the terminals of the secondary winding 3 of the supply transformer 1. For these purposes, several groups of groups are used in each thyristor switch block (Fig. 2 shows block 18). Certain thyristor switches 18.1, 18.3, 18.5, 18.8, 18.10, 18.12 of block 18 from the first group are turned on when it is necessary to reduce the voltage at the output terminals a2, b2, C2 by a certain discrete value compared to its value at the input terminals s, bi, Ci transistor-thyristor module. When it is required to increase the voltage at the mentioned terminals a2, b2, C2, then turn on the thyristor switches, for example 18.2, 18.4, 18.6, 18.7, 18.9, 18.11 of block 18 from the composition of their second group. The thyristor keys 18.13, 18.14, 18.15, 18.16, 18.17, 18.18 of the third group are used to connect the clamps and taps of the secondary winding to each other in order to obtain various options for its connection scheme. In the particular case, when there is no need to change the voltage at the output terminals a2, b2, C2 of the transistor-thyristor module relative to that at its input terminals ai, bb Ci, then certain thyristor switches are included exclusively from the composition of their third group. A schematic diagram of one embodiment of thyristor switches is shown by a dashed line (position 18.1). The input terminals of each of the power receivers 4 and 5 are indicated in Fig. 1, respectively, az, b3, c3 and a, 4, a. The mentioned terminals for functional blocks 23 and 24, respectively, are output
....
8 8
зажимами. В качестве входных зажимов для этих блоков использованы клеммы аз, Ьз, сз и ад, Ь4, с4 (фиг.1).clamps. As input terminals for these blocks, the terminals az, b3, c3 and hell, b4, c4 are used (Fig. 1).
Фиг.З содержит векторно-топографические диаграммы, которыеFig.Z contains vector topographic diagrams, which
соответствуют различным полнофазным режимам работыcorrespond to various full-phase operating modes
трансформаторно-тиристорных модулей. Согласно фиг.З возможно 9transistor-thyristor modules. According to FIG. 3, possibly 9
полнофазных режимов работы, которые имеют условные названия Режимfull-phase modes of operation, which have conditional names Mode
1, Режим 2, ..., Режим 9. Для обеспечения этих режимов работы в1, Mode 2, ..., Mode 9. To provide these operating modes in
соответствии с фиг.2 включены определенные тиристорные ключи изaccording to figure 2 included certain thyristor keys from
различных их групп. Например, режим работы с условным названиемtheir various groups. For example, the mode of operation with a conditional name
Режим 1 получают путем включения тиристорных ключей 18.13, 18.14.Mode 1 is obtained by turning on the thyristor keys 18.13, 18.14.
18.17, 18.18 исключительно из третьей группы. Такие режимы, как Режим 2,18.17, 18.18 exclusively from the third group. Modes such as Mode 2,
Режим 3, ..., Режим 5 обеспечены за счет использования частиMode 3, ..., Mode 5 are provided through the use of parts
тиристорных ключей из первой и третьей групп. Другие режимы работыthyristor keys from the first and third groups. Other operating modes
Режим 6, Режим 7, ..., Режим 9 получены путем включения некоторыхMode 6, Mode 7, ..., Mode 9 obtained by turning on some
тиристорных ключей из состава второй и третьей их групп. Конкретныеthyristor keys from the second and third groups of them. Specific
номера тиристорных ключей для обеспечения упомянутых вышеthyristor key numbers to ensure the above
полнофазных режимов работы трансформаторно-тиристорных модулейfull-phase operating modes of transistor-thyristor modules
указаны на фиг.З. Анализ диаграмм различных режимов работы показываетshown in Fig.Z. Analysis of diagrams of various operating modes shows
на уменьшение или увеличение выходного напряжения, напримерto reduce or increase the output voltage, for example
линейного напряжения Ua2b2 относительно соответствующего входногоline voltage Ua2b2 relative to the corresponding input
линейного напряжения Uaibi практически равными ступенями. СогласноUaibi line voltage in almost equal steps. According to
фиг.1 между входными зажимами аз, Ьз, Сз конкретного электроприемника 4figure 1 between the input terminals az, bz, Cz of a specific power 4
и выходными зажимами ai, bi, Ci обмотки 3 питающего трансформатора 1and output terminals ai, bi, Ci of the winding 3 of the supply transformer 1
Поэтому устройство позволяет получить уровень трехфазного напряжения на зажимах каждого электроприемника из их группы. Регулируют напряжение в пределах 0-100% от номинальной величины мелкими ступенями величиной около 1,25%. Если электроприемник, например электролизер для получения цветного металла, требует электроэнергию постоянного тока, то количество уровней напряжения постоянного тока на его зажимах в несколько раз увеличивают. Для этого на входные зажимы выпрямительных мостов, от которых получают электроэнергию упомянутые электролизеры, подают регулируемое по величине переменное напряжение не только за счет использования вышеуказанных полнофазных режимов работы. Кроме того, используют большое количество (установлено 87 таких режимов) неполнофазных режимов работы трансформаторно-тиристорных модулей. Последние реализуют путем выбора различных вариантов (87 штук) неполнофазного подключения вторичных обмоток 14 или 15, 16 или 17 трансформаторов 10 или 11, 12 или 13 соответственно, к выходным зажимам обмотки 3 питающего трансформатора 1.Therefore, the device allows to obtain a three-phase voltage level at the terminals of each power receiver from their group. The voltage is regulated within 0-100% of the nominal value in small steps of about 1.25%. If an electric receiver, for example an electrolyzer for producing non-ferrous metal, requires direct current electricity, then the number of DC voltage levels at its terminals is increased several times. To do this, the input clamps of the rectifier bridges, from which the above-mentioned electrolyzers receive electric power, are supplied with an alternating voltage regulated in magnitude, not only by using the above-mentioned full-phase operation modes. In addition, they use a large number (87 such modes are established) of non-phase modes of operation of transformer-thyristor modules. The latter are implemented by selecting various options (87 pieces) of the non-phase connection of the secondary windings 14 or 15, 16 or 17 of the transformers 10 or 11, 12 or 13, respectively, to the output terminals of the winding 3 of the supply transformer 1.
На фиг.4 приведен вариант схемы функционального блока 23, которая поясняет его устройство и выполняемые им функции. Фиг.4 представляет собой фрагменты фиг.1, которые выделены пунктирными линиями (позиции 23, 24). Путем последовательного включения между соответствующими входными аз, Ьз, сз и выходными аз, Ьз, Сз зажимами блока 23 первичной обмотки трансформатора тока 23.1 получают сигнал о величине мгновенного значения потребляемого электроприемником 4 токаFigure 4 shows a variant of the circuit of the functional block 23, which explains its device and its functions. Figure 4 represents fragments of figure 1, which are highlighted by dashed lines (positions 23, 24). By sequentially connecting between the corresponding input az, bz, sz and output az, bz, sz terminals of the block 23 of the primary winding of the current transformer 23.1, a signal is obtained about the instantaneous value of the current consumed by the power receiver 4
. Этот сигнал снимается с зажимов вторичной обмотки трансформатора тока 23.1 и поступают на вход полупроводникового преобразователя 23.3. Кроме того, на входные зажимы преобразователя 23.3. подается сигнал со вторичной обмотки измерительного трансформатора напряжения 23.2 Этот сигнал соответствует величине мгновенного значения напряжения и на входных зажимах электроприемника 4. Преобразователь 23.3, используя в качестве входных данных мгновенные значения тока и напряжения (i и и), вырабатывает сигналы в соответствии со следующими функциональными зависимостями F (используются. This signal is removed from the terminals of the secondary winding of the current transformer 23.1 and fed to the input of the semiconductor converter 23.3. In addition, the input terminals of the Converter 23.3. a signal is supplied from the secondary winding of the voltage measuring transformer 23.2. This signal corresponds to the value of the instantaneous voltage value at the input terminals of the power receiver 4. Converter 23.3, using instantaneous values of current and voltage (i and u) as input, generates signals in accordance with the following functional dependences F (used
типовые схемы преобразования аналог-цифра):typical analog-to-digital conversion schemes):
(u); ((и, i); (1); (U, I, (р)}.(u); ((and, i); (1); (U, I, (p)}.
Сигналы о величинах действующих значений напряжения U и тока I, а также о величинах фазового угла нагрузки фн и потребляемой активной мощности Р необходимы для организации работы системы программного управления. Их назначение поясняется при описании принципа действия устройства.Signals about the values of the effective values of voltage U and current I, as well as the values of the phase angle of the load fn and the consumed active power P, are necessary for organizing the operation of the program control system. Their purpose is explained in the description of the principle of operation of the device.
Устройство работает следующим образом. Пусть в исходном режиме работы, после включения устройства в питающую сеть уровень напряжения на выходных зажимах обмотки 3 питающего трансформатора 1 составляет определенную величину UQ. Это напряжение одинаково и равно середине диапазонов регулирования его на зажимах отдельных электроприемников 4 и 5 их группы. При этом , в составе тиристорных ключей блоков 18 и 19 включены тиристорные ключи с одинаковыми номерами соответственно 18.2, 18.4, 18.6, 18.15, 18.16 (фиг.2) и т. п. - для ключей блока 19. А в составе тиристорных ключей блоков 20 и 21 включены другие тиристорныеThe device operates as follows. Let in the initial mode of operation, after turning on the device into the supply network, the voltage level at the output terminals of the winding 3 of the supply transformer 1 is a certain value UQ. This voltage is the same and equal to the middle of the ranges of its regulation at the terminals of individual power receivers 4 and 5 of their group. Moreover, as part of the thyristor keys of blocks 18 and 19, thyristor keys with the same numbers, respectively, 18.2, 18.4, 18.6, 18.15, 18.16 (Fig. 2), etc., are included for the keys of block 19. And as part of the thyristor keys of blocks 20 and 21 included other thyristor
с С /, / / 1 ключи с соответствующими одинаковыми номерами. Трансформаторнотиристорные модули, которые включены последовательно в цепь электроприемника 4, находятся в режиме работы с условным названием Режим 9 (фиг.З). Модули, включенные последовательно в цепь электроприемника 5, работают в режиме с условным названием Режим 5 (фиг.З). Исходный уровень напряжения на входных зажимах электроприемника 4 равен максимальному его значению, так как суммарный максимальный уровень напряжения на зажимах первичных обмоток 6 и 7 (Ue./max) обоих модулей составляет половину диапазона регулирования напряжения на зажимах электроприемника 4 и находится в фазе с напряжением UQ обмотки 3 питающего трансформатора 1. На входных зажимах электроприемника 5 исходный уровень напряжения принят равным минимальному его значению, так как суммарный максимальный уровень напряжения на зажимах первичных обмоток 8 и 9 (Us.gmax) обоих модулей составляет половину диапазона регулирования напряжения на зажимах электроприемника 5 и находится в противофазе с напряжением UQ обмотки 3 питающего трансформатора 1. Диапазоны регулирования напряжения на зажимах отдельных электроприемников 4 и 5 соответственно равны Uo+Uejmax и Uo±U8.9max- Последние могут быть одинаковыми или различными, как по величине, так и по временному закону изменения напряжения внутри диапазона его регулирования. Действующее значение напряжения U на зажимах отдельных электроприемников 4 и 5 в любой момент времени контролируется системой программного управления на основе данных сигналов, которые поступают в блок процессора 22.2 отwith С /, / / 1 keys with corresponding identical numbers. Thyristor transistor modules, which are connected in series in the circuit of the power receiver 4, are in the mode of operation with the conditional name Mode 9 (FIG. 3). The modules connected in series in the circuit of the power receiver 5 operate in the mode with the conditional name Mode 5 (Fig. 3). The initial voltage level at the input terminals of the power receiver 4 is equal to its maximum value, since the total maximum voltage level at the terminals of the primary windings 6 and 7 (Ue./max) of both modules is half the voltage control range at the terminals of the power receiver 4 and is in phase with the voltage UQ windings 3 of the supply transformer 1. At the input terminals of the power receiver 5, the initial voltage level is taken equal to its minimum value, since the total maximum voltage level at the primary terminals windings 8 and 9 (Us.gmax) of both modules is half the voltage control range at the terminals of the power receiver 5 and is in antiphase with the voltage UQ of the winding 3 of the supply transformer 1. The voltage control ranges at the terminals of the individual power consumers 4 and 5 are equal to Uo + Uejmax and Uo ± U8.9max- The latter can be the same or different, both in magnitude and in the temporal law of the change in voltage within the range of its regulation. The effective value of the voltage U at the terminals of individual power consumers 4 and 5 at any time is controlled by a software control system based on the data of the signals received by the processor unit 22.2 from
2ССС f.2SSC f.
12 функциональных блоков 23 и 24. По команде блока управления 2512 functional blocks 23 and 24. At the command of the control unit 25
начинается процесс регулирования напряжения на зажимах электроприемников 4 и 5 по заданным для каждого электроприемника индивидуальным законам его изменения во времени. Для этого оператором в блок управления 25 предварительно помещается в виде таблиц информация о временных законах изменения напряжения на зажимах отдельных электроприемников группы. Кроме того, помещаются табличные данные о разрешенных моментах времени, в которые возможна определенная перекоммутация тиристорных ключей при естественной коммутации последних. Периодически эта информация из блока управления 25 переписывается в процессор, а именно, в его постоянное запоминающее устройство - блок 22.1. Блок процессора 22.2 считывает из блока 22.1 необходимую цифровую информацию о моментах времени, в которые следует менять схемы соединения вторичных обмоток 14, 15 и (или) 16, 17 трансформаторов трансформаторно-тиристорных модулей. Последние включены последовательно в цепь соответствующих электроприемников 4 и 5. Процессор 22.2 обрабатывает эту цифровую информацию с учетом текущих значений фазовых углов тока нагрузки фн отдельных электроприемников. Значения фазовых углов поступают в блок процессора 22.2 от функциональных блоков 23 и 24. Блок процессора 22.2 следит за значением текущего времени и при его совпадении с разрешенными моментами времени по определенному алгоритму (см. патент России №2113753, кл Н 02 J 3/12, 3/18, Н 02 М 5/257, 1998) снимает с помощью блоков выходных каскадов 26, 27 и (или) 28, 29 импульсыbegins the process of regulating the voltage at the terminals of power consumers 4 and 5 according to the individual laws of its change in time specified for each power receiver. For this, the operator in the control unit 25 preliminarily puts in the form of tables information on the temporal laws of the voltage change at the terminals of individual group electrical receivers. In addition, tabular data about the permitted time points are placed at which a certain reconnection of the thyristor keys is possible during the natural switching of the latter. Periodically, this information from the control unit 25 is copied to the processor, namely, to its read-only memory - block 22.1. The processor unit 22.2 reads from the block 22.1 the necessary digital information about the points in time at which the connection schemes of the secondary windings 14, 15 and (or) 16, 17 of the transformer-thyristor modules should be changed. The latter are included in series in the circuit of the respective power consumers 4 and 5. The processor 22.2 processes this digital information, taking into account the current values of the phase angles of the load current fn of individual power consumers. The values of the phase angles are received in the processor unit 22.2 from the functional blocks 23 and 24. The processor unit 22.2 monitors the current time value and when it matches the allowed time points according to a certain algorithm (see Russian patent No. 21117575, class N 02 J 3/12, 3/18, N 02 M 5/257, 1998) removes pulses using the blocks of the output stages 26, 27 and (or) 28, 29
7.7.
13 управления с выключаемых тиристорных ключей блоков 18, 19 и (или) 20,13 controls with turn off thyristor keys of blocks 18, 19 and (or) 20,
21 старого режима работы устройства. Одновременно с этим он подает импульсы управления на те тиристорные ключи, которые должны быть включены в новом стационарном режиме работы определенных трансформаторно-тиристорных модулей и устройства в целом. После реализации алгоритма переключения тиристорных ключей устройство оказывается в новом стационарном режиме работы. Этот режим отличается от предыдущего по уровню напряжения в большую или меньшую сторону на зажимах одного (или нескольких) электроприемника(ов) их группы, или одновременно на зажимах всех электроприемников группы на одну (несколько) ступень(ей) регулирования напряжения. Величина одной ступени регулирования согласно (см. патент России №2119229, кл Н 02 М 5/12, G 05 F 1/253, 1998 - /прототип/) составляет 1/80 часть полных диапазонов регулирования UolUe.ymax на зажимах электроприемника 4 и Uo±U89max на зажимах электроприемника 5 соответственно. В качестве примера примем, что в новом стационарном режиме по сравнению с исходным режимом произошли изменения в составе включенных тиристорных ключей в блоках 19 и 21. Соответствующие этим блокам трансформаторно-тиристорные модули перешли в режимы работы с условными названиями соответственно Режим 8 и Режим 4 (фиг.З). Напряжение на зажимах электроприемника 4 уменьшилось на одну определенную выше ступень регулирования, а на зажимах электроприемника 5 оно увеличилось также на одну определенную выше ступень.21 old device operation modes. At the same time, it supplies control pulses to those thyristor switches that must be included in the new stationary operation mode of certain transformer-thyristor modules and the device as a whole. After the thyristor switch switching algorithm is implemented, the device appears in a new stationary mode of operation. This mode differs from the previous one in voltage level up or down at the terminals of one (or several) power consumers (s) of their group, or simultaneously at the terminals of all power consumers of the group by one (several) voltage regulation step (s). The value of one regulation step according to (see Russian patent No. 2119229, class N 02 M 5/12, G 05 F 1/253, 1998 - / prototype /) is 1/80 of the full regulation ranges of UolUe.ymax at the terminals of the power receiver 4 and Uo ± U89max at the terminals of the power receiver 5, respectively. As an example, we assume that in the new stationary mode, compared to the initial mode, there were changes in the composition of the included thyristor switches in blocks 19 and 21. The corresponding transistor-thyristor modules switched to operating modes with the conditional names Mode 8 and Mode 4, respectively (Fig. .3). The voltage at the terminals of the power receiver 4 decreased by one control step defined above, and at the terminals of the power receiver 5 it also increased by one step determined above.
/.сГ / .sG
14 Рассмотрим варианты работы устройства, когда по условиям14 Consider the options for the device when, under the conditions
технологии требуется поддерживать на зажимах отдельных электроприемников меняющиеся с течением времени, но в очень узком диапазоне величины потребляемых ими токов I или мощностей Р. В данном случае блок 22.2 периодически опрашивает функциональные блоки о величинах текущих значений потребляемых определенными электроприемниками тока I или мощности Р. Если для конкретного электроприемника величина контролируемого тока или контролируемой мощности находится в заданном диапазоне, то блок 22.2 не меняет режимы работы тех трансформаторно-тиристорных модулей, которые регулируют напряжение на зажимах данного электроприемника. В противном случае, когда ток или мощность больше (меньше) верхней (нижней) границы разрешенного диапазона его изменения, процессор организует перевод определенного трансформаторно-тиристорного модуля в новый стационарный режим работы. Новый стационарный режим обеспечивает на зажимах данного электроприемника уменьшение (увеличение) напряжения на одну ступень его регулирования. Этот процесс продолжается до тех пор пока контролируемая величина снова будет находиться в заданном диапазоне ее изменения.technology, it is required to maintain at the terminals of individual power consumers changing over time, but in a very narrow range, the currents I or power R consumed by them. In this case, block 22.2 periodically polls function blocks about the current values of current I or power R consumed by certain power consumers. of a specific power receiver, the value of the controlled current or controlled power is in the specified range, then block 22.2 does not change the operating modes of those transformer-thyris torus modules that regulate the voltage at the terminals of this power receiver. Otherwise, when the current or power is greater (less) than the upper (lower) boundary of the allowed range of its change, the processor organizes the transfer of a certain transformer-thyristor module into a new stationary mode of operation. The new stationary mode provides at the terminals of this power receiver a decrease (increase) in voltage by one step of its regulation. This process continues until the controlled value is again in the specified range of its change.
Проведенные испытания подтверждают соответствие критерию Промышленная применимость. Устройство пользуется спросом предприятий.The tests carried out confirm compliance with the Industrial applicability criterion. The device is in demand by enterprises.
20,20,
15 fifteen
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000131148/20U RU18809U1 (en) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | DEVICE FOR REGULATING VOLTAGE UNDER LOAD |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000131148/20U RU18809U1 (en) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | DEVICE FOR REGULATING VOLTAGE UNDER LOAD |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU18809U1 true RU18809U1 (en) | 2001-07-10 |
Family
ID=48278460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000131148/20U RU18809U1 (en) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | DEVICE FOR REGULATING VOLTAGE UNDER LOAD |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU18809U1 (en) |
-
2000
- 2000-12-14 RU RU2000131148/20U patent/RU18809U1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6198178B1 (en) | Step wave power converter | |
JP6049960B1 (en) | Power control system and control device | |
US20020064061A1 (en) | Rectifying circuit and control method therefor | |
RU18809U1 (en) | DEVICE FOR REGULATING VOLTAGE UNDER LOAD | |
RU2172054C1 (en) | Method and device for on-load voltage regulation | |
RU2188496C1 (en) | Device for stepped adjustment of alternating voltage | |
RU2209501C2 (en) | Method and device for regulating and controlling power characteristics in three-phase supply mains | |
RU2115212C1 (en) | Ac voltage regulator | |
SU1001380A1 (en) | Ac voltage-to-dc voltage converter | |
RU9075U1 (en) | AC VOLTAGE CONTROL UNIT | |
SU907755A1 (en) | Method of control of two-transformer 12-phase converter | |
SU1142878A1 (en) | Adjustable a.c.voltage-to-d.c.voltage converter | |
RU18810U1 (en) | DEVICE FOR VARIABLE AC VOLTAGE REGULATION | |
SU888307A2 (en) | Controllable inverter | |
RU96119241A (en) | METHOD FOR STABILIZING AND REGULATING ELECTRICITY PARAMETERS IN THREE-PHASE ELECTRIC NETWORKS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
SU964916A1 (en) | Device for regulating rectified voltage | |
SU802942A1 (en) | Ac voltage regulating device | |
RU6478U1 (en) | VARIABLE DISCRETE CONTROL DEVICE | |
RU4018U1 (en) | AC VOLTAGE CONTROL UNIT | |
RU2253890C1 (en) | Method for stabilization and adjustment of electric energy parameters in electric plants direct current power systems and device implementing said method | |
RU7255U1 (en) | DEVICE FOR SINGLE-PHASE CONTROL OF VOLTAGE VOLTAGE | |
RU2119229C1 (en) | Method and device for on-load voltage regulation | |
SU1035580A1 (en) | Three-phase voltage adjustment device | |
RU2052845C1 (en) | Device for pulse regulation of three-phase voltage | |
SU1603354A1 (en) | A.c.voltage control |