SU1078578A1 - Способ квазичастотного регулировани напр жени переменного тока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и, в частности, может использоватьс  в системах регулируемого асинхронного электропривода. Известны способы квазичастотного регулировани  напр жени  переменного тока, основанные на однополупериодмом формировании вых-одного напр жени  с помощью пары встречно-параллельно соединенных регулирующих тиристоров, включенных последовательно с нагрузкой . Регулирование действующего значени  напр жени  и тока нагрузки осуществл етс  путем изменени  углов включени  тиристоров, причем эти углы в пределах полупериода модулирующего напр жени  могут быть одинаковыми (пр моугольна  модул ци ) или измен тьс  по определенному закону (треугольна , трапецеидальна  или синусоидальна  модул ци ) fll и ИНедостатком известных способов регулировани   вл етс  прерывистый характер тока нагрузки, снижающий КПД процесса преобразовани  энергии.Особенно отчетливо это про вл етс  в системах регулируемого электропривода, в которых прерывистые.фазные токи привод т к по влению энергетически неэффективных режимов одно- и/или двухфазного включени  обмоток статора двигател , а также к по влению (Интервалов времени, в течение, которые статор отключен от источника питани  Наиболее близким- к изобретению  вл етс  способ квазичастотного регу лировани  напр жени  переменного тока с помощью преобразовател , содержащего два регулирующих тиристора, соединенных встречно-параллельно меж ду собой и последовательно с цепью н грузки, и два шунтирующих цепь нагрузки тиристора,, соединенных встреч но-параллельно между собой. Напр жение цепи нагрузки формируют путем включени  регулирук дих тиристоров в соответствии с модулирукхдим и сетевы напр жени ми, а в моменты перехода напр жени  сети через нуль включают соответствующие шунтирующие тиристор по которым замыкаетс  цепь тока нагрузки . В результате такого способа управ лени  бестокова  пауза возникает при изменении пол рности напр жени  нагрузки в том случае, если изменение пол рностинапр жени  модул ции происходит после спадани  тока нагрузки до нул , а также в случае, если изме нение пол рности напр жени  модул ци происходит до момента спадани  тока нагрузки до нул , но угол включени  регулирующего тиристора, формирую- , щего новую полуволну напр жени  нагр зки, больше угла выключени  регулиру . ющего,тиристора, включенного в преды дущий полупериод напр жени  модул ции. Така  ситуаци  неизбежно возникает, например, в системах регулируемого электропривода при оптимальном управлении по закону U 7Г const . Цель изобретени  - повышение КПД квазичастотного способа регулировани  за счет исключени  бестоковых пауз, возникающих при изменении пол рности н напр жени  нагрузк. Подставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу квазичастотного регулировани  напр жени  переменного тока с помощью преобразовател , содержащего два регулирующих тиристора,, соединенных встречно-параллель .но между собой и последовательно с цепью нагрузки, и два шунтирующих цепь нагрузки тиристора, соединенных встречно-параллельно между собой, при -котором напр жение цепи нагрузки -формируют путем включени  регулирующих тиристоров в соответствии с модулирующим и сетевым напр женидми , а в моменты перехода напр жени  сети через нуль включают соответствук цие шунтирующие тиристоры, по которым замыкаетс  цепь тока нагрузKij , после изменени  пол рности модулирующего напр жени  продолжают формировать напр жение цепи нагрузки в соответствии с пол рностью предыдущей полуволны модулирующего напр жени  до момента изменени  пол рности напр жени  сети в том же направлении, в каком произошло изменение пол рности модулирукнцего напр жени , а затем в момент уменьшени  тока цепи нагрузки до нул  включают регулирующий тиристор в соответствии с пол рностью новой полуволны модулирующего напр жени . Таким образом, согласно предлагаемому способу квазичастотного регулировани  изменение пол рности напр жени  модул ции всегда происходит до момента спадани  тока нагрузки до нул , а первое включение регулирую- , щего тиристора в каждой новой полуволне напр жени  нагрузки происходит непосредственно в момент спадани  тока до нул  независимо от заданного напр жени  модул ции угла включени . Тем самым исключаютс  услови  возникновени бестоковой паузы. На фиг.1 изображена схема установки; на фиг.2 - временные диаграммы напр жений и токов/ на фиг.З - схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.4 - временные диаграммы напр жений и токов. УстанГовка с квазичастотным регулированием напр жени  переменного тока (фиг.1) состоит из преобразовател , содержащего два регулирующих тиристора 1 и 2, соединенных встречно-параллельно между собой и последовательно с нагрузкой 3, и два шунтиру ющих нагрузку тиристора 4 и 5, такж соединенных встречно-параллельно между собой. Кроме того, в установк входит устройство 6 управлени  тири торами . Способ квазичастотного регулировани  напр жени  переменного тока осуществл етс  следующим образом. При совпадении пол рностей напр  жени  сети Uc и модулирующего напр  жени  и производитс  включение регулирующих тиристоров, причем угол включени  модулируетс  в соответствии с текущим значением Ufn .Так, на пример, при положительной пол рности напр жени  сети и модулирующего напр жени  (фиг.2) угол включени  ct регулирую1цегтэ тиристора 1 неизменны и определ етс  амплитудой U . В мо мент перехода напр жени  сети и через нуль СОpt i производитс  включение шунтируюгпего тиристора 4. При этом под действием отрицательно . полуволны и запираетс  ре.гулирующи тиристор 1. Напр жение нагрузки и становитс  равным нулю, ток 1ц плав но уменьшаетс  до момента времени C0j,t soi, когда ВНОВЬ включаетс  тиристор 1. При изменении пол рности модулирующего напр жени , которое происходит при ь) t фиг.2, продолжают формировать напр жение нагрузки в соответствии с пол рностью предыдущей полуволны модулирующего напр жени  J , т.е. сохран ют провод щее состо ние включенного ранее шунтиру1ощего тиристора 4, а в момент времени Uc определ емый значе$ ием Uflu в предыдущей полуволне напр жени  нагрузки, оп ть производ т включение регулирующего тиристора 1 в результате чего запираетс  шунтирующий тиристор 4. Формирование положительной полуволны выходного напр жени  продолжаю до момента изменени  пол рности напр жени  сети в том же направлении, в каком произошло изменение пол рнос ти модулирующего напр жени . Согласно фиг.2 этот момент времени наступает npHCJet 466- Далее в мокюнт времени oJct -Vl г когда ток нагрузки спа дает до нул , производ т включение регулирующего тиристора 2. Таким образом , угол включени  тиристора 2 определ етс  при первом включении в пределах новой полуволны не амплиту- дои модулирующего напр жени , а углом выключени  тиристора 1, формировавшего напр жени  нагрузки в предыдущей волуволне. Это обеспечивает плавное изменение пол рности тока на грузки под действием напр жени  сети Изменение пол рности напр жени  и тока нагрузки всегда происходит после изменени  пол рности напр жени  модул ции, что устран ет ограничени  на выбор угла включени  тиристора, формирующего новую полуволну. Дальнейшее формирование отрицательной полуволны напр жени  нагрузки происходит за счет работы тиристоров 2 и 5 аналогично тому, как это было рассмотрено дл  тиристоров 1 и 4. Так как угол фазового сдвига модулирук цего напр жени  Uд и напр жени  сети U(. может измен тьс  в про-Цессе регулировани , то изменение пол рности Jfn может происходить и при включенном состо нии регулирующего тиристора. В этом случае регулирующий тиристор продолжает проводить ток, а в момент его уменьшени  до нул  производитс  включение другого, регулирующего тиристора. Таким образом, предлагаемый способ управлени  позвол ет осуществить изменение направлени  тока в нагрузке без по влени  бестоковых пауз независимо от того, в какой момент относительно напр жени  сети произошло изменение пол рности напр жени  модул ции ЦуЦ . Предлагаелвлй способ квазичастот,ного регулировани  напр жени  переменного тока технически реализуетс  с помощью серийных полупроводниковых элементов и микросхем. Устройстро, с помощью которого осуществл етс  предлагаемый способ (фит.З содержит источник 7 сетевого напр жё-: ни  переменного тока,выход которого подключен к входу формировател  8 сигнала пол рности сетевого напр жени , а также к аноду одного тиристора и катоду другого тиристора силового блока 9. Пр мой выход формировател  8 подключен к одному из входов элемента 10 И непосредственно, а к другому его входу через инвертирующий сигнал линию 11 задержки. Инверсный выход формировател  8 подключен к одному из входов элемента 12 И непосредственно, а к другому его входу через инвертирук цую линию 13 задержки . Пр мой выход генератора 14 сигнала модул ции соединен с одним из входов элементов 15 и 16 И. Другой вход элемента 15 И соединен с одним из входов элементов 17 и 18 И и выходом элемента 10 И. Выход элемента 15 И И подключен к входу S RS-триггера 19, пр мой выход которого соединен с другим входом элемента 17 И. Инверсный выход генератора 14 сигнала модул ции св зан с Одним из входов элемента 20 И и другим входом элемента 18 И. Другой вход элемента 20 И соединен с другим входом элемента 16 И, одним из входов элемента 21 И с выходом элемента 12 И. Выход элемента 20 И подключен к входу R RS-триггера 19, инверсный выход которого соединен с другим входом элемента 21 И. Выходы элементов 17,21,18 и 16 И через усилители 22-25 мощнс5сти соеди нены с управл ющими электродами соотБетственно тиристоров 26-29 блока 9 силового. Катоды тиристоров 26 и 29 и аноды тиристоров 27 и 28 блока 9 силового соединены между собой и с одним из полюсов нагрузки Z, другой полюс которой, а также катод 28 и анод 29 соединены с корпусом устройства . Устройство работает следующим образом . Напр жение питани  сети (диаграмма на фиг.4) с помощью формировате л  8 преобразуетс  в логический сигнал Ъ , дл  которого справедливо l при Uf О 0 при Инвертирующа  лини  11 задержки, внос ща  запаздыванием фронтов сигнала на врем  ii,, , и элемент 10 И форми руют импульсы длительностью , при изменении пол рности сетевого напр жени  от отрицательной к положительной полуволне (диаграмма с, фиг.4). Анатюгично инвертгпующа  лини  13 задержки и элемент 12 И формир.уют им пульсы такой же длительности при изменении пол рности сетевого напр жени  от положительной к отрицательной полуволне (диаграмма CJ , фиг.4). Гене ратор 1.4 сигнала модул ции Формирует напр жение модул ции и ,(диаграмма т, фиг.4) с заданной частотой и преобразует его в логический сигнал (диаграмма е, фиг.4), дл  которого справедливо 1 при и О о при Управление регулирующими 26 и 27 и шунтирующими 28 и 29 тиристорами блока 9 силового осуществл етс  в соответствии с пол рностью сигнала модул ции. Управление щунтирующими тиристорами производитс  с помощью сигнала 1 таким образом, что в течение положительной полуволны модулиру ющего напр жени  включаетс  шунтирующий тиристор 29 в тот момент, когда пол рность сетевого напр жени  измен етс  от положительной к отрицательной полуволне (диаграмма 1,Кфиг.4) а в течение отрицательной полуволны модулирующего напр жени  включаетс  тиристор 28 в тот момент времени, когда пол рность сетевого напр жени  измен етс  от отрицательной к положительной полуволне (диаграмма k, фиг.4). Дл  исключени  режима прерывистого тока в нагрузке управление регулирующими тиристорами производитс  с помощью сигнала f , формируемого RS-триггером 19 и элементами 15 и 20 И. Изменение сигнала на выходе триггера 19 (диаграмма , фиг.4) происходит в моменты изменени  пол рности сетевого напр жени  таким образом , что сигнал 1 устанавливаетс  после изменени  пол рности модулирующего напр жени  первым импульсом с, соответствующим моменту изменени  пол рности сетевого напр жени  в пор дке от отрицательной к положительной полуволне, а сигнал О устанавливаетс  после изменени  пол рности модулирующего напр жени  первым импульсом d , соответствующим моменту изменени  пол рности сетевого, напр жени  от положительной к отрицательной полуволне. Сигнал f отличаетс  от сигнала е тем, что его фронты смещены в сторону запаздывани  на врем , соответствующее интервалу между моментом изменени  пол рности модулирующего напр жени  .и первым следующим после него моментом изме нени  пол рности сетевого напр жени  в том же пор дке, в котором произои.ло изменение пол рности модулирующего- напр жени  (t2-t и фиг.4). Очевидно, что это смещение всегда MeHbUje периода сетевого напр жени  и в пределах этого интервала может быть произведено не более одного включени  регулирующего тиристора . Таким образом, после каждого изменени  пол рности модулирующего напр жени  продолжаетс  включение регулирующих тиристоров в соответствии с пол рностью предыдущей полуволны модулирующего напр жени  до момента первого изменени  пол рности сетевого напр жени  в том же пор дке , в котором произошло изменение пол рности модулирующего напр жени , а затем производитс  вклю :ieниe регулирующего тиристора в соответствии с пол рностью новой полуволны модулирующего напр жени . Включение тиристоров производитс  импульсами длительностью 7 , формируемыми усилител ми 22-25 мощности, причем ве- личина J.j выбираетс  большей CJ(. ()С-1У) где у - угол выключени  регулирующего тиристора. Это обеспечивает первое включение регулирующего тиристора, формирующего новую полуволну напр жени  нагрузки, непосредственно в момент снижени  тока нагрузки до нул . На Фиг.4 приведены диаграммы тока i и напр жени  Uy нагрузки. Предлагаемый способ квазичастотного регулировани  реализуетс  не только в однофазных цеп х переменного тока, но и в трехфазных цеп х как с нулевым, так и без нулевого провода . Применение способа в трехфазном тиристорном асинхронном электроприводе позвол ет получить непрерывный

ток статора асинхронного двигател  (АД), что в значительной степени улучшает его энергетические и регулировочные характеристики и снижает

пульсации электромагнитного момента, а также технико-экономические показатели маловентильных систем по сравнению с прототипом.

а

I I

s

I

-t

-t i i -t

rn -t -t -t -t

т

Claims (1)

1. (577’СПОСОБ КВАЗИЧАСТОТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО

   ТОКА с помощью преобразователя, сопосле изменения полярности модулирующего напряжения продолжают формировать напряжение цепи нагрузки в соответствии с полярностью предыдущей полуволны модулирующего напряжения до момента изменения полярности напряжения сети в том же направлении, в каком произошло изменение полярности модулирующего напряжения, а затем держащего два регулирующих тиристов момент уменьшения тока цепи нагрузки до нуля включают регулирующий ти- ;

   ра, соединенных встречно-параллельно между собой и последовательно с цепью нагрузки, и два шунтирующих ристор в соответствии с полярностью , новой полуволны модулирующего напря- ) жения.