SU1460754A1 - Устройство регулировани мощности конденсаторных батарей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  плавного регулировани  мощности компенсирующих конденсаторных батарей . Цель изобретени  - повышение степени синусоидальности тока конденсаторной батареи и питающего напр жени . С помощью управл емых дросселей 9 и 1й.и тиристорных полностью управл емых ключей 1-8 формируют две идентичные последовательности возрастающих и спадающих импульсов тока через дроссели 9 и 10 параллельных ветвей. В результате суммировани  этих токов получают ток конденсаторной батареи 11 синусоидальной формы. Изменение амплитуды тока конденсаторной батареи .осуществл етс  изменением значени  выходного напр жени  задающего генератора блока управлени . 3 ил. Ж (Л

Description

4ib О) О СП 4

Г 7

JJ иг.1

Изобретение отноритс  к электротехнике и может быть использовано дл  плавного регулировани  мощности компенсирующих конденсаторных батарей .

Цель изобретени  - повьппение степени синусоидальности тока конденсаторной батареи и питающего напр жени  путем непрерывно-импульсного регулировани .

На фиг.1 дана принципиальна  схем устройства регулировани ; на фиг.2 - схема блока управлени ; на фиг.З - -временна  диаграмма работы устройст- ва (указано напр жение на соответствующих элементах).

На фиг.1 обозначены полностью управл емые ключи, выполненные на тиристорах 1-8, управл емые дроссели 9 и 10, конденсаторна  батаре  11, измерители 12-14 тока и диоды 15-18.

На фиг.2 обозначены задающий генератор 19 синусоидального напр жени , синхронизированного сетью, двухполупернодные выпр мители 20 и 21, усилители 22 и 23 с различными коэффициентами усилени , ждущие мультивибраторы 24 и 25, устройства 26 и 27 дифференцировани , триггеры 28-30, блоки 31-34 сравнени , усилитель-ограничитель 35, ключи 36 и 37, усилители 38 и 39 мощности , логические элементы И 40-47, ждущие мультивибраторы 48-55, усилители 56-63 мо щности, импульсные трансформаторы 64-71 и ключи 72-87.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное задающее напр жение с выхода генератора 19 поступает на вход двухполупериодного выпр мител  20. Напр жение с выхода выпр мител  20 поступает на два усилител  22 и 23, а также на мультивибратор 24 контрол  перехода синусоидальной функции через нуль. Коэффициент усилени  усилител  22 меньше коэффициента усилени  усилител  23, в результате чего на выходе усилителей 22 и 23 создаютс  напр жени  Un, и Up одной формы, но. различной амплитуды. При переходе через нуль напр жени  задающего генератора 19 переменного тока запускаетс  ждущий мультивибратор 24, генерирующий импульс на запуск триггеров 28 и 29 с раздельными входами и расширител 

0

0

5

0

5

5

0

5

0

5

ми ИЛИ на входах. Выходное двухпо- лупериодное напр жение выпр мител  20 поступает на вход усилител  35, работающего в режиме ограничени  сигналов так, что на выходе этого усилител  -формируютс  из синусоидального , входного напр жени  импульсы пр моугольной формы посто нной аМпли- туды. Выходной сигнал триггера 28 поступает на первые входы логических .элементов И 40-42. При положительном полупериоде напр жени  задающего генератора выходной сигнал усилител  35 поступает на вторые входы логических элементов 40-42.

Наличие сигналов на обоих входах элементов И 40-42 приводит к по влению сигналов на их выходах. Выходными сигналами лоп ческих элементов 40-42 запускаютс  ждущие мультивибраторы 48, 50 и 52 соответственно . Выходные сигналы ждущих мультивибраторов усиливаютс  усилител ми 56, 58 и 60 мощности,нагруженными на первичные обмотки импульсных трансформаторов 64, 66 и 68. Импульсы положительной пол рности с вторичных обмоток импульсного трансформатора 66 поступают на управл ющий и главный входы ключей 76 и 77. На управл ющий вход тиристора 1 пололои- тельные импульсы поступают через открывшийс  ключ 77, а на управл ющий вход тиристора 3 - через открывшийс  ключ 76. Импульс положительной пол рности с выхода ключа 77 обеспечивает включение тиристора 1, а положительный импульс с выхода ключа 76 обеспечивает включение тиристора 3. Импульсы отрицательной пол рности с вторичных обмоток импульсных трансформаторов 64 и 67 поступают на управл ющий и главный входы ключей 72 и 73, 80 и 81. Импульсы отрицательной пол рности с выхода ключей 72, 73, 80 и 81, поступающие на управл ющие входы соответственно тиристоров 2 и 4, 5 и 7, предназначены дл  их запирани  и не могут вызвать их открыти . Сигнал с пр мого выхода триггера 29 поступает на управл ющий вход ключа 36, перевод  его во включенное состо ние. Под действием положительных импульсов на управл ющих входах тиристоры 1 и 3 переход т во включенное состо  - ние и по цепи:нулевой вывод сети переменного тока, конденсаторна 

батаре , измеритель 12 тока, диод 18, измеритель 13 тока, тиристор 3, управл емый дроссель 9, тиристор 1, диод 15, фаза А сети переменного тока начинает протекать ток.

Сигнал, пропорциональный току конденсаторной батареи i и до момента времени С, &t (фиг.З), где Д t - врем  задержки мультивибратор 25, равный ТОКУ i, первого управл емого дроссел , с преобразовател - 12 тока через двухполупериодный выпр митель 21 поступает на вход диф- ференцирующего устройства 26, выход которого соединен с первым входом устройства 31 суммировани . Б компараторе 31 сигнал, пропорциональный первой производной тока конденсаторной батареи, сравниваетс  с первой производной задающего сигнала с выхода усилител  23, прошедшего операцию дифференцировани  в дифференцирующем устройстве 27. Выходной сигнал компаратора 31, след щий за равенством производных тока конденсаторной батареи i. и задающего, синусоидального сигнала большей амплитуды Up, , через включенный ключ 36 поступает на усилитель 38 мощности, который управл ет реактивным сопротивлением дроссел  9 таким образом, что обеспечиваетс  синусоидальна  форма тока конденсаторной батареи на участке 0-t, (фиг.З). Одновременно передним фронтом выходного импульса ждущего мультивибратора 24 запускаетс  ждущий мультивибратор 25, создающий задержку времени и t ив момент t обеспечивающий запуск триг- гера 30 с расширителем ИЛИ на входе. Выходной сигнал триггера 30 поступает на первые входы логических элементов А4-46. Так как на вторых входах логических элементов 44-46 уже имелс  сигнал, поступивший с выхода двухполупериодного выпр мител  35, то на входах логических элементов 44-46 также по вл етс  сигнал. Выходными сигналами логических элементов 44-46 запускаютс  ждущие мультивибраторы 49, 51 и 53. Выходные сигналы ждущих мультивибраторов усиливаютс  соответственно усилител ми 57, 59 и 61 мощности, нагруженными на первичные обмотки импульсных трансформаторов 65, 67 .и 69. Импульсы отрицательной пол рности с вторичных обмоток импульсного транс4607344

форматора 67 поступают на управл ющий и главный входы ключей 78 и 79. Ключи 78 и 79 открываютс  и импульсы r.j отрицательной пол рности поступают на управл ющие входы тиристоров 1 и 3, вызыва  их закрытие.

Импульсы положительной пол рности со вторичных обмоток импульсного 10 трансформатора 65 поступают на упг равл ющий и главный входы ключей 74 и 75. На управл ющий вход тиристора

3положительньш импульс поступает через открывшийс  ключ 74, а на. уп15 равл ющий вход тиристора 4 - через открывшийс  ключ 75. Тиристоры 2 и

4переход т во включенное состо ние.

что приводит к спаду тока i, дрос20

3(:

40

45

сел  9 на участке t,-t,-B процессе уменьшени  энергии магнитного пол . Импульсы положительной пол рности со вторичных обмоток импульсного трансформатора 69 поступают на управл ющий и главный входы ключей 82 и 83. На управл ющий вход тиристора 5 положительный импульс поступает через открывшийс  ключ 83, а на управ. - ющий вход тиристора 7 - через открывшийс  ключ 82. Тиристоры 5 и 7 переход т во включенное состо ние, что приводит к возрастанию тока i дроссел  10 на участке в процессе увеличени , энергии магнитного пол .

Одновременно с переключением триггера 30 выходных импульсов ждущего мультивибратора 25 возвращаютс  в исходное состо ние триггеры 28 и 29. Выходными сигналами триггера 29 отключаетс  ключ 36, сигнал управлени  реактивным сопротивлением управл емого дроссел  прекращаетс  на входе усилител  38 мощности и возникает на входе усилител  39 мощности - начинаетс  процесс управлени  реактивным сопротивлением управл емого дроссел  10 в цепи тока

50

Процесс одновременного спада тока i, в результате открыти  тиристоров 2 и 4 и возрастани  тока i в результате открыти  тиристоров 5 и 7 контролируетс  выходным сигналом 55 компаратора 31 через ключ 36 и усилитель 38 мощности таким образом, что изменение тока конденсаторной батареи на участке , подчин етс  синусоидальному закону изменени  переменного напр жени  задающего генератора 19.

В компараторе 34 уменьшающийс  Ток i сравниваетс  с синусоидальны сигналом Uf, меньшего уровн , поступающим на вход компаратора с усилител  22. В момент t равенства указанных сигналов компаратор 34 переключает триггеры 28-30, обеспечива  повторное включение тиристоров 1 и 3 и отключение тиристоров 2,4 и 5,7 Одновременно выходной сигнал компаратора 34 поступает на второй вхо логического элемента 47, на первом входе которого уже имелс  сигнал с выхода усилител  35. Выходной сигнал логического элемента 47 по цепо ке из ждущего мультивибратора 55j усилител  .63 мощности, импульсного трансформатора 71 через ключи 86 и 87 включает положительным импульсом тиристоры 6 и 8. В процессе умень- щени  энергии магнитного пол  дроссел  10 ток i начинает падать, одновременно происходит процесс возрастани  тока i,, контролируемый сигналом с компаратора 31 через включенный ключ 37 и усилитель 39 мощности таким образом, что и на участке . (фиг.З) Ток конденсаторной батареи измен етс  по синусоидальному закону. В компараторе 33 уменьшающийс  ток i сравниваетс  с синусоидальным сигналом Ur, У меньшего уровн , поступающим на вхо компаратора после усилител  22. В момент t равенства указанных сигналов компаратор 33 переключает триггеры 28 и 29f а также триггер 30 в состо ние, обратное моменту времени обеспечива  включение тиристоро 4, 5. и 7 и отключение тиристоров 1 и 3, включение ключа 36 и отключение ключа 37. Одновременно выходной сигнал-компаратора 33 поступает на второй вход логического элемента 43, выходной сигнал которого по цепочке: ждущий мультивибратор 54, усилитель 62 мощности, импульсный трансформатор 70 и ключи 84 и 85 , отрицательным импульсом о тключае тиристоры 1 и 3. В результате ток дроссел  9 оп ть начинает падать, одновременно возрастает ток дроссел  10, контролируемый сигналом компаратора 31 через включенный ключ 36 и усилитель 38 мощности, таким образом, что и на участке ток

Ч

2 и

5

0

нагрузки измен етс  по синусоидальному закону. Далее дл  четных и нечетных моментов времени процессы р устройстве повтор ютс .

Аналогично положительному полупериоду тока конденсаторной батареи происход т процессы управлени  током и при отрицательном полупериоде синусоидального , напр жени  генератора 19, задающего ток отрицательного полупериода конденсаторной батареи. При этом в силовой части устройства включаютс  диоды 16 и 17 выпр мительного моста.

Дл  возможности получени  нулевого значени  тока конденсаторной батареи в конце каждого полупериода, на последнем интервале процесса управ0 лени  после момента времени t в некоторый момент времени t, очередность переключени  тиристоров нарушаетс  таким образом, что оба тока i, и i, спадают до нул . Наступление

5 момента t контролируетс  величиной и знаком первой производной тока конденсаторной батареи. С указанной целью выходной сигнал с дифференцирующего устройства 26 подаетс  на компаратор 32, где сравниваетс  в конце полупериода с некоторой опорной величиной напр жени  U , равного 90-95% максимального напр жени  дифференцирующего устройства 26, контролирующего скорость изменени  тока конденсаторной батареи. При равенстве сигналов на входе компаратор. 32 выдает сигнал, переключающий триггеры 28 и 30 в положение, обеспечивающее отключение тиристоров 1 и 3,

5и 7 и включение тиристоров 2 и 4,

6и 8 независимо от команд с компараторов 33 или 34 на их включение. Дл  получени  необходимого фазового сдвига между синусоидальным напр жением задающего генератора 19.и напр жением сети задающий генератор синхронизирован фазовым напр жением сети (например, фазы А).

Дл  изменени  амплиууды тока конденсаторной батареи измен етс  величина выходного синусоидального напр жени - генератора 19. Таким образом, создаетс  ток конденсаторной бата- g реи повьщ1енного качества, определ емый качеством напр жени  задающего генератора и не завис щий от качества напр жени  сети. Отклонение формы тока конденсаторной батареи от

5

0

5

0

синусоидальной практически не происходит благодар  непрерывному сложнию за первой производной тока конденсаторной батареи и компенсации возможных отклонений путем алгебраического суммировани  импульсов ток непр моугольной формы с нарастающим передним и спадающим задним фронтам и дополнительной коррекции формы тока конденсаторной батареи путем непрерывного изменени  реактивного соротивлени  управл емь1х дросселей.

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Устройство регулировани  мощности конденсаторных батарей, содержащее дроссели, тиристоры, диоды, измерители тока и блок управлени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  степени синусо 1даль- ности тока конденсаторной батареи и питающего напр жени  путем непрерью- ногимпульсного регулировани , оно выполнено в виде диодного однофазного выпр мительного моста, диагональ переменного тока которого через измеритель тока конденсаторной батареи и конденсаторную батарею подключена к выводам дл  подключени  к фазному и нулевому зажимам сети переменного тока, в диагональ посто нного тока диодного моста включены параллельно первой и второй цепи, кажда  из которых состоит из последовательно соединенных измерител  тока и диагона ги посто нного тока моста на полностью управл емых тиристорах , в диагональ переменного тока которого включен управл емый дроссель, при этом блок управлени  содержит задающий генератор синусоидального переменного напр жени  сети, два двухполупериодных выпр мител , два усилител  с различными коэффициентами усилени  в линейном режиме, один усилитель в режиме ограничени , два дифференцирующих устройства, -дес ть ждущих мулыивибраторов , четыре блока сравнени , три триггера, восемнадцать ключей, дес т усилителей мощности и восемь импульсных трансформаторов, причем выход задающего генератора соединен с входом первого двухполупериодного выпр мител , выход которого подключен к входам первого и второго усилителей , входу первого ждущего мульти10

   20

   25

   4607548

   вибратора и к входу усилител  в ре- жиме ограничени , выход первого усилител  с меньшим коэффициентом усилени  подключен к первым входам второго и третьего блоков сравнени ,, вторые входы которых подключены соответственно к выходам измерителей тока второго и первого управл емых дросселей, выход третьего блока сравнени  подключен к пррвьп пр мым входам первого и третьего триггеров, первому инверсному входу второго триггера и к первому входу восьмого 15 логического элемента И, выход второго блока сравнени  подключен к первым инверсным входам первого и третьего триггеров, первому пр мому входу второго триггера и первому входу седьмого логического элемента И, выход второго усилител  с большим коэффициентом усилени  через первое дифференцирующее устройство подключен к первому входу первого блока сравнени , к второму входу которого через второе дифференцирующее устройство и второй двухполупериодный выпр митель подключен выход измерител  тока конденсаторной батареи, выход первого блока сравнени  подключен к входам первого и второго ключей, на управл ющие входы которых поданы сигналы соответственно с пр мого и инверсного выходов третьего триггера, выход первого ждущего мультивибратора подключен к вторым пр мым входам первого и третьего триггеров и через второй ждущий мультивибратор - к второму пр мому входу второго триггера и вторым инверсным входам первого и третьего триггеров, выход второго дифференцирующего устройства подключен также к первому входу четвертого блока сравнени , на второй вход которого подан опорный сигнал, а его выход,соединен с третьим инверсным входом первого триггера и вторым инверсным входом второго триггера, выходы первого,и второго ключей подключены соответственно через первый и второй усилители мощности к управл ющим входам первого и второго управл емых дросселей , выход первого триггера сое- g динен с-первыми входами первого, второго и третьего логических элементов И, выход второго триггера соединен с первыми входами четвертого, п того и шестого логических элемен30

   35

   40

   45

   0

   Фие2

   k

   Uf3