SU1132336A1 - Способ управлени регул тором напр жени трансформатора под нагрузкой и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

- 1. Способ управлени  регул то- ром напр жени  трансформатора под нагрузкой , содержащим тиристорные коммутаторы переменного тока высшей и низшей ступеней регулировани , вьитолненные в виде встречно- параллельно включенных тиристоров, заключакщийс  в том, что на каждом полупериоде сетевого напр жени  формируют синхроимпульсы опережающей фазы по отношению к моменту перехода сетевого напр жени  через нуль, осуществл ют фазовую задержку указанных импульсов и формируют импульсы управлени  тиристорами пр мого направлени  высшей ступени, инвертируют задержанные импульсы и формируют импульсы управлени  тиристорами пр мого направлени  низшей ступени, отличающий с   тем, что, с цепью упрощени  и повышени  надежности, импульсы управлени  тиристорами высшей ступени формируют на интервале между передними фронтами задержанного -импульса и синхроимпульса следующего полупериода сетевого напр жени . 2. Устройство дл  управлени  регул тором напр жени  трансформатора под нагрузкой, содержащим тиристорные коммутаторы переменного тока высшей и низшей ступеней регулировани  , выполненные в виде встречнопараллельно включенных тиристоров, содержащее формирователь синхроимпульсов , вход которого предназначен дл  соединени  с зажимом сети переменного напр жени , а два противофазных выхода соединены со входами блока фазосмещени , формировател ми импульсов управлени , выходы которых предназначены дл  соединени  . с управл кицими электродами тиристоров регул тора, отличающеес   тем, что, с целью упрощени  и повышени  надежности, оно снабжено RS-триггером, двум  двухвходовыми 00 О элементами И-НЕ, двум  элементами НЕ, причем R и S-входы триггера соедине э ны соответственно с противофазными выходами формировател  синхроимпуль00 Од сов, пр мой и инверсный выходы триггера соединены с первыми входами соответственно первого и второго элемента И-НЕ, вторые входы элементов И-НЕ соединены с выходом блока фазосмещени , входы формирователей импульсов управлени  тиристорами высшей ступени соединены с выходами :Ьлементов И-НЕ, а входы формирователей импульсов управлени  тиристорами низшей ступени соединены с выходами элементов НЕ, входы которых соединены с выходами элементов И-НЕ.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  регулировани  под нагрузкой напр жени  преобразовательных трансфор маторов, в частности дл  питани  пре образовательных агрегатов электролиз ных установок цветной металлургии и химической промышленности. Известны способ и устройство управлени  регул тором напр жени  трансформатора под нагрузкой, содержащие тиристорные коммутаторы переменного тока высшей и .низшей ступени регулировани , подключенные к ответв лени м регулировочной обмотки транс форматора, в которых регулирование напр жени  осуществл ют путем импульсно-фазового управлени  тиристор ными коммутаторами в соответствии со знаками напр жени  и тока lj . Недостатком известных способа и устройства дл  его осуществлени   вл ютс  низка  надежность при работе на многофазный выпр митель, когда ток через тиристорные коммутаторы имеет несинусоидальную форму и точное определение нулевых значений тока представл ет существенные трудности . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ управлени  регул тором напр жени  трансформатора под нагрузкой, содержащий тиристорные коммутаторы переменного тока высшей и низшей ступени регулировани , выполненных в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, заключающийс  в том что на каждом полупериоде сетевого напр жени  формируют синхроимпульсы опережающей фазы по отношению к моменту перехода сетевого напр жени  через нуль, осуществл ют фазо вую задержку указанных импульсов и формируют импульсы управлени  тирис торами пр мого направлени  высшей ступени, инвертируют задержанные импульсы и формируют импульсы управлени  тиристорами пр мого направлени  а также устройство дл  управлени  регул тором напр жени  трансформатора под нагрузкой, содержащее тиристорные коммутаторы высшей и низшей ступеней регулировани , выполненные в виде встречно-параллельного включенных тиристоров, содержащее формирователь синхроимпульсов, вход которого предназначен дл  соединени  с зажимом сети переменного напр жени , а два противофазных выхода соединены со входами блока фазосмещени , формировател ми импульсов управлени , выходы которых предназначены дл  соединени  с управл ющими электродами тиристоров регул тора .2J . Недостатком известных способа и устройства  вл етс  низка  надежность , обусловленна  необходимостью определени  моментов перехода тока . через нулевое значение, что представл ет -существенные трудности при наличии бестоковых пауз. Цель изобретени  - повышение надежности устройства за счет упрощени  его схемы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно-способу управлени  регул тором переменного напр жени  транс .форматора под нагрузкой, содержащему тиристорные коммутаторы переменного тока высшей и низшей ступеней регулировани , выполненные в виде вс.тречнопараллельно включенных тиристоров, заключающемус  в том, что на каждом полупериоде сетевого напр жени  формируют синхроимпульсы оп-ережающей фазы по отношению к моменту перехода сетевого напр жени  через нуль, осуществл ют .фазовую задержку указанных импульсов и формируют импульсы управлени  .тиристорами пр мого направлени  высшей ступени, инвертируют задержанные импульсы и формируют импульсы управлени  тиристорами пр мого направлени  низшей ступени, импульсы управлени  тиристорами высшей ступени формируют на интервале между передними фронтами задержанного импульса и синхроимпульса следующего . . полупериода сетевого напр жени . Причем устройство дл  управлени  регул тором переменного напр жени  трансформатора под нагрузкой, содержащее тиристорные коммутаторы переменного тока высшей и низшей ступеней регулировани , выполненные в виде встречно- параллельно включенных тиристоров, содержащее формирователь синхроимпульсов, вход которого предназначен дл  соединени  с за,жимом сети переменного напр жени , а два противофазных выхода соединены со входами блока фазосмещени , формировател ми импульсов управлени , выходы которых предназначены дл  соединени  с управл ищимн электродами ти-i

31

ристоров регул тора, снабжено RSтриггером , двум  двухвходовьв и элементами И-НЕ, двум  элементами НЕ, причем R и S-входы триггера соединены соответственно с противофазными выходами формировател  синхроимпульсов , пр мой и инверсный выходы триггера соединены с первыми входами соответственно первого и второго элемента И-НЕ, вторые входы элементов Й-НЕ соединены с выходом блока фазосмещени , входы формирователей импульсов управлени  тиристорами низшей ступени соединены с выходами элементов НЕ, входы которых соединены с выходами элементов И-НЕ.

На фиг. 1 показана функциональна  схема устройства, реализующа  предлагаемый способ; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов устройств управ- лени . Номера соответствующих временных диаграмм на фиг. 2 соответствуют пор дковому номеру выходных зажимов элементов на фиг. 1.

На фиг. 1 изображены тиристоры 1, 2 и 3, А соответственно низшей и высшей ступеней регулировани , переключаемые отводы 5, 6 первичной обмотки регулируемого преобразовательного трансформатора, токоограничивающий реактор 7, формирователь синхроимпульсов 8, RS-триггер 9, блок фазосмещени  10, содержащий генератор линейноизмен ющегос  напр жени  11, компаратор 12, элементы И-НЕ 13, 14, элементы НЕ 15, 16, формирователи управл ющих импульсов 17 - 20.

Формирователь синхроимпульсов 8 подключен к зажимам сети и имеет выходы: 21 - вьщает сигнал при переходе напр жени  сети от отрицательного к положительному значению; 22 вьщает сигнал при переходе напр жени  сети от положительного к отрицательному значению.

Выходы 21, 22 соединены со входами триггера 9 и генератора линейно измен ющегос  напр жени  11.

Триггер 9 имеет пр мой 23 и инверсный 24 выходы, которые соединены со вторыми входами элементов И-НЕ 13, 14.

Генератор линейно измен ющегос  напр жени  11 имеет выход 25, которьй вьщает линейно возрастающий сигнал на каждом полупериоде сетевого напр жени . Выход 25 соединен со входом компаратора 12.

2336 4

Компаратор 12 имеет вход 26, на который подают напр жение управлени  дл  регулировани  напр жени  нагрузки .

Компаратор 12 имеет выход 27, который выдает сигнал на переключение ступени регулировани , и соединен с объединенными первыми входами элементов И-НЕ 13 и 14.

0 Элементы И-НЕ 13, 14 имеют соответственно выходы 28 и 29, которые вьщают управл ющие сигналы дл  запуска соответствующих формирователей управл юп(их импульсов 17 и 18 тирис5 торов 3, 4 коммутатора высшей ступени регулировани . Выходы 28, 29 соединены также .соответственно со входами элементов НЕ 15, 16.

Элементы НЕ 15, 16 имеют соответ- .

0 ственно выходы 30, 31, которые вьщают управл ющие сигналы дл  запуска соответствующих формирователей управл ющих импульсов 19, 20 тиристоров 1, 2 низшей ступени регулировани .

5 Работа устройства рассматриваетс  при нагрузке регулируемого трансформатора на многофазный выпр митель, когда нагрузочна  составл юща  тока IH (фиг. 2) в первичных обмотках,

трансформатора имеет бестоковые паузы длительностью 60с (например схемы соединени  трансформатора звездазвезда , треугольник-звезда и мостова  схема выпр мител ). В течение. бестоковых пауз по первичным обмоткам протекает несинусоидальный ток холостого хода трансформатора, величина которого в дес тки раз меньше Нагрузочной составл кицей.

, Рассмотрим процесс формировани  управл ющих импульсов на тиристоры. Формирователь синхроимпульсов 8 преобразует входное синусоидальное напр жение сети U (фиг. 2) в выход , ные сигналы 21, 22 соо.тветственно при переходе от отрицательного к положительному знаку напр жени  и наоборот . Длительность сигналов 21, Й2 одинакова и устанавливаетс  по услоВИЯМ коммутации при переключении

тиристоров на низшую ступень регулировани  .

Сигналы 21, 22 поступают на входы генератора линейно измен кхцегос  55 напр жени  10, синхронизиру  его выходной сигнал 25 (фиг. 2). При этом формирование линейно измей ющегос  напр жени  25 запрещаетс 

в интервалах формировани  синхроимпульсов . Сигналы 21, 22 поступают также на входы триггера 9, на выходе которого формируютс  пр мой и инверсный сигналы 23, 24, длительность которых равна полупериоду напр жени  сети. Сигнал 23 опережает положительную полуволну напр жени , а сигнал 24 - отрицательную полуволну на посто нный угол oi (фиг.2), соответствующий половине длительности сигнала 21 и 22.

Сигналы 25 и 26 сравниваютс   в компараторе 12, на выходе которого формируетс  сигнал 27, передний фронт которого определ ет момент переключени  ца низшую ступень регулировани , а задний - на высшую. При этом формирование переднего фронта сигнала 27 выполн етс  перед переходом напр жени  сети через нулевое значение с посто нным углом опережени  о(.( (фиг. 2). Формирование заднего фронта сигнала 27, определ емого углом сдвига относительно нулевого значени  напр жени , зависит от величины сигнала 26.

Угол oi 2 измен етс  в пределах от Л 1 до (н-а1) в зависимости от величины сигнала 26.

Соответственно переход на высшую ступень регулировани  разрешаетс  в указанных пределах изменени  угла «

Сигналы 23 триггера 9 и 27 компаратора 12 поступают на входы элемента И-НЕ 13, на выходе которого в соответствии с указанными логическими операци ми формируетс  сигнал 28, запускающий формирователь управл ющих импульсов 17 тиристора 3 высшей ступени регулировани  6. Формирование переднего фронта сигнала 28 определ етс  углом (X л Сфиг. 2), а заднего фронта - углом (2ir-oi,), т.е. еледующим переходом синхронизирующего напр жени  от отрицательного знака к положительному. Сигнал 28 поступает также на вход элемента НЕ 15, на

выходе которого формируетс  инверсный сигналу 28 сигнал 30, запускающий формирователь управл ющих импуль-, сов 19 тиристора 1 низшей ступени регулировани  5. Формирование переднего фронта сигнала 30 определ етс  углом ct, а заднего - otj Сигналы 2 и 30 инверсны относительно друг дру ,га и поступают соответственно на тиристоры одного направлени  3 и 1 коммутаторов высшей и низшей ступеней регулировани .

Сигналы 24 триггера 9 и 27 компа ,ратора 12 поступают на входы элемента И-НЕ 14, на выходе которого в соответствии с указанными логичес-кими операци ми формируетс  сигнал 29, запускающий формирователь управл ющих импульсов 18 тиристора 4 высшей ступени регулировани  6. Сигнал 29 аналогичен по длительности сигналу 28 и сдвинут относительно него на полпериода напр жени  .

Сигнал 29 Поступает также на вход элемента НЕ 16, на выходе которого формируетс  инверсный сигналу 29 сигнал 31, запускающий формирователь управл ющих импульсов 20 тиристора 2 низшей ступени регулировани  5. Сигнал 31 аналогичен по длительности сигналу 30 и сдвинут относительно него на полпериод напр жени  .

Таким образом, в рассмотренном алгоритме управл ющие импульсы на тиристорыодного направлени  (1,3 и 2,4) коммутаторов низшей 5 и высшей 6 ступеней регулировани  инверсны относительно друг друга и поочередно переключаютс  в течение соответствующих синхронизирующих напр жений (углы переключени  оС,, oi, i + pf,If oio) При этом управл ющие импульсы на тиристоры низшей ступени регулировани  5 начинают формировать перед переходом через нулевое значение соответствующего синхронизирующего напр жени  с углом опережени  и, , а управл ющие импульсы на тиристоры высшей ступени регулировани  формируют длительностью доследующего перехода через нулевое значение соответствующего синхронизирующего напр жени . I

Данный алгоритм формировани  управл ющих импульсов сохран етс  независимо от схемы преобразовательного трансформатора и выпр мител .

Рассмотрим коммутацию тиристоров при переключени х на высшую и низшую ступени регулировани . При переключении на высшую ступень регулировани  (угол vLy при положительном знаке напр жени ) управл ющие импульсы снимаютс  с провод щего тиристора 1 низшей ступени регулировани  5 и одиовременно подаютс  на тиристор 3 высшей ступени регулировани . На тиристор 4 высшей ступени регулировани также подаютс  управл ющие импульсы. Под действием ЭДС ступени тиристрр 3 отпираетс  и ток к.з. ступени протекает через тиристоры одного направлени  1, 3 и реактор 7. Тиристор 4 заперт падением напр жени  на тиристоре 3« Так как ток к.з. ступени зна чительно больше нагрузочного тока и направлен встречно ему, тиристор 1 быстро запираетс  и нагрузочный ток начинает протекать через тиристор 3 высшей ступени регулировани . Таким образом, переключение на высшую ступень регулировани  не отличаетс  от процесса, описанного в прототипе. При переключении на низшую ступен регулировани  к моменту коммутации iT- о(.| (фиг. 2) имеютс  импульсы на тиристорах 3 и 4 (сигналы 29, 28, фиг. 2). При этом если пол рность то ка совпадает с напр жением, то ток протекает через тиристор 3, а если НЙ1совпадает, то через тиристор 4. При отсутствии тока тиристоры 3 и 4 готовы к пропуску любой пол рности тока. В момент-начала коммутации , перебрасывают импульсы уйравлени  с тиристора 4 (сигнал 29) на тиристор 2 (сигнал 31), оставл   импульсы на тиристоре 3 (сигнал 28). При этом под действием ЭДС ступени peryлиpoвa ни  открываетс  тиристрр 2. Если ток ;протекал через тиристор 3 или отсутствовал , то возникает контур, замыкани  ступени через тиристоры 2 и 3. Тиристор 3 закрываетс  в момент, когда ток,, равный сумме фазного тока и тока замыкани  ступени, становитс  равным нулю. К этому моменту напр жение и (фиг. 2) мен ет свою пол рность и к тиристору 3 прикладываетс  обратное напр жение, что способствует быстрому запиранию тиристора. Ток нагрузки принимает тиристор 2, а тиристор 3 находитс  в дежурном режиме и может включатьс  при смене пол рности тока. Если к моменту начала коммутации iT-ci ток протекал через тиристор 4, то под действием ЭДС ступени открываетс  тиристор 2, а тиристор 4 запираетс . Ток нагрузки переводитс  на тиристор 2. Таким образом, наличие импульсов управлени  на тиристорах противоположных направлений разных ступеней исключает возникновение перенапр жений на тиристорах при сменах пол рностей тока, а использование кратковременного замыкани  ступени обеспечивает надежную коммутацию токас высшей ступени на низшую. Упрощение устройства достигаетс  исключением датчиков тока и элементов , вьщел ющих положительные и отрицательные полуволны тока, а также зоны нулевьк значений тока. Дл  переключени  коммутаторов по предлагаемому способу достаточно иметь информацию о пол рност х полуволн и нулевых зонах напр жени .

-о

8

22

3D

19

23

Г

Л

J/

20 16

Ь

25

//

28

17

W

JL1 ff

W

Фиг,1 Фиг.2 SfteHJt

Claims (2)

1. - 1. Способ управления регулятором напряжения трансформатора под нагрузкой, содержащим тиристорные коммутаторы переменного тока высшей и низшей ступеней регулирования, выполненные в виде встречно- параллельно включенных тиристоров, заключающийся в том, что на каждом полупериоде сетевого напряжения формируют синхроимпульсы опережающей фазы по отношению к моменту перехода сетевого напряжения через нуль, осуществляют фазовую задержку указанных импульсов и формируют импульсы управления тиристорами прямого направления высшей ступени, инвертируют задержанные импульсы и формируют импульсы управления тиристорами прямого направления низшей ступени, отличающийс я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, импульсы управления тиристорами высшей ступе ни формируют на интервале между передними фронтами задержанного импульса и синхроимпульса следующего полупериода сетевого напряжения.
2. 2. Устройство для управления регулятором напряжения трансформатора под нагрузкой, содержащим тиристорные коммутаторы переменного тока высшей и низшей ступеней регулирования , выполненные в виде встречнопараллельно включенных тиристоров, содержащее формирователь синхроимпульсов, вход которого предназначен для соединения с зажимом сети переменного напряжения, а два противофазных выхода соединены со входами блока фазосмещения, формирователями импульсов управления, выходы которых предназначены для соединения .

   с управляющими электродами тиристоров регулятора, о т ли ч а юще е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, оно снабжено RS-триггером, двумя двухвходовыми элементами И-НЕ, двумя элементами НЕ, причем R и S-входы триггера соединены соответственно с противофазными выходами формирователя синхроимпульсов, прямой и инверсный выходы триггера соединены с первыми входами соответственно первого и второго элемента И-НЕ, вторые входы элементов И-НЕ соединены с выходом блока фазосмещения, входы формирователей импульсов управления тиристорами высшей ступени соединены с выходами Элементов И—НЕ, а входы формирователей импульсов управления тиристорами низшей ступени соединены с выходами элементов НЕ, входы которых соединены с выходами элементов И-НЕ.