SU1388972A1 - Регулируемый преобразователь переменного напр жени в переменное - Google Patents

Description

включенные транзисторные ключи и элементы НЕ, которые соединены с выходами диодных ограничителей и образуют выходы положительного и отрицательного знаков индикатора знака коммутирующего напр жени .

3, Преобразователь по п.1, о т- л и чающийс  тем, что индикатор совпадени  знаков коммутирующего и сетевого напр жений содержит шесть элементов И-НЕ и триггер,, причем входы первого элемента И-НЕ соединены с выходами положительных знаков индикатора, знака напр жени  сети и индикатора знака коммутирующего напр жени , входы второго элемента И-НЕ - с выходами отрицательных знаков индикатора знака напр жени  сети и индикатора знака коммутирующего

напр жени , входы третьего элемента И-НЕ - с выходами положительного знака Индикатора напр жени  сети и выходом отрицательного знака индикатора коммутирующего напр жени , входы четвертого элемента И-НЕ - с выходами отрицательного знака индикатора напр жени  сети и выходом положительного/ знака индикатора коммутирующего напр жени , входы п того элемента И-НЕ - с выходами первого и второго элементов, входы шестого элемента И-НЕ - с выходами третьего и четвертого элементов, а выходы п того и шестого элементов - с входами триггера, образующего взаимоинверсные выходы одноименных и разноименных знаков коммутирующего и сетевого напр жений.

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в устройствах регулировани  напр жений силовых и преобразовательных трансформаторов под нагрузкой.

Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани ,На фиг,1 пока.зана функциональна  схема устройства; на фиг„2 - временные диаграммы, по сн ющие процесс переключени  ответвлений

Устройство (см.фиг,1) содержит двунаправленные тиристорные ключи 1 и 2 с силовьти выводами 3 и 4, которые посредством подвижных контактов 5 и 6 коммутатора с э лектромеха- ническим приводом 7 могут быть соединены с любыми двум  соседними выводами обмотки 8 силового трансформатора J токоограничивающий реактор 9, индикатор 10 знака напр жени  сети , индикатор 11 знака коммутирующего напр жени , индикатор 12 совпадени  знаков коммутирующего и сетевого напр жений, блок 13 синхронизации ,, формирователи 14 и 15 управл ющих импульсов двунаправленных ключей 1 и 2 соответственно. При этом входы индикатора 10 соединены с выводами 16 и 17 питающей сети, а его выходы 18 и 19 соответственно

положительного и отрицательного знаков - с входами индикатора 12 совпадени  -знаков коммутирующего и сетевого напр жений и блока 13 синхрони- зации. Входы индикатора 11 знака коммутирующего напр жени  соединены с выводами 3 и 4 двунаправленных тиристорных ключей 1 и 2, а его выходы 20 и 21 соответственно положи

тельного и.отрицательного знаков с входами индикатора 12. Индикатор 12 имеет выходы 22 и 23 соответственно одноименных и разноименных знаков , которые соединены с входами

блока -13, с другими входами которого соединены управл ющие цепи 24 Вьше и 25 Ниже.. Выходы блока 13 синхронизации соединены с входами формирователей 14 и 15.

Блок 13 синхронизации содержит

два логических элемента И 26, 27, RS-триггер 28 переключени  команд, логические элементы ИЛИ-НЕ 29, 30,.

логический элемент НЕ 31, универсальный 1К-триггер 32 выбора ключей. При этом первые входы логических элементов И 26, 27 соединены соответственно с выходами 22 и 23 индикатора 12, а их вторые входы - с

пр мым и инверсным выходами соответственно RS-триггера 28, установочные входы которого соединены с управл ющими цеп ми 24 Выше и 25 Ниже. Выходы логических элементов И 26, 27 соединены с входами второго логического элемента КПИ-НЕ 30, выход которого подключен к одному установочному входу 1К-триггера 32 |и через логический элемент НЕ 31- к второму его установочному входу, Входы логического элемента ИЛИ-НЕ 29 соединены с выходами 18 и 19 индикатора 10, а его выход - со счетным входом триггера 32, пр мой и инверсный выходы которого соединены соотве ственно с формировател ми 14 и 15 управл ющих импульсов.

Индикатор 11 содержит трансформатор 33 с первичной и вторичной обмотками 34 и 35, диодные ограничители положительной и отрицательной полуволн коммутирующего напр жени , включающие соответственно стабилитроны 36 и 37, токоограничивающие резисторы 38 и 39, разделительные диоды 40 и 41, два транзисторных ключа, включающих соответственно транзисторы 42 и 43, резистор 44 в базовых и резисторы 45 и 46 в коллекторных цеп х, два логических элемента НЕ 47, 48, выходы которых образзтот соответственно выходы 20 положительного знака и 21 отрицательного знака индикатора 11. При этом первична  обмотка 34 трансформатора 33 соединена с силовыми выводами 3 и 4 тиристорных ключей 1 и 2, а вторична  обмотка подключена к входам диодных ограничителей, образованных точками соединений токо ограничивающих резисторов 38, 39 и разделительных диодов 40, 41 соответственно . Выходы диодных ограничителе присоединены к базовым цеп м транзисторов 42 и 43, а их коллекторные цепи соединены с входами логических элементов НЕ 47, 48,

Индикатор 12 содержит шесть логических элементов И-НЕ 49-54 и RS- - триггер 55, При этом входы элемента И-НЕ 49 соединены с выходами 18 и 20 положительных знаков индикаторов 10 и 11 соответственно, входы элемента И-НЕ 50 - с выходами 19 и 21 отрицательных знаков индикаторов- 10 и 11 соответственно, входы элемента И-НЕ 51 - с выходом 18 положительно- го знака индикатора 10 и выходом 21 отрицательного знака индикатора 11, входы элемента И-НЕ 52 - с выходом

з

0 5

5

0

5

0

5

0

19 отрицательного знака индикатора 10 и выходом 20 положительного знака индикатора 11, входы элемента И-НЕ 53 - с выходами элементов И-НЕ 49, 50, входы элемента И-НЕ 54 - с выходами элементов И-НЕ 51 и 52. Выходы элементов И-НЕ 53, 54 соединены с входам-и RS-триггера 55, образующего взаимоинверсные выходы 22 и 23 одноименных и разноименных знаков индикатора 12 совпадени  знаков коммутирующего и сетевого напр жений.

На фиг.2 даны следующие диаграммы: 56 - напр жение питающей сети U на выводах 16, 17 и коммутирующее нап- р жени и на силовых выводах 3, 4; 57, 58 - выходные сигналы положительного и отрицательного знаков индикатора 10; 59, 60 - выходные сигналы положительного и отрицательного знаков индикатора 11; 61, 62 - выходные сигналы элементов И-НЕ 53, 54 соответственно индикатора 12; 63, 64 - выходные сигналы индикатора 12; 65, 66 - команды Выше и Ниже по управл ющим цеп м 24 и 25 соответственно; 67, 68 - выходные сигналы логических элементов ИПИ-НЕ 30 и НЕ 31 соответственно блока 13; 69 - выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 29 блока 13; 70, 71 - сигналы управлени  двунаправленными тиристор- ными ключами 1 и 2 соответственно с пр мого и инверсного выходов триггера 32 выбора ключей; кроме того, ty, tg - моменты времени поступлени  команд Выше, Ниже по управл ющим цеп м 24 Выше, и 25 Ниже соответственно; tj, t - моменты времени, переключени  управл ющих импульсов тиристорных ключей 1 и 2 на повьшге- ние напр жени ; t, tg - моменты времени начала переключени  подвижных контактов 5 и 6 избирател  соответственно; t, tg - моменты времени окончани  переключени  подвижных контактов 5 и 6 избирател  соответственно; t, t,(, - моменты времени переключени  управл ющих импульсов тиристорных ключей 1 и 2 на понижение напр жени  .

Предположим, что под действием команды Ниже по управл ющей цепи 25 электромеханической привод 7 переводит его в начальное положение, при котором подвижные контакты 5 и 6 соединены с крайними верхними выводами обмотки 8, При данном положении избирател  тиристорньп1 к.пюч 1 соединен с ответвлением пониженного напр жени , а тиристорньй ключ 2 - с ответвлением повышенного напр жени , Коммутирующее напр жение U между силовыми выводами 3 и 4 совпадает по фазе с напр жением питающей сети и в интервале времени (0-t,), Инди- катор 10, выполненный на основе выпр мител  и регулируемого нуль-органа с выходами 18,, 19 знаков положительной и отрицательной полуволн напр жени , имеет выходные сигналы в виде пр моугольных импульсов, передний и задний фронты которых сдвинуты относительно моментов перехода напр жени  через нулевые значени  на врем ,, равное времени выключени  тирис- торов при коммутации. Это врем  можн измен ть, регулиру  порог срабатывани  нуль-органа индикатора 10. Индикатор 11 знака :Коммутируюп его напр жени  имеет выходные сигналы поло- жительного и отрицательного знаков в виде пр моугольных.импульсов с длр тельностью, практически равной полупериоду питающего напр жени . При каждом последуюш,ем фиксированном положении избирател  сигналы индикатора 11 сдвигаютс  по фазе на 180 относительно предыдущего положени , а в интервале переключени  избирател  (tj- t, tg-tq) сигналы отсутствуют , так как выводы обмотки 8 трансформатора отключаютс  подвижным контактом 5 или 6 от силового вывода 3 или 4 и снимаютс  входные сигналы с индикато1 а 11,

Сигналы положит ел ьнЕлх и отрицательных знаков индикаторов 10 и 11 с выходов 18, 19 и 20,, 21 поступают на входы индикатора 12, включающего логические элементы PI-HE 49, 50, 53, фиксирующие интервалы времени совпадени  знаков указанных сигналов, логические элементы И-НЕ 51, 52, 54р фиксирующие интервалы времени несовпадени  знаков указанных сигналов, и RS-триггер 55 с выходами 22 и 23, В начальном положении сигналы как положительных, так и отрицательных знаков индикаторов 10 и 11 совпадают и на выходе логического элемента И-НЕ 53 формируетс  в каждом полупериоде напр жени  сигнал 1, а на выходе логическогб элемента И-НЕ 54 сигнал О. Указанные сигналы пос

0 5 о

5

0

5

5

тупают на входы RS-триггера 55, Выходной сигнал одноимен 1ых знаков инди ;ат ора 12 равен 1, а нннерсиьш ему сиглал разноименных знаков равен О, RS-триггер 28 запоминает команду Ниже, поступившую по цепи 25, и в начальном положении электромеханического привода 7 формирует на пр мом выходе сигнал О, а на инверсном выходе - сигнал Г . Выходные сигналы RS-триггера 28 и индикатора 12 поступают на входы логических элементов И 26, 27, и в начальном положении электромеханического привода 7 сигналы на их выходах равны О, а сигналы на выходам логического элемента ШЖ-НЕ 30, на входы которого подаютс  входные сигналы логических элементов И 26, 27- равно 1 (интервал времени О - t,). Сигнал на выходе логического элемента НЕ 31, на вход которого подаетс  выходной сигнал элемента 30, равен О (интервал времени О - t). Выходной- сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 29, на входы которого подаютс  сигналы с выходов 18 и 19 индикатора 10, формируетс  в каждый переход питающего напр жени  через нулевое значение , и его передний и задний фронты сдвинуты относительно данного момента на врем  выключени  двунаправленных тиристорных ключей 1 и 2. При коммутации последних 1К-триггер 32, на установочные входы которого подаютс  сигналы с выходов логических элементов ИЛИ-НЕ 30 и НЕ 31,.а на счетный вход - сигнал с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 29, обеспечивает запуск формировател  14 управл ющих импульсов и запирание формировател  15 управл ющих и1-1пульсов (интервал времени О - I: .) .

Рассмотрим процесс переключени  ответвлений обмотки 8 трансформатора на повышение напр жени  нагрузки. Пусть в момент времени t. по управл ющей цепи 24 Выше поступает команда Выше. При этом RS-триггер 28 переключаетс  и формирует на пр мом выходе сигнал 1, а на инверсном выходе - сигнал О, вследствие чего сигналы на выходах логических элементов И 26, НЕ 31 равны 1, а на выходах логических элементов И 27, ИЛИ-НЕ 30 равны О. Так как сигналы логических элементов ШШ-НЕ 30 и НЕ 31 поступают на установочные входы 1К-триггера 32 выбора ключей, он пере5 лючаетс  по первому счетному импульсу с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 29 перед переходом нап- р жени  сети через нулевое значение, запира  формирователь 14 управл ющих импульсов и отпира  формирователь 15 управл ющих импульсов (момент

времени t). В процессе коммутации

двунаправленных тиристорных ключей 1 и 2 величина циркулирующего тока в положении мост (при провод щем состо нии двунаправленных тиристорных ключей 1 и 2) ограничиваетс  сопротивлени ми реактора 9 и частью обмотки 8, По окончании коммутации двунаправленный ключ 1 запираетс  и ток обмотки 8 проходит через двунаправленный тиристорный ключ 2, соединенный подвижным контактом 6 с вторым выводом обмотки 8, Напр жение на нагрузке повышаетс  пропорционально уменьшению числа витков между первыми двум  выводами обмот- ки 8.

Команда Выше в момент времени t, поступает также в схему управлени  электромеханическим приводом 7, однако ввиду его большой инерции перемещение подвижного контакта 5 начинаетс  значительно позже переключени  двунаправленных тиристорных ключей 1 и 2 (момент времени t, фиг.2). В момент t электромеханический привод 7 переходит в новое фиксированное положение и обесточенный подвижный контакт 5 соедин ет вывод 3 с третьим выводом обмотки 8, При этом двунаправленный тиристорный ключ 1 включаетс  в ответвление повы щенного напр жени , а двунаправленны тиристорный ключ 2 - в ответвление пониженного напр жени  сети, в св зи с чем фазы коммутирующего напр жени  и jj и напр жени  сети и (интервал времени ) сдвигаютс  на 180 . Сдвигаютс  по фазе на 180° и сигналы с выходов 20, 21 индикатора 11 относительно сигналов с выходов 18, 19 индикатора 10 (интервал времени t4 - t g), в св зи с чем выходные сигналы элементов И-НЕ 53, 54 индикатора 12 равны соответственно О и 1, а сигналы с выходов 22, 23 переключают с  на противоположные. Эти сигналы, поступа  на входы логических элементов И 26, 27, переключают их в состо ние О. Следовательно выходной

0

5 0 5

0 Q г

0

сигнал логического элемента ИЛИ-Н : 30 принимает значение 1 (момент времени t., ), а логического элемента НЕ 31- значение О, Переключение 1К-триг- гера 32 происходит по первому счетному импульсу с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 29 перед переходом напр жени  сети через нулевое значение (момент времени t ), при этом управл ющие импульсы снимаютс  с двунаправленного тиристорного ключа 2 и подаютс  на двунаправленный тиристорный ключ 1. В процессе коммутации двунаправленный тиристорный ключ 2 запираетс , а двунаправленный ключ 1 отпираетс , соедин   подвижный контакт 5 электромеханического привода 7 с третьим выводом обмотки 8. Напр жение «а на.грузке повышаетс  пропорционально уменьшению числа витков обмотки 8, а обесточенный подвижный контакт 6 подготавливаетс  к дальнейшему перемещению. Если команда Выше продолжает действовать, то выполн етс  дальнейшее перемещение электромеханическим приводом 7 его обесточенного подвижного контакта и соответствующее переключение двунаправленных ключей 1 и 2 при фиксированном положении избирател . При сн тии команды Выше электромеханический привод 7 останавливаетс  в фиксированном положении.

Рассмотрим процесс переключени  выводов обмотки 8 на понижение напр жени  нагрузки. В исходном положа- НИИ подвижный контакт 5 соединен с третьим выводом обмотки 8, двунаправленный ключ 1 отперт, а двунаправлен- ньм тиристорный ключ 2 заперт. Пусть в момент времени t по управл ющей цепи 25 поступает команда Нгоке. RS-триггер 28 блока 13 переключаетс  и формирует на пр мом выходе сигнал О, а на инверсном выходе - сигнал 1, которые поступают на вторые входы логических элементов И 26, 27 соответственно. На первые входы логических элементов И 26, 27 поступают сигналы О и 1 соответственно с выходов 22 и 23 индикатора 12 совпадени  знаков коммутирующего и сетевого напр жений (интервал времени ). При этом выходные сигналы логических элементов И 26, 27 равны О и 1 соответственно, логического элемента ИЛИ-НЕ 30 - О, логического элемента НЕ 31 - 1 (момент времени

tj). Так как последние два сигнала подаютс  на установочные входы IK- триггера 32 выбора ключей, он переключаетс  перед первым переходом че- рез нулевое значение напр жени  сети по синхроимпульсу с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 29 (момент времени t:,). При этом запираетс  формирователь 14 и запускаетс  форь}иро- ватель 15 (момент времени t). По окончании коммутации двунаправленный тиристорный ключ 1 запираетс  и раз- рьшает ток через подвижный контакт 5, а двунаправленный тиристорный ключ 2 отпираетс , соедин   подвижный контакт 6 с вторым выводом обмотки 8 трансформатора. Напр жение на нагрузке понижаетс  пропорционально увеличению числа витков на величину одной ступени обмотки 8. Команда Ниже в момент времени t.j поступает также в схему управлени  электромеханическим приводом 7 избирател , который начинает перемещать обесточенный под- вижный контакт 5 в первое положение. В момент времени t, электромеханический привод 7 возвращаетс  в начальное фиксированное положение, при этоМ тиристорный ключ 1 включаетс  в от- ветвление пониженного напр жени , а тиристорный ключ 2 - в ответвление повышенного напр жени . В этом положении избирател  сигналы коммутирующего напр жени  и напр жени  сети совпадают по фазе, выходные сигналы 59, 60 и 63, 64 индикаторов 11 и 12 (фиг.2) принимают начальные значени  выходные сигналы логических элементов И 26, 27 равны О, выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ

30- 1, логического элемента НЕ

31- О. IK - триггер 32 выбора ключей переключаетс  перед первым переходом через нулевое значение напр жени  сети по синхроимпульсу с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 29 (момент времени t ,„ ). При этом запираетс  формирователь 15 управл ющих импульсов двунаправленного тиристор- ного ключа 2 и запускаетс  формирователь 14 (момент времени t , ) . По окончании коммутации двунаправленный тиристорный ключ 2 запираетс , двунаправленный .тиристорный ключ 1 соедин ет подвижный контакт 5 с первым выводом обмотки 8. Напр жение на нагрузке понижаетс  пропорционально увеличению числа витков на величину ступени обмотки 8 трансформатора.

Общий диапазон регулировани  напр жени  задаетс  числом вьшодов обмотки трансформатора 8, а точность регулировани  - величиной напр жени  одной ступени.

5в

57

TJ

t« is tt и t

Ф148-2

h in

Claims (3)

1. РЕГУЛИРУЕМЫЙ. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ, содержащий два двунаправленных тиристорных ключа, связанные первыми силовыми выводами через соответствующие подвижные контакты коммутатора с выводами обмотки силового трансформатора, крайний вывод которого соединен с одним из выводов для подключения сети, другой вывод для подключения которой связан с вторыми силовыми выводами двунаправленных тиристорных ключей, индикатор знака напряжения сети, входы которого соединены с выводами для подключения сети, блок синхронизации, включающий два логических элемента И и триггер выбора ключей, входы блока синхронизации соединены с выходом индикатора знака напряжения сети и с управляющими цепями Выше, Ниже, а выходы - с соответствующими формирователями управляющих импульсов двунаправленных тиристорных ключей, о т личающи.йся тем, что, с целью расширения диапазона регулиро+вания, в него введены индикатор знака коьвчутирующего напряжения с выходами положительного и отрицательного знаков, входы которого подключены к первым выводам двунаправленных тиристорных ключей, индикатор совпадения знаков коммутирующего и сетевого напряжений с выходами одноименных и разноименных знаков, входы которого соединены с выходами индикаторов знака напряжения сети и коммутирующего напряжения, а· выходы - с первыми входами логических элементов И блока синхронизации, кроме того, в блок синхронизации введен триггер переключения команд, входы которого соединены с управляющими цепями Выше, Ниже, а выходы -с вторыми входами логических элементов И. первый логический элемент ИЛИ-НЕ, входы ко— торого соединены с выходами индикатора знака напряжения сети, а выходы со счетным входом триггера выбора ключей, второй элемент ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с выходами элементов И, а выход - с одним установочным входом триггера выбора ключей и через введенный элемент НЕ - с другим установочным входом этого триггера.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что индикатор знака коммутирующего напряжения содержит трансформатор, выводы первичной обмотки которого формируют его входные выводы, диодные ограничители положительной и отрицательной полуволн коммутирующего напряжения, входы которых соединены с вторичной обмоткой трансформатора, последовательно <,., S U <„,1388972 включенные транзисторные ключи и элементы НЕ, которые соединены с выходами диодных ограничителей и образуют выходы положительного и отрицательного знаков индикатора знака коммутирующего напряжения.

3, Преобразователь по п.1, о тл и чающийся тем, что индикатор совпадения знаков коммутирующего и сетевого напряжений содержит шесть элементов И-НЕ и триггер, причем входы первого элемента И-НЕ соединены с выходами положительных знаков индикатора, знака напряжения сети и индикатора знака коммутирующего напряжения, входы второго элемента И-НЕ - с выходами отрицательных знаков индикатора знака напряжения сети и индикатора знака коммутирующего напряжения, входы третьего элемента И-НЕ - с выходами положительного знака Индикатора напряжения сети и выходом отрицательного знака индикатора коммутирующего напряжения, входы четвертого элемента И-НЕ - с выходами отрицательного знака индикатора напряжения сети и выходом положительного, знака индикатора коммутирующего напряжения, входы пятого элемента И-НЕ - с выходами первого и второго элементов, входы шестого элемента И-НЕ - с выходами третьего и четвертого элементов, а выходы пятого и шестого элементов с входами триггера, образующего вза· имоинверсные выходы одноименных и разноименных знаков коммутирующего и сетевого напряжений.