SU1023617A1

SU1023617A1 - Device for regulating potential regulator voltage

Info

Publication number: SU1023617A1
Application number: SU752155019A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иванович Полещук
Original assignee: Всесоюзный заочный машиностроительный институт
Priority date: 1975-07-14
Filing date: 1975-07-14
Publication date: 1983-06-15

Description

Изобретение относитс к электротехнике , а именйо к силовой преобразовательной технике и может быть использовано дл автоматического поддержани напр жени в сет х и автоматического поддержани и регулиро вави многофазного напр жени отдель ных электроприемников, например, при электролизе, на транспорте и т.д. : известны устройства дл получени плавно регулируемого по величине напр жени переменного тока с применением трансформаторов с поворачивающимис сердечниками 13 Работа этих устройств, основанна на вьадвижении - линейном перемещении сердечника, св зана с громоздкими конструкци ми трансформаторов, что вл етс их недостатком. Наиболее близким техническим решением к данному вл етс устройство дл регулировани напр жени потенциал-регул тора , содержащее трансфор матор. Первичные обмотки которого подключены к выводам дл подключени к питающей сети, вторичные обмотки к выводам дл подключени к нагрузке и через датчик напр жени к однсмду из входов элемента сравнени , выход которого соединен с входом регул тора , и блок поворота ротора трансформатора 2. Блок поворота роторА трансформато ра образован двигателем посто нного тока, электромашинным усилителем и вращающим его аеинхронным двигателем (три вращающиес машины). При по вороте ротора /трансформатора нужно преодолеть значительный электромагнитный момент между статором и ротором , обусловленный нагрузкой. Этот момент воспринимаетс двигателем посто нного тока, поэтому примаи етс самотормоз ща с черв чна передача . Устройство дл регулировани напр жени потенциал-регул тора имегс ет громоздкий блок поворота, значительно увеличивающий вес и габариты мсШ1ины. Кроме того недостаточно быст . родействие регулиррвани (стабилизации ) напр жени , так как блок поворо та содержит электромагнитные и механические инерционности электромашинного усилител и двигател посто нного тока. Цель изобретени - упрощение устройства и повышение быстродействи регулировани его напр жени . Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл регулировани напр жени потенциал-регул тора снабжено вторым трансформатором, генератором импульсов, трансформаторы выполнены с дополнительными вторичными обмотками, а блок поворота ротора трансформатора выполнен из двух резисторов и ключей, причем трансформаторы механически св заны между собой, первичные обмотки второго трансформатора подключены к выводам дл подключени питающей сети с возможностью образовани вращающихс магнитных полей трансформаторов в противоположные стороны, выход регул тора через генератор импульсов подключен к управл ющим входам ключей , первый резистор и второй резистор , шунтированный одним ключом, включены последовательно, второй резистор соединен с другими ключами в общую точку, первый резистор соединен с общей точкой дополнительных обмоток, крайние выводы кото|5ых соединены с другими концами ключей. На чертеже представлена принципиальна схема устройства. Устройство содержит сдвоенный поворотный трансформатор 1, выполненный на двух трансформаторах, блок поворота ротора 2 и блок управлени 3.. Первичные обмотки 4 и 5 трансформатора 1 подключены к зажимам питающей сети 6, его вторичные обмотки 7 и 8 соединены последовательно . Они включены по схеме автотрансформатора: концы обмоток Х , Yj и Z присоединены к сети б, с других концов а, bj. и с снимаетс выходное регулируемое напр жение А, В и С с выводов 9, поступающее на нагрузку. Вторичные обмотки могут быть соединены и по схеме трансформатора, когда концы Х, Y и 2 отсоединены от сети б и сведены в общую точку. На вторичной сторёне трансформатора 1 уложены дополнительные Обмотки 10 и 11, они соединены последовательно, с их помощью осуществл етс поворот ротора. Блок поворота ротора 2 состоит из последовательно соединенных первого резистора 12 и второго резистора 13, шунтированного ключом 14. Второй резистор 13 св зан с другими ключами 15-18 в общую точку. Первый резистор 12 и ключи 15-18 с другой стороны св з-аны соответственно с выводами d, W2, W , , rf и d обмоток 10 и 11. Управл ющие цепи ключей 14-18 соедданены с выходами генератора импульсов19 блока управлени 3. В этом блоке выводы 9 через датчик напр жени 22 соединены с одним из входов Элемента сравнени 20, другой ВХОД КОТОРОГО 21 вл етс задающим. Выход элемента сравнени 21 через регул тор 23 соединен с входом генератора импульсов 19. Устройство работает следующим образом . Обмотки 4 и 5, включенные параллельно в питакш1ую сеть б, образуют в машинах сдвоенного трансформатора 1 два вращающиес в противоположные сторонымагнитные пол . В исходном положении, когда выходное напр жение на зажимах 9 соответствует заданному по входу 21, сигнал ошибки на входе элемента сравнени 20 отсутствует, генератор импульсов 19 не работает и ключи 14-18 закрыты. Моменты, действующие на роторы трансформаторов, равны по величине и противоположны по направлению. Результирующий момент на валу трансформатора 1 отсутствует и потенциалрегул тора определ етс геометрической сушюй векторов .сети б и ЭДС обмоток 7 и 8. При изменении задающей уставки 21 по вл етс сигнал ошибки на выходе элемента сравнени 20, который преобразуетс в регул торе 23 (в качестве регул тора 23 в простейшем случае используетс пропорциональный усилитель, при более качественном регулировании примен етс пропорционально-интегральный ретул тор ) и приводит в действие генератор импульсов 19.. Импульсы с этог генератора открывают ключи 15-18, замыка обмотку 10(11) на резисторы 12 и 13. При этом на роторы действует избыточный положительный (отрицательный ) .момент, поБррачиваюй ий их, вправо (влево), при этом фаза ЭДС обмоток 7 и 8 сдвигаютс по отнс иению друг к другу и по отношению к фазе питающей сети €, в результате изменени их геометрического сложени выходное напр жение ха выводах 9 потенциал-регул тора приближаетс к заданной уставке. При этом уменьшаетс напр жение етиибки на выходе элемента сравнени 20. Далее регул тор 23 создает на роторах тормозной момент и они замедл ютс . В конце процесса выходное напр жение на выводах 9 устанавливаетс в соответствий с величиной уставки 21 и сиг .нал ошибки на выходе элемента сравнени 20 близок к нулю.The invention relates to electrical engineering, and in particular to power converter technology, and can be used to automatically maintain the voltage in networks and automatically maintain and regulate the multiphase voltage of individual electrical receivers, for example, during electrolysis, in transport, etc. : devices are known for producing smoothly controlled alternating current voltage using transformers with rotating cores 13 The operation of these devices based on forward movement — linear movement of the core — is associated with the cumbersome designs of transformers, which is their disadvantage. The closest technical solution to this is a device for regulating the voltage of a potential-regulator containing a transformer. The primary windings of which are connected to the terminals for connection to the mains, the secondary windings to the terminals for connection to the load and through the voltage sensor to one of the inputs of the comparison element, the output of which is connected to the input of the regulator, and the rotor A turn block The transformer is made up of a direct current motor, an electric motor amplifier and an inynchronous motor rotating it (three rotating machines). With the gate of the rotor / transformer, a significant electromagnetic moment between the stator and the rotor due to the load must be overcome. This moment is perceived by the direct current motor, therefore, self-braking with a worm gear is applied. A device for regulating the voltage of the potential-regulator has a cumbersome rotation unit, significantly increasing the weight and dimensions of the crankshaft. Also not fast enough. the relation of voltage regulation (stabilization), since the turning unit contains electromagnetic and mechanical inertia of the electric machine amplifier and the direct current motor. The purpose of the invention is to simplify the device and increase the speed of regulating its voltage. The goal is achieved by the fact that the device for regulating the voltage of the potential-regulator is equipped with a second transformer, a pulse generator, the transformers are made with additional secondary windings, and the turn unit of the transformer rotor is made of two resistors and switches, the transformers are mechanically connected to each other, the primary The windings of the second transformer are connected to the terminals for connecting the power supply network with the possibility of forming the rotating magnetic fields of the transformers in the opposite direction. On the other hand, the regulator output is connected to the control inputs of the keys via a pulse generator, the first resistor and the second resistor shunted with one key are connected in series, the second resistor is connected to the other keys in a common point, the first resistor is connected to the common point of additional windings which are connected to the other ends of the keys. The drawing shows a schematic diagram of the device. The device contains a dual rotary transformer 1, made on two transformers, a rotor turning unit 2 and a control unit 3 .. The primary windings 4 and 5 of the transformer 1 are connected to the terminals of the supply network 6, its secondary windings 7 and 8 are connected in series. They are included according to the autotransformer scheme: the ends of the windings X, Yj and Z are connected to the network b, from the other ends a, bj. and the output adjustable voltage A, B and C is removed from the terminals 9 applied to the load. The secondary windings can also be connected according to the transformer scheme, when the ends X, Y and 2 are disconnected from the network b and are reduced to a common point. On the secondary side of the transformer 1, additional windings 10 and 11 are laid, they are connected in series, with their help the rotor is rotated. The rotation unit of the rotor 2 consists of a series-connected first resistor 12 and a second resistor 13, shunted with a key 14. The second resistor 13 is connected with other keys 15-18 to a common point. The first resistor 12 and the switches 15-18 on the other side of the connection relate to the d, W2, W,, rf and d terminals of the windings 10 and 11, respectively. The control circuits of the keys 14-18 are connected to the outputs of the pulse generator 19 of the control unit 3. In In this block, pins 9 are connected via voltage sensor 22 to one of the inputs of Comparison Element 20, the other which INPUT 21 is master. The output of the comparison element 21 is connected via a regulator 23 to the input of the pulse generator 19. The device operates as follows. The windings 4 and 5, which are connected in parallel to the power supply network B, form two rotating magnetic fields in the machines of the dual transformer 1. In the initial position, when the output voltage at the terminals 9 corresponds to the one specified at the input 21, the error signal at the input of the comparison element 20 is absent, the pulse generator 19 does not work and the keys 14-18 are closed. The moments acting on the rotors of transformers are equal in magnitude and opposite in direction. The resulting moment on the shaft of transformer 1 is absent and the potential regulator is determined by the geometrical dry vectors of the network b and the electromotive voltage of windings 7 and 8. When changing the setpoint 21, an error signal appears at the output of the reference element 20, which is converted into the regulator 23 in the simplest case uses a proportional amplifier, with a better regulation a proportional-integral controller is used) and drives a pulse generator 19 .. The pulses from this generator are open the keys are 15-18, the closure winding 10 (11) on the resistors 12 and 13. At the same time, the rotors are affected by an excess positive (negative) moment, turning them to the right (left), while the phase of the EMF of the windings 7 and 8 are shifted along relative to each other and in relation to the phase of the mains supply, as a result of a change in their geometric addition, the output voltage x of the potential-regulator terminals 9 approaches the setpoint. This reduces the voltage at the output of the reference element 20. Next, the regulator 23 creates a braking torque on the rotors and they slow down. At the end of the process, the output voltage at the terminals 9 is set in accordance with the setting value 21 and the error signal at the output of the reference element 20 is close to zero.

Рассмотрим особенности а работе ключей. малом напр жении рассогласовани с элемента 20 включаютс ключ.16(17), при большом - ключ 15 (18), обеспечива малый (болыной) момент поворота. Наибольший момент поворота будет .при открытых ключах 15(18) и 14. Всего имеетс четьфе ступени момента. Величина сопротивлени резистора 12 такова, что кри тическое скольжение равно единице этим обеспечиваетс значительный поворотный мсмент при малых потер х мощности в обмотках 10 и 11, ключахConsider the features and operation of keys. low voltage mismatch from the element 20 includes a key 16 (17), with a large key 15 (18), providing a small (large) moment of rotation. The greatest turning moment will be when the public keys are 15 (18) and 14. In total, there are four steps of the moment. The resistance value of the resistor 12 is such that the critical slip is equal to one; this provides a significant turning moment at low power losses in the windings 10 and 11, keys

и резисторе 12.and resistor 12.

Число .ключей .и резисторов может быть и ИНЫМ . При большом числе их число ступеней момента аначительно и управление поворотом приближаетс The number of switches and resistors may be different. With a large number of them, the number of torsional moments is angular and the rotation control approaches

к непрерывному. При малом числе ключей , и резисторов блок поворота ротора 2 упрощаетс , нр усложн ютс (функции блока у правлемий 3. Требуемое число ключей ii резисторов определ етс в зависимости от необходимого быстродействи в регулировании напр жени (т.е. от емени, затрачиваемого на поворот роторов) и от точности регулировани (ТОЧНОСЯРИto continuous. With a small number of switches and resistors, the rotor turning unit 2 is simplified, but complicated (functions of the block in the Rule 3). The required number of switches ii of resistors is determined depending on the required speed in voltage regulation (i.e., the amount spent on turning rotors) and on the accuracy of the adjustment (ACCURATE

поддержани положени роторов на даином угле). Бели имеетс только одна ступень момента, то управление на всем диапазоне будет релейншл, В установившемс режиме работы имеет место релейной ртажим С большой частотой переключени , щад этом желателен небольшой мсмлент.maintaining rotors at a single angle). If there is only one moment level, then the control over the whole range will be relay. In the steady state mode, relay relay takes place. With a high switching frequency, a small amount of time is desirable.

Таким образом,осуществл етс плавное регулирование ап{ жвни потенциал-регул тора или его стабилизаци . Полный угол поворота роторов в двухполюсной машине равен 180°, в четырехполюсной - 90,Thus, a smooth regulation of the an {{potential-regulator) regulator or its stabilization is carried out. The total angle of rotation of the rotors in a two-pole machine is 180 °, in the four-pole - 90,

В обвдем случае в устройстве обмотки 10 и 11 могут отсутствовать, а их функции могут выполн ть обмотки 7 и 8. Дocтигae EЛй эффект будет одинаковым. Использование Обмоток 10 и 11 удобно с точки зрени гальванической разв зки блока поворота ротора 2 от высокого потенциала обмоток 7 и 8, а также дн Настройки устройства. .In the case of a device, windings 10 and 11 may be absent, and their functions can perform windings 7 and 8. Take the ELE effect to be the same. Using the windings 10 and 11 is convenient from the point of view of galvanic isolation of the rotor unit 2 from the high potential of the windings 7 and 8, as well as the device settings. .

Данное устройст1во позвол ет уАростить конструкцию блока поворота ротора , увеличить быст5юдействйе регулировани напр жени потенциал-регул тора , так как имеетс только инерционность роторов, а в известном This device allows one to increase the design of the rotor turning unit, to increase the speed of regulating the voltage of the potential-regulator, since there is only the inertia of the rotors

устройстве - дополнительные инерционности двигател посто нного тока и электромавзмнного усилител .device - additional inertia of a dc motor and an electromotive amplifier.

Claims

(.5 7) DEVICE FOR REGULATING THE VOLTAGE OF A POTENTIAL REGULATOR containing a transformer: the primary windings of which are connected to the terminals for connecting to the mains, the secondary windings are connected to the terminals for connecting to the load and through the voltage sensor to one of the inputs of the comparison element, the output of which connected to the input of the regulator, block. turning the rotor of the transformer;

/. G ί in e

|| LiLzX “L.

ft ^q i in order to simplify and increase the speed, it is provided with a second transformer, the pulse generator ,, transformers made with additional secondary windings, and the rotor rotation block transformer you: full of two resistors and transformers keys ,, wherein ¹ svyazan.y mechanically interconnected, the primary windings of the second transformer are connected to the Terminals for connecting the supply network with the possibility of the formation of rotating magnetic fields of the transformers in opposite directions, the output of the regulator through the generator and pulses connected to the control inputs of the keys, the first resistor and <the second resistor, shunted by one key,] but, the second resistor. connected to each other; a resistor connected to a common point of additional windings, the extreme terminals H of which are connected to other ends

.. keys.

Included is the sequence f / V apilRnAgg λλλτϊ »tiaitt l nntrnw. ~ "· Ν j aj * vjj <vi4 vj- ¹ k * t, ri with my keys to a common point, the first