SU1372464A1

SU1372464A1 - Voltage regulator

Info

Publication number: SU1372464A1
Application number: SU853908746A
Authority: SU
Inventors: Валерий Дмитриевич Дудышев; Владимир Михайлович Нестеренко; Михаил Михайлович Левинсон; Олег Николаевич Катаев
Original assignee: Куйбышевский авиационный завод; Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1988-02-07

Abstract

Изобретение относич-с к области электротехники, а именно к полупроводниковым регул торам напр жени переменного тока. Изобретение может быТь использовано в цеховых сет х и системах электроснабжени с низким коэффициентом мощности, а также дл поддержани оптимального входного коэффициента мощности регул тора. питающего асинхронный электродвигатель , работающий с переменной нагрузкой на валу, в цехах с индукционными печами. Целью изобретени вл етс раздельное регулирование активной и реактивной мощности нагрузки, а также стабилизаци входного коэффициента мощности регул тора при изменении характера и величины нагрузки. При подаче напр жени датчик напр жени 9 и датчик тока 10 подают сигналы через операционные усилители 11, логический элемент И-НЕ 12, регул торы скважности 4,5 и формирователи импульсов 6,7 на вентили 2,3. Согласно логике их переключени при совпадении знаков напр жени и тока включаютс вентили 2, а вентили 3 отключены , и, наоборот, в знакопеременные интервалы вентили 2 отключаютс , а включаютс вентили 3. В результате измен етс контур протекани реактивного тока нагрузки и реактивной мощности , т.е. через дополнительный резистор 16 в однофазном регул торе или с фазы на фазу посредством параллельных вентилей 3 дл многофазных реактивных нагрузок. 2 ил. « (ЛThe invention is related to the field of electrical engineering, namely to semiconductor regulators of alternating current voltage. The invention may be used in workshop networks and low power factor power supply systems, as well as to maintain an optimal regulator input power factor. supplying asynchronous electric motor working with variable load on the shaft, in workshops with induction furnaces. The aim of the invention is to separately control the active and reactive power of the load, as well as to stabilize the input power factor of the regulator when the nature and magnitude of the load changes. When a voltage is applied, the voltage sensor 9 and the current sensor 10 signal through the operational amplifiers 11, the AND-NE logic element 12, the duty ratio 4.5, and the pulse shaper 6.7 to the gate 2.3. According to the logic of their switching, when the voltage and current signs coincide, valves 2 are turned on, and valves 3 are turned off, and vice versa, valves 2 are switched off at alternating intervals, valves 3 are turned on. As a result, the flow circuit of reactive current of load and reactive power changes, t . through an additional resistor 16 in a single-phase regulator or from phase to phase through parallel valves 3 for multi-phase reactive loads. 2 Il. "(L

Description

ФинFin

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к полупроводниковым регул торам напр жени переменного тока, и может быть использовано в цеховых сет х и системах электроснабжени с низким коэффициентом мощности , а также дл поддержани оптимального входного коэффициента мощности регул тора, питающего асинхрон ный электродвигатель, работающий с переменной нагрузкой на валу, в цехах с индукционными печами.The invention relates to electrical engineering, in particular, to semiconductor AC voltage regulators, and can be used in workshop networks and power supply systems with a low power factor, as well as to maintain the optimal input power factor of a regulator that powers an asynchronous motor. variable load on the shaft, in workshops with induction furnaces.

Целью изобретени вл етс раздельное регулирование активной и реактивной мощности нагрузки, а также стабилизаци входного коэффициента мощности регул тора при изменении характера и величины нагрузки.The aim of the invention is to separately control the active and reactive power of the load, as well as to stabilize the input power factor of the regulator when the nature and magnitude of the load changes.

На фиг.1 показана блок-схема пред ложенного однофазного регул тора напр жени ; на фиг.2 - блок-схема трехфазного регул тора напр жени .Fig. 1 shows a block diagram of a proposed single phase voltage regulator; Fig. 2 is a block diagram of a three-phase voltage regulator.

Регул тор переменного напр жени содержит реактивную, например индуктивную , нагрузку (индукционна печь, трансформатор) I, последовательно с нагрузкой управл емый вентиль 2 с двусторонней проводимостью, вентиль 3, параллельный реактивной нагрузке с дополнительной нагрузкой Rq в одноThe AC voltage regulator contains a reactive (for example, inductive) load (induction furnace, transformer) I, in series with the load, a controlled valve 2 with two-sided conductivity, a valve 3 parallel to the reactive load with an additional load Rq in one

, . , ч / , , h /

фазной схеме (фиг.1), регул торы 4 и 5 скважности импульсов, например од- новибраторы, формирователи 6 и 7 импульсов , например генераторы Ройера и датчик 8 фазового сдвига напр жени и тока на входе регул тора напр жени .a phase diagram (Fig. 1), regulators 4 and 5 of the pulse duty cycle, for example, single-oscillators, formers 6 and 7 of pulses, for example, Royer generators and sensor 8 for the phase shift of the voltage and current at the input of the voltage regulator.

В состав датчика 8 вход т датчик 9 напр жени , выполненный, например, в виде маломощного трансформатора напр жени , датчик 10 тока, например трансформатор тока, операционные усилители 11 и логический элемент И- НЕ 12 сравнени с двум инверсными выходами. Выходы 13 и 14 логического элемента 12 присоединены через регул торы 4 и 5 скважности и формирователи 6 и 7 импульсов на управл ющие входы силовых вентилей 2 и 3, причем выход 13 элемента 12 формирует пр моугольный сигнал длительностью знакопосто нного интервала входных напр жений .и токов рет ул тора, а выход 14 элемента 12 - пр моугольный сигнал длительностью знакопеременного интервала входных напр жении и тока регул тора .Sensor 8 includes a voltage sensor 9, made, for example, in the form of a low-power voltage transformer, a current sensor 10, for example, a current transformer, operational amplifiers 11, and a NAND 12 logic element with two inverse outputs. The outputs 13 and 14 of the logic element 12 are connected via regulators 4 and 5 of the duty cycle and the formers 6 and 7 of the pulses to the control inputs of the power valves 2 and 3, and the output 13 of the element 12 generates a rectangular signal with the duration of the sign-constant interval of the input voltages. ret street, and the output 14 of the element 12 is a rectangular signal with an alternating interval of input voltages and a regulator current.

Дл устранени кратковременных пиков коммутационных напр жений вентили шутированы встречно включенными стабилитронами 15. Последовательно с вентилем 3 в однофазной схеме включен резистор 16.In order to eliminate short-term switching voltage peaks, the valves were joked with opposite-connected Zener diodes 15. A resistor 16 is connected in series with the valve 3 in a single-phase circuit.

За период сетевого напр жени регул тор при работе на смешанную нагрузку имеет четыре характерных интервала работы, из них ,по два знакопосто нных интервала входных напр жени и тока, соответствующих потреблению активной мощности из сети, и два зна- копеременных интервала, соответствую0 During the period of mains voltage, the regulator, when operating on a mixed load, has four characteristic operation intervals, of which, two sign-constant intervals of input voltages and currents corresponding to the consumption of active power from the network, and two alternating intervals corresponding to

5five

00

щих реактивной направл ющей потребл емой мощности реактивной нагрузки.reactive power consumption of a reactive load.

Регул тор работает следующим образом .The regulator works as follows.

С подачей сетевого напр жени на силовой вход регул тора напр жени датчик 9 напр жени и датчик 10 тока подают сигналы через операционные усилители 11, логический элемент И- НЕ 12, регул торы 4 и 5 скважности и формирователи 6 и 7 импульсов на управл ющие электроды силовых вентилей 2 и 3. Согласно логике их переключений при совпадении знаков входных напр жений и тока включаютс последовательные с нагрузкой I вентили 2, а вентили 3, параллельные нагрузке 1 , отключены.With the supply voltage applied to the power input of the voltage regulator, the voltage sensor 9 and the current sensor 10 supply signals through operational amplifiers 11, the AND –NE logic element 12, the duty cycle regulators 4 and 5, and the formers 6 and 7 pulses to the control electrodes power valves 2 and 3. According to the logic of their switching, when the characters of the input voltages and current coincide, the valves 2 connected in series with the load I and the valves 3 parallel to the load 1 are switched off.

В знакопеременные интервалы вентили 2 отключаютс , а включаютс шунтирующие нагрузку полностью управл емые вентили 3. Затем цикл повтор етс .At alternating intervals, valves 2 are turned off, and the load-by-pass fully controlled valves 3 are turned on. Then the cycle is repeated.

В результате контур протекани реактивного тока нагрузки и реактивной мощности измен етс не через сеть, а через дополнительный резистор 16 в однофазном регул торе (фиг.1) или с фазы на фазу посредством параллель- с ных вентилей 3 дл многофазных реактивных нагрузок (фазна циркул ци реактивной мощности).As a result, the flow circuit of reactive load current and reactive power does not change through the network, but through an additional resistor 16 in a single-phase regulator (Fig. 1) or phase to phase through parallel valves 3 for multiphase reactive loads (phase circulation reactive power).

В св зи с тем, что сумма реактивных токов за период питающей сети в многофазных цеп х без нулевого провода равна нулю, то шунтирующие нагрузт ку 1 вентили 3, управл емые датчиком 8 фазы, обеспечивают идеальную циркул цию реактивной мощности и токов по фазам индуктивной нагрузки I при единичном входном коэффициенте мощности регул тора.Due to the fact that the sum of reactive currents for the period of the supply network in multiphase circuits without a neutral wire is zero, the valves 3 that shunt the load 1 and are controlled by the sensor 8 of the phase ensure perfect circulation of the reactive power and currents through the inductive load I with a single input power factor regulator.

Таким образом, благодар устранению обмена реактивной мощностью наг5Thus, due to the elimination of the exchange of reactive power nag5

00

5five

рузки с сетью входной коэффициент мощности регул тора напр жени неизменен и равен единице, т.е. стабилен при изменении характера и величины нагрузки. В этом режиме стабилизации коэффициента мощности регул торы 4 и 5 скважности повтор ют длительности выходных импульсов с выходов 13 и 14 логического элемента И-НЕ.With network, the input power factor of the voltage regulator is unchanged and equal to one, i.e. stable when changing the nature and magnitude of the load. In this power factor stabilization mode, the duty ratio regulators 4 and 5 repeat the durations of the output pulses from the outputs 13 and 14 of the NAND gate.

Раздельное регулирование активной и реактивной мощности достигаетс в предложенном регул торе напр жени путем раздельного регулировани управл ющих импульсов регул торами 4 и 5 скважностиJ например, вручную. В этом случае при изменении скважности управл ющего импульса от регул тора 4 измен ютс , например стабилизируютс , вентилем 2 напр жение и активна составл юща мощности нагрузки при изменении ее параметров, а реактивна составл юща входного тока измен етс аналогично, например стабилизируетс , путем изменени открытого состо ни вентил 3 по команде регул тора 5 скважности.Separate regulation of active and reactive power is achieved in the proposed voltage regulator by separately controlling the control pulses with the regulators 4 and 5 of the duty cycle, for example, manually. In this case, when the duty cycle of the control pulse from the regulator 4 changes, for example, they stabilize, the voltage valve 2 and the active component of the load power change its parameters, and the reactive component of the input current changes similarly, for example, it is stabilized by changing the open the state of the valve 3 at the command of the duty ratio controller 5.

В схеме предложенного регул тора напр жени возможен режим взаимосв занного регулировани активной и реактивной мощности нагрузки.In the scheme of the proposed voltage regulator, the mode of interconnected control of the active and reactive power of the load is possible.

Соотношение установленных мощностей последовательного и параллельного силовых вентилей равно соотношению активной и реактивной мощности нагрузки.The ratio of the installed powers of the serial and parallel power valves is equal to the ratio of the active and reactive power loads.

Claims

Invention Formula

A voltage regulator containing a two-way controlled conductivity valve connected in series with the load, and a control unit made in the form of a series-connected duty ratio controller and

control pulse former, which differs from the fact that, in order to stabilize 1 and the input power factor of the controller when the nature and magnitude of the load changes

and for the purpose of separate peryj: HpcBaH :: 4 active and reactive power loads, it is equipped with an additional control valve bilaterally; conductivity, connected through a resistor

parallel to the load, and a sensor (Jiaz shift of the input voltage and current of the regulator, made in the form of a voltage and current sensor, the outputs of which are connected via amplifiers to the inputs of the NAND logic element, one of the outputs of which is connected via the duty ratio and a pulse driver with a control input of a two-sided conduction valve connected along with the load, and another output connected via another duty ratio controller and a pulse driver with a control input of an additional control mnuty valve

FIG.