Изобретение относитс к электро технике, в частности к регулированию напр жени мощных однофазных индукционных установок промышленной частоты. Известны трехфазные тиристорные преобразователи с чейками встречно-параллельно соединенных тиристо ров, ввслюченные в три фазы питающей сети и содержащие блоки систем импульсно-фазового управлени (СИФУ) каждый с чейкой. Напр жени на входах блоков СИФУ синхронизированы с соответствзтощими линейными напр жени ми, а импульсы управлени подаютс на тиристоры чеек в определенной последователь ности (через 120 эл. град.), обусловленной чередованием фаз. системы питающих напр жений. Такие устройства предназначены дл работы на симметричную трехфазную активную ил активно-индуктивную нагрузку 1. При подключении однофазной инду ционной установки к трехфазной сети с использованием симметрирующего устройства по схеме Штейнметца нагрузка трехфазного преобразовате л представл ет собой соединенные в треугольник индуктивность, емкос и колебательньй контур. Ее особенностью вл етс различные собственные коэффициенты мощности .каждого плеча трехфазной нагрузки, вследствие чего, регулирование нап р жени с помощью трехфазных преоб разователей с симметричным управле нием приводит к по влению несиммет ричных режимов в питающей сети. Не симметри токов и напр жений снижает качество электроэнергии питаю щей сети и отрицательно вли ет на потребителей, подключенных к этой же сети 2. В-частности, это прив дит к увеличению потерь в обмотках статора и ротора генераторов, сокращению Срока службы асинхронных электродвигателей, уменьшению пропускной способности электросетей. Кроме того, применение схемы пр образовател с чейками встречнопараллельно соединенных тиристоров в трех фазах в рассматриваемом слу чае снижает ее надежность, так как при разрыве фазы, подключенной к точке соединени конденсатора и дроссел симметрирующего устройства , возможно развитие резонанса напр жений в образовавшейс последовательной L-C-цепи, что приводит к выходу из стро элементов схемы. Наиболее близким к предлагаемому вл етс регулируемый преобразователь трехфазного переменного напр жени в однофазное дл питани индукционной нагрузки, содержащий симметрирующий узел в виде последовательно соединенных конденсатора и дроссел , обща точка которых подключена к выводам дл подключени первой фазы входного напр жени , две чейки встречно-параллельно соединенных тиристоров, подключенных к выводам дл подключени к отстающей и опережающей по отношению к первой фазам и два блока импульснофазового управлени каждой чейкой, вькоды каждого из которых соединены с входом управлени соответствуклцей чейки. Это устройство представл ет собой преобразователь переменного трехфазного напр жени в однофазное, причем, управление тиристорными чейками производитс с помощью блоков импульсно-фазового управлени раздельно и поочередно. Примененный способ управлени предполагает, что при пуске вначале включаетс и выводитс на заданный режим тиристорна чейка в отстающей фазе, затем - в опережающей. Регулирование напр жени в диапазоне от Оц до 0,5 (где номинальное выходное напр жение) достигаетс за счет управлени только одной чейкой, в диапазоне от 0,5 ДО нул другой чейкой. 31 . Недостатком такого устройства вл етс существенна несимметри фазных токов в процессе регулировани . Так. в диапазоне от О до 0,5 , коэффициент несимметрии фазных токов , равен 1 ,0. Такое значение обусловлено тем, что в этой зоне регулировани тиристоры одного из регул торов заперты и ток в фазе равен нулю. Степень вли ни на питающую сеть индукционного нагревательного .или плавильного комплекса определ ют энергетические показатели трехфазной системы питани , из которых коэффициент несимметрии токов вл етс одним из важных. Его величина, а также режим работы установки завис т в свою очередь от способа управлени тиристорами, Поочередньп1 способ управлени чейками тиристоров , примененный в известном устрой стве, вызывает значительную несимме рию фазных токов в большой зоне рег лировани . Это приводит к существен ному снижению энергетических показа телей системы питани . Целью изобретени вл етс повышение энергетических показателей. Указанна цель достигаетс тем, что регулируемый преобразователь пе ременного трехфазного напр жени в однофазное дл . питани индукционной нагрузки, содержащий симметрирующий узел в виде последовательно соединенных конденсатора и дроссел обща точка которых подключена к выводу дл подключени первой фазы входного напр жени , две чейки встречно-параллельно соединенных тиристоров, подключенных к выводам дл подключени отстающей и опережающей по отношению к первой фазам и два блока импульсно-фазового управлени каждой чейкойi выходы каждого из которых соединены с входом управлени соответствующей чей ки, снабжен блоком смещени с переменным коэффициентом передачи и бло ком формировани сигнала управлени соединенным входом с выводами дл подключени нагрузки, а выходом с блоком импульсно-фазового управлени чейкой тиристоров в отстающей фазе и входом блока смещени , выход которого подключен к блоку импульсно-фазового управлени чейкой тиристоров в опережающей фазе. На чертеже приведена принципиальна схема предлагаемого устройст ва. Устройство содержит симметрирую щий узел 1 в виде последовательно соединенных конденсатора 2 и дросс л 3, обща точка которых соединена с выводом дл подключени первой фазы входного напр жени , две чей ки встречно-параллельно .соединенных тиристоров 4, 5 и 6, 7, причем одна пара 4 и 5 включена в опережаю щую фазу, друга пара. 6 и 7 - в отстающую фазу по отношению к первой . Тиристоры каждой из чеек под ключены к выходам соответствующих блоков 8 и 9 импульсно-фазового уп равлени . Вход первого блока 8 импульсно-фазового управлени соединен с выходом блока 10 смещени , а вход второго Ьлока 9 иьтульснофазового управлени и вход блока 10 смещени подключены к выходу блока 11 регулировани , вход которого соединен с датчиком 12 выходного напр жени . При этом датчик 12 выходного напр жени и блок 11 регулировани образуют блок формировани сигнала управлени . Нагрузкой устройства вл етс однофазна индукционна установка, представл юща собой параллельно включенные индукционной нагреватель и компенсирующую конденсаторную батарею. Вход датчика выходного напр жени соединен с выводами нагрузочного колебательного контура. Блоки 8 и 9 импульсно-фазового управлени выполнены по общеприн той схеме, например с вертикальным управлением Структурна схема блока содержит набор стандартных устройств: генератор пилообразного напр жени , компаратор, блок делени импульсов на два канала и блок формировани и размножени импульсов управлени . Блок 10 смещени может быть выполнен, например, в виде неинвертирующего сумматора, построенного на операционном усилителе с четырьм параллельными ве.тв ми на входе, две из которых подключены посто нно, а две других подключаютс в зависимости от требуемой глубины регулировани . Корректирующие сигналы на входы сумматора поступают, например, с резистивно7 го делител , питающегос от стабилизированного источника напр жени . Глубина регулировани напр жени задаетс технологией процесса нагрева или плавки. Блок регулировани 11 может быть вьтолнен, например, в виде интегратора, также на базе операционного усилител , на вход которого поступает разность между сигналом , пропорциональным выходному напр жению, и задающим сигналом. Датчик 12 напр жени выполн етс по известной схеме согласующий трансформатор - вьшр митель - сглаживаю-. щий фильтр 1. Устройство работает следующим образом. Выходное напр жение преобразовател определ етс значени ми углов vпpaвлeни fj и fi тиристорных чеек4 , 5и6, 7. Изменение фазы и формирование импульсов управлени необходимой амплитуды и длительное ти производитс системой регулиров ни (блоки 10-12) и блоками 8 и 9 импульсно-фаэового управлени соот ветствующими чейками тиристоров. Кроме того, очередность подачи импульсов .управлени на тиристоры задаетс пор дком чередовани фаз системы входных напр жений. Известна иде фазо-импульсного управлени , например по вертикально му принципу, заключаетс в том, что импульсы управлени формируютс в момент равенства посто нного напр жени управлени и линейно нарастаю щего напр жени генератора пилообра ного напр жени . Генерируемые с периодом ТГ импульсы управлени раздел ютс на два канала, преобразуютс в требуемую форму и подаютс на управл ющие электроды тиристоров. При изменении уровн напр жени управлени импульсы смещаютс по фазе по отношению к напр жению синхронизации . Дл нормальной работы необходима фазировка импульсов управлени с напр жением питани чейки тиристоров. Таким образом, управл ю щим воздействием в системе тиристор на чейка - блок импульсно-фазового управлени вл етс напр же-. ние Управлени U. В предлагаемом устройстве напр жение управлени - Uu/ и Uu, форми- руютс блоком 11 регулировани и блоком 10 смещени . При изменении сигнала задани Uj напр жение управлени на выходе блока 11 рег улировани мен етс пропорционально напр жению задани . В то же врем , напр жение управлени Ui на выходе блока 10 смещени мен етс также пропорционально напр жению задани , но с некоторым смещением Ди, величина которого определ етс заданной глубиной регулировани . Сигналы U/j и , поступа на бло ки импульсно-фазового управлени . 8 и 9, обеспечивают формирование импульсов управлени на тиристорах 4, 5и6, 7с заданной фазой, причем на тиристоры 4 и 5 первой чейки импульсы подаютс с углом сдвига в сторону отставани по отно шению к фазе импульсов на однонаправленные тиристоры 6 и 7 другой 06 . чейки. Посто нно подключенное нап1 р жение смещени Ли задает неизменный угол сдвига 60 , корректирующие напр жени смещени Ди и Л 1/3 обеспечивают работу преобразовател с углом сдвига соответственно 90 и 120° . В процессе изучени режимов работы предлагаемого устройства получают зависимости козффициента несимметрии фазных токов от напр жени на нагрузке при углах сдвига 60, 90 и 120°. Наименьша несимметри токов достигаетс при . работе в диапазоне изменени выходного напр жени 0-0,4 UHOM с углом сдвига Q 60 , в диапазоне 0,4-0,6 UHOM с 90°, в диапазоне 0,6-1,0 UHOM с 120 . Максимальна несимметри токов не превьшает при этом 0,5. Однако следует учесть, что этот уровень несимметрии токов соответствует зоне глубокого регулировани , в которой действующие значени фазных токов составл ют меньше половины номинальной величины. Поэтому, коэффициент несимметрии напр жений не превышает установленную ГОСТом величину &ц 2%. Оценить установленную мощность силового трансформатора Руст при ё-и 0,02 по известной мощности нагрузки Р можно с помощью соотношени 50 РН &, - 100-иг где U|i, - напр жение короткого замыкани , % . Отсюда следует, что при большей несимметрии токов (, (при условии 6и 6 0,02) дл одной и той же нагрузки потребуетс силовой трансформатор с больщей установленной мощностью . Более высокие энергетические показат.ели предлагаемого устройства по сравнению с известным, достигнутые за счет эффективного управлени чейками тиристоров, дают возможность применить силовой трансформатор с меньшей установленной мощностью. В результате годовой эффе 5т на каждый киловатт сэкономленной установленной мощности силового трансформатора при использовании в схеме питани предлагаемого устройства составит 22 рубл (по тарифу дл Москвы и области).The invention relates to electrical engineering, in particular, to the regulation of the voltage of high-power single-phase induction installations of industrial frequency. Three-phase thyristor converters with cells of anti-parallel-connected thyristors are known, connected in three phases of the mains supply and containing blocks of pulse-phase control systems (SIFU), each with a cell. The voltages at the inputs of the SIFU units are synchronized with the corresponding linear voltages, and the control pulses are applied to the thyristors of the cells in a certain sequence (through 120 e. Degrees) due to the alternation of phases. supply voltage systems. Such devices are designed to operate on a symmetric three-phase active sludge active-inductive load 1. When a single-phase induction unit is connected to a three-phase network using a balancing device according to the Steinmetz scheme, the three-phase converter load is a triangle inductance, capacitance, and oscillatory circuit. Its peculiarity is various intrinsic power factors of each three-phase load arm, as a result, voltage regulation with the help of three-phase converters with symmetric control leads to the appearance of asymmetrical modes in the supply mains. Not symmetrical currents and voltages reduce the quality of the power supply network and adversely affect consumers connected to the same network 2. In particular, this leads to an increase in losses in the windings of the stator and rotor of the generators, shortening the service life of asynchronous electric motors, reducing bandwidth power grids. In addition, the application of a driver circuit with cells of parallel-connected thyristors in three phases in this case reduces its reliability, since when the phase is disconnected connected to the junction point of the capacitor and the throttles of the balancing device, voltage resonance in the resulting LC series can develop , which leads to failure of the circuit elements. Closest to the present invention, there is an adjustable three-phase alternating voltage to single-phase converter for supplying inductive loads, containing a balancing node in the form of a series-connected capacitor and throttle, the common point of which is connected to the terminals for connecting the first phase of the input voltage, two cells oppositely connected in parallel thyristors connected to the terminals for connection to the lagging and leading in relation to the first phase and two blocks of pulse-phase control A cell, the codes of each of which are connected to the control input of the corresponding cell. This device is a converter of alternating three-phase voltage to single-phase, moreover, the control of the thyristor cells is performed using blocks of pulse-phase control separately and alternately. The applied control method assumes that during the start-up, the thyristor cell in the lagging phase is switched on and outputted to the specified mode, then in the advanced phase. Voltage regulation in the range from Оц to 0.5 (where the nominal output voltage) is achieved by controlling only one cell, in the range from 0.5 to zero to the other cell. 31. The disadvantage of such a device is the substantial asymmetry of the phase currents in the regulation process. So. in the range from O to 0.5, the coefficient of asymmetry of the phase currents is equal to 1, 0. This value is due to the fact that in this regulation zone the thyristors of one of the regulators are locked and the current in the phase is zero. The degree of influence on the supply network of the induction heating or melting complex determines the energy indicators of the three-phase power supply system, of which the current unbalance factor is one of the most important. Its value, as well as the mode of operation of the plant, depends in turn on the method of controlling the thyristors. Alternately, the method of controlling the cells of the thyristors, applied in the known device, causes a considerable asymmetry of the phase currents in the large regulation zone. This leads to a significant decrease in the energy indicators of the power supply system. The aim of the invention is to increase the energy performance. This goal is achieved by the fact that the adjustable converter of the alternating three-phase voltage to single-phase long. supply induction load, containing a balancing node in the form of a series-connected capacitor and throttles whose common point is connected to the output for connecting the first phase of the input voltage, two cells of counter-parallel-connected thyristors connected to the terminals for connecting lagging and leading in relation to the first phase and two blocks of pulse-phase control of each cell and the outputs of each of which are connected to the control input of the corresponding cell, equipped with a variable displacement unit and transmitting oeffitsientom blo com generating a control signal coupled to input terminals for connecting a load, and the output unit with pulse-phase control thyristor cell and a lagging phase input of the bias unit, whose output is connected to the unit pulse-phase control of the thyristors in the rat cell phase. The drawing shows a schematic diagram of the proposed device. The device contains a balancing node 1 in the form of a series-connected capacitor 2 and a throttle l 3, the common point of which is connected to the output for connecting the first phase of the input voltage, two of which are opposite to each other, connected thyristors 4, 5 and 6, 7, and one Couple 4 and 5 are included in the lead phase, the other couple. 6 and 7 - in lagging phase with respect to the first. The thyristors of each of the cells are connected to the outputs of the corresponding blocks 8 and 9 of the pulse-phase control. The input of the first pulsed-phase control unit 8 is connected to the output of the bias unit 10, and the input of the second block 9 and the phase-control control and the input of the bias unit 10 are connected to the output of the control unit 11, the input of which is connected to the output voltage sensor 12. In this case, the output voltage sensor 12 and the control unit 11 form a control signal generating unit. The device load is a single-phase induction installation, which is a parallel-connected induction heater and a compensating capacitor battery. The output voltage sensor input is connected to the terminals of the load oscillating circuit. Blocks 8 and 9 of the pulse-phase control are made according to the generally accepted scheme, for example, with vertical control. The block structural diagram contains a set of standard devices: a sawtooth voltage generator, a comparator, a unit for dividing pulses into two channels, and a block for generating and multiplying control pulses. The bias unit 10 can be performed, for example, in the form of a non-inverting adder built on an operational amplifier with four parallel wires at the input, two of which are connected permanently, and the other two are connected depending on the required depth of adjustment. Corrective signals to the inputs of the adder come, for example, from a resistive-divider fed from a stabilized voltage source. The depth of the voltage control is determined by the heating or smelting process technology. The control unit 11 can be executed, for example, in the form of an integrator, also on the basis of an operational amplifier, to the input of which the difference between the signal proportional to the output voltage and the master signal is supplied. The voltage sensor 12 is made according to a known scheme: a matching transformer — supramer — smoothing-. The main filter 1. The device operates as follows. The output voltage of the converter is determined by the angles vv of the angles fj and fi of the thyristor cells 4, 5 and 6, 7. The phase change and the formation of control pulses of necessary amplitude and long duration are produced by the control system (blocks 10-12) and blocks 8 and 9 of the pulse-phase control corresponding thyristor cells. In addition, the order in which the pulses are delivered to the thyristors is specified in the order of the phase alternation of the system of input voltages. A well-known idea of phase-pulse control, for example, by the vertical principle, is that the control pulses are generated at the moment of the equality of the direct control voltage and the linearly increasing voltage of the sawtooth voltage generator. The control pulses generated with a period of TG are divided into two channels, converted into the desired shape and fed to the thyristor control electrodes. When the control voltage level changes, the pulses are phase shifted with respect to the synchronization voltage. For normal operation, the phasing of the control pulses with the supply voltage of the thyristor cell is necessary. Thus, the control action in the system thyristor on the cell - a unit of pulse-phase control is a voltage. control U. In the proposed device, the control voltage Uu / and Uu are formed by the control unit 11 and the displacement unit 10. When the setpoint signal Uj changes, the control voltage at the output of the stitching control unit 11 changes in proportion to the setpoint voltage. At the same time, the control voltage Ui at the output of the displacement unit 10 also changes in proportion to the setpoint voltage, but with a certain displacement Di, the value of which is determined by a given depth of adjustment. The signals U / j and, arriving at the pulsed phase control blocks. 8 and 9, provide control pulses on the thyristors 4, 5 and 6, 7 with a predetermined phase, and to the thyristors 4 and 5 of the first cell, the pulses are fed with a shift angle to the lagging side relative to the phase of the pulses to the unidirectional thyristors 6 and 7 of the other 06. cells Constantly connected bias voltage Lee sets a constant shear angle of 60, the correction bias voltage Di and L 1/3 ensure the operation of the converter with a shear angle of 90 and 120 °, respectively. In the process of studying the modes of operation of the proposed device, the dependences of the coefficient of asymmetry of phase currents on the voltage at the load at shear angles of 60, 90 and 120 ° are obtained. The smallest current asymmetry is reached at. operation in the range of 0-0.4 UHOM output voltage with a shear angle Q 60, in the range 0.4-0.6 UHOM from 90 °, in the range 0.6-1.0 UHOM from 120. The maximum asymmetry of the currents does not exceed 0.5. However, it should be noted that this level of current imbalance corresponds to a deep regulation zone, in which the effective values of the phase currents are less than half the nominal value. Therefore, the coefficient of asymmetry of stresses does not exceed the value established by GOST & C 2%. You can estimate the installed power of the Rust power transformer at ё-and 0.02 by the known power of the load P using the ratio of 50 PH & - 100-ug where U | i, is the short-circuit voltage,%. It follows that with greater asymmetry of the currents (, (assuming 6 and 6 0.02) for the same load, a power transformer with a greater installed capacity will be required. Higher energy indicators of the proposed device compared to the known, achieved through effective control of thyristor cells, it is possible to use a power transformer with a lower installed capacity. As a result, the annual efficiency of 5 tons per kilowatt of the saved installed power of the power transformer when using AANII a power circuit of the device will be 22 rubles (at the rate and for Moscow region).
71130990S71130990S
Предлагаемое устройство обеспечи- тических показател :х системы питавает полное регулирование напр же- ни , что позвол ет значительно расни на нагрузке при высоких энерге- ширить область его применени .The proposed device provides performance indicators: the system feeds the full regulation of the voltage, which allows a significant difference in the load at high energies to expand its range of application.