SU922995A1

SU922995A1 - Ac voltage regulator control device

Info

Publication number: SU922995A1
Application number: SU802943187A
Authority: SU
Inventors: Leonid P Dmitrenko; Pavel V Olejnik; Konstantin I Lutaev
Original assignee: Vni Kt I Mashinam Dlya Komplek
Priority date: 1980-06-23
Filing date: 1980-06-23
Publication date: 1982-04-23

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для измене- , ния напряжения на подключаемой, преимущественно к трехфазной сети переменного напряжения, нагрузки.The invention relates to electrical engineering and is intended to change the voltage on the connected, mainly to a three-phase network of alternating voltage, load.

Известно устройство управления регулятором напряжения, содержащее трансформаторы питания, первичные обмотки которых подключены к сети переменного тока, а к вторичным обмоткам которых через выпрямительные мосты и резисторы подключены стабилитроны, параллельно которым подсоединены базы однопереходных транзисторов с времязадающими конденсаторами в цепях эмиттеров, тиристоры,* импульсные трансформаторы, и источник питания постоянного тока [1].A device for controlling a voltage regulator is known, which contains power transformers whose primary windings are connected to an alternating current network, and zener diodes are connected to their secondary windings through rectifier bridges and resistors, parallel to which are connected single-junction transistor bases with time-varying capacitors in the emitter circuits, thyristors, * pulse transformers , and a DC power supply [1].

Однако известное устройство не обеспечивает надежное управление трехфазной нагрузки при ее питании от трехпроводной системы без нейтрали, т.е. без нулевого провода, например, при подключении к регуля, 2 тору в качестве нагрузки электродви-¹гателей с внутренним соединением об-; моток в звезду.However, the known device does not provide reliable control of the three-phase load when it is powered from a three-wire system without neutral, i.e. without a neutral wire, for example, when connected to a regulator, 2 torus as a load of electric motors ¹ with internal connection; skein in the star.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления регулятором переменного напряжения, содержащее источник питания, образованный трансформатором, первичная обмотка которого подключена к выводам для подключения к сети, стабилитроном, подключенным через выпрямительный мост и резистор к вторичной обмотке трансформатора, релаксационный генератор на основе однопереходного транзистора, вход которого подключен к источнику управляющего напряжения, а выходная цепь шунтирует цепь управления тиристора, два диода, два конденсатора, два резистора и два формирователя выходных импульсов, выходную цепь каждого из которых образует выходная обмотка импульсного трансфор матора И.Closest to the proposed is a control device for an AC voltage regulator, containing a power source formed by a transformer, the primary winding of which is connected to the terminals for connection to the network, a zener diode connected through a rectifier bridge and a resistor to the secondary winding of the transformer, a relaxation generator based on a single-junction transistor, input which is connected to the control voltage source, and the output circuit shunts the thyristor control circuit, two diodes, two condensate pa, two resistors and two output pulse shaper, the output circuit of each of which forms the output winding of the pulse Transfrm Matora I.

з 922995 4S 922995 4

Однако известное устройство не ,. обеспечивает надежное регулирование напряжения на индуктивной нагрузке сравнительно малой мощности. Это связано с тем, что при малых значе- 5 ниях тока индуктивной нагрузки для надежного самоудерживания силовых тиристоров каждый полупериод необходимо формировать импульсы управления длительностью не менее 1 мс.ю Такое увеличение длительности импульса управления в известном регуляторе связано с увеличением емкостей, установленных в цепях первичных обмоток импульсных трансформа- ,5 торов, и мощностей, выделяемых в их зарядных резисторах, что значительно увеличивает габариты регулятора и снижает надежность работы.However, the known device is not,. provides reliable voltage regulation at an inductive load of relatively low power. This is due to the fact that, at low values of the inductive load current, for reliable self-retention of power thyristors, each half-period requires the formation of control pulses with a duration of at least 1 ms. pulse transformer windings, 5 tori, and powers allocated in their charging resistors, which significantly increases the size of the regulator and reduces the reliability of operation.

Цель изобретения - повышение на- 20 дежности работы.The purpose of the invention is to increase the reliability of operation.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве каждый из формирователей выходных импуПьсов выполнен в виде блокинг-генератора на транзис-25 торе первичной и дополнительной обмотках импульсного трансформатора,, при этом выход релаксационного генератора соединен с входом каждого из блокинг-генераторов через соответст- зо вующую цепь из последовательно соединенных диода и конденсатора, общая точка которых соединена через резистор с соответствующим выводом вторичной обмотки трансформатора. ₃₅ This goal is achieved by the fact that in the device each of the output impulse generators is made in the form of a blocking generator at the transformer-25 of the primary and additional windings of the pulse transformer, while the output of the relaxation generator is connected to the input of each of the blocking generators through the corresponding a chain of diode and capacitor connected in series, the common point of which is connected through a resistor to the corresponding terminal of the secondary winding of the transformer. ₃₅

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства при ег*о использовании для управления регулятором трехфазного напряжения.The drawing shows a diagram of the proposed device when it is * about using three-phase voltage to control the regulator.

Схема включает силовые тиристоры ₄₀1-6, через которые к трехфазной сети переменного тока (клеммы 7~9) подсоединены нагрузка, трехфазный трансформатор 10, три однотипные ячейки- 1113 устройства управления регулятора- ₄₅ми переменного напряжения (тиристорами 1-6), источник питания постоянного напряжения, состоящий из выпрямительного моста 14, разделительного диода 15 и конденсатора 16 фильтра, и источник управляющего постоянного напряжения, образованный потенциометром 17. Каждая из ячеек 11-13 состоит из выпрямительного моста 14, стабилитрона 18, однопереходного тран-~ зистора 19, верхняя база которого подключена к подвижному выводу подстроечного потенциометра 20, а нижняя база через резистор 21 соединена 'с управляющим электродом тиристора 22 и через резистор 23 соединена с диодами 24 и 25 потенциально-импульсных ключей, которые включают в себя также резисторы 26 и 27 и конденсаторы 28 и 29. Эмиттер однопереходного транзистора 19 подключен через резистор 30 к регулируемому источнику управляющего напряжения - потенциометру' 17 и к конденсатору 31, образующему с резистором 30 КС-контур.The circuit includes power thyristors ₄₀ 1-6, through which a load is connected to a three-phase AC network (terminals 7 ~ 9), a three-phase transformer 10, three cells of the same type - 1113 control devices for regulators, ₄₅ AC voltage (thyristors 1-6), the source DC voltage supply, consisting of a rectifier bridge 14, an isolation diode 15 and a filter capacitor 16, and a control DC voltage source formed by a potentiometer 17. Each of the cells 11-13 consists of a rectifier bridge 14, a zener diode 18, a single-pen a transistor 19, the upper base of which is connected to the movable terminal of the tuning potentiometer 20, and the lower base is connected through a resistor 21 to the control electrode of the thyristor 22 and through a resistor 23 is connected to the diodes 24 and 25 of the potential pulse switches, which include also resistors 26 and 27 and capacitors 28 and 29. The emitter of the single-junction transistor 19 is connected through a resistor 30 to an adjustable source of control voltage — a potentiometer '17 and to a capacitor 31, which forms a KS circuit with a resistor 30.

Элементы 19, 30, 31 и 23 формируют релаксационный генератор. Конденсаторы 28 и 29 потенциально-импульсных ключей соединены с базами транзисторов 32 и 33 блокинг-гёнераторов;К коллекторам транзисторов блокинг-генераторов и к источнику постоянного тока, составленному выпрямительным мостом 14, разделительным диодом 15 и конденсатором 16 фильтра, подсоединены входные обмотки импульсных трансформаторов 34 и 35, зашунтированные диодами 36 и, 37. Выходные обмотки импульсных трансформаторов 34 и 35 ячейки 11 через диоды 38-41 соответственно подключены.к промежуткам управляющие электроды-катоды тиристоров 1, 4, 2, 3· Клеммы 42-45 ячейки 12 подсоединены к переходам управляющие электроды-катоды тиристоров 3, 6, 4, 5, а клеммы 46-49 ячейки 13 соединены со входами тиристоров 5,2,6,1.Elements 19, 30, 31 and 23 form a relaxation generator. The capacitors 28 and 29 of the potential pulse switches are connected to the bases of the transistors 32 and 33 of the blocking generators; The input windings of the pulse transformers 34 are connected to the collectors of the transistors of the blocking generators and to the direct current source composed by the rectifier bridge 14, the isolation diode 15 and the filter capacitor 16 and 35, shunted by diodes 36 and 37. The output windings of pulse transformers 34 and 35 of cell 11 are connected through diodes 38-41 respectively. Control electrodes-cathodes of thyristors 1, 4, 2, 3 are connected to the gaps S 42-45 cells 12 are connected to the junctions control electrodes-cathodes of thyristors 3, 6, 4, 5, and terminals 46-49 of cell 13 are connected to the inputs of thyristors 5,2,6,1.

Регулятор трехфазного напряжения работает следующим образом.The three-phase voltage regulator operates as follows.

База однопереходного транзистора 19 питается напряжением приближающимся по форме к прямоугольному с удвоенной частотой сети. Для этого фазное напряжение подается на первичные обмотки трансформатора 10, обеспечивающего понижение напряжения сети, синхронизацию цепей управления с напряжением, подаваемым на силовые цепи тиристоров, и гальваническую развязку цепей управления. Со вторичных обмоток трехфазного трансформатора напряжение питания подается на соответствующую ячейку 11-13.The base of the single-junction transistor 19 is powered by a voltage approaching in shape to a square with a doubled frequency of the network. To do this, the phase voltage is supplied to the primary windings of the transformer 10, which provides a decrease in the network voltage, synchronization of the control circuits with the voltage supplied to the power circuits of the thyristors, and galvanic isolation of the control circuits. From the secondary windings of a three-phase transformer, the supply voltage is supplied to the corresponding cell 11-13.

Работают устройства управления тиристорами аналогично друг другу, поэтому достаточно рассмотреть работу ячейки 11.Thyristor control devices operate similarly to each other, so just consider the operation of cell 11.

С выпрямительного моста 14 через резистор напряжение подается на стабилитрон 18, формирующий напряжение трапецеидальной формы. К регулируемому источнику управляющего напряжения.From the rectifier bridge 14, a voltage is applied to the zener diode 18 through a resistor, forming a trapezoidal voltage. To an adjustable source of control voltage.

образованного потенциометром 17, подключен КС-контур 30 и 31. Когда конденсатор 31 КС-контура зарядится до напряжения отпирания рднопереходног’о транзистора Ϊ9, он разряжается ι 5 через эмиттер-базу этого, транзистора на резистор выходной цепи релаксационного генератора. На этом резисторе появится импульс напряжения, который с одной стороны,, через резистор Ю 21 поступает на управляющий электрод тиристора 22, включая его, а с другой стороны, через резистор 23 поступает на потенциально-импульсные ключи 24-29, соединенные с входами ,5 блокинг-генераторов на транзисторах 32 и 33.formed by potentiometer 17, the KS-circuit 30 and 31 are connected. When the capacitor 31 of the KS-circuit is charged to the unlock voltage of the transient transistor Ϊ9, it is discharged ι 5 through the emitter base of this transistor to the output circuit resistor of the relaxation generator. A voltage pulse will appear on this resistor, which, on the one hand, passes through the resistor Yu 21 to the control electrode of the thyristor 22, including it, and, on the other hand, through the resistor 23 it goes to potential pulse switches 24-29 connected to the inputs, 5 blocking generators on transistors 32 and 33.

Когда напряжение_опитания на выводе обмотки трансформатора 10, соединенном с резистором 26, имеет 20 положительную полярность, этим напряжением через резистор 26 заряжается конденсатор 28 по цепи базаэмиттер транзистора 32, эмиттер которого подсоединен к минусовому вы- 25 воду выпрямительного моста 14. Конденсатор 28 заряжается напряжением синусоидальной формы, которое по величине даже при малых углах формируемых импульсов намного превышает . 30 амплитуду импульсов, формируемых однопереходным транзистором 19. Диод 24 запирается напряжением на конденсаторе 28, поэтому импульс на вход блокинг-генератора на транзисторе 32 не проходит. Импульс тока, выделяемый на выходном резисторе релаксационного генератора, через резистор 23 в данный момент времени может пройти только через открытый диод 25 и _Аразряженный конденсатор 29- Этот импульс поступает на базу транзистора 33 и блокинг-генератор формирует импульсы прямоугольной формы и заданной длительности, необходимой для надежного открытия силовых тиристоров, коммутирующих индуктивную нагрузку.When the voltage _of the power windings on the output transformer 10 connected to the resistor 26, 20 has a positive polarity, this voltage is charged through resistor 26 a capacitor 28 to circuit bazaemitter transistor 32, the emitter of which is connected to the negative water 25 You are a rectifier bridge 14. The capacitor 28 is charged voltage sinusoidal shape, which in magnitude even at small angles of the generated pulses is much higher. 30, the amplitude of the pulses generated by the single-junction transistor 19. The diode 24 is locked by the voltage on the capacitor 28, so the pulse to the input of the blocking generator on the transistor 32 does not pass. The current pulse emitted at the output resistor of the relaxation generator, through the resistor 23 at a given time, can only pass through the open diode 25 and _A discharged capacitor 29. This pulse arrives at the base of the transistor 33 and the blocking generator generates pulses of a rectangular shape and a given duration required for reliable opening of power thyristors switching inductive load.

Одновременно с запуском блокинггенератора включается тиристор 22 и удерживается в открытом состоянии.до конца полупериода питающего напряжения, шунтируя стабилитрон 18. Это . не позволяет однопереходному транзистору 19 формировать в один полупериод напряжения питания несколько импульсов. В момент перехода питающего напряжения через нулевое значение тиристор 22 выключается, и через времязадающий резистор 30 вновь начинается заряд конденсатора 31. При положительном напряжении питающего напряжения на выводе обмотки трансформатора, соединенном с резистором 27, через резистор 27 заряжается конденсатор 29, запирая диод 25, а конденсатор 28 разряжается через резистор 26, открывая диод 24.Simultaneously with the start of the blocking generator, the thyristor 22 is turned on and held open. Until the end of the half-cycle of the supply voltage, bypassing the zener diode 18. This. does not allow a single-junction transistor 19 to form several pulses in one half-cycle of the supply voltage. At the moment the supply voltage passes through a zero value, the thyristor 22 is turned off, and the capacitor 31 starts charging again through the time-setting resistor 30. When the supply voltage is positive at the transformer winding terminal connected to the resistor 27, the capacitor 29 is charged through the resistor 27, locking the diode 25, and the capacitor 28 is discharged through the resistor 26, opening the diode 24.

Следующий импульс напряжения, выделяемый на выходном резисторе рег. лаксационного генератора, включает тиристор 22, и через открытый диод 24 запускает блокинг-генератор на . транзисторе 32, который формирует на выходе трансформатора 34 прямоугольные импульсы управления силовыми'тиристорами 2 и 3.The next voltage pulse allocated to the output resistor reg. of the oscillation generator, turns on the thyristor 22, and through the open diode 24 starts the blocking generator on. transistor 32, which generates rectangular pulses for controlling power thyristors 2 and 3 at the output of transformer 34.

Максимальный угол отпирания силовых тиристоров 1-6 будрт, тогда когда ползунок потенциометра 17 выведен вверх. В этом случае время заряда конденсатора 31 будет минимальным. Минимальный угол отпирания тиристоров 1-6 будет тогда,когда ползунок потенциометра 17 выведен вниз и время заряда конденсатора 31 приближается к времени полупериода напряжения питания. Для установки порога срабатывания транзистора 19 служит потенциометр 20.The maximum unlocking angle of power thyristors is 1-6 budt, then when the slider of the potentiometer 17 is brought up. In this case, the charge time of the capacitor 31 will be minimal. The minimum unlocking angle of thyristors 1-6 will be when the slider of the potentiometer 17 is brought down and the charge time of the capacitor 31 approaches the time of the half-cycle of the supply voltage. To set the threshold of the transistor 19 is a potentiometer 20.

Таким образом, введение в импульсные трансформаторы 34 и 35 дополнительных обмоток, а в цепи первичных обмоток этих трансформаторов транзисторов , соединенных совместно с дополнительными обмотками импульс,ных трансформаторов по схеме блокинггенератора, позволяет усилить'и сформировать импульсы управления требуемой амплитуды и длительности. Это обеспечивает устойчивое регулирование напряжения от минимального до максимального значения на выходе силового коммутатора, установленного в сети переменного напряжения.Thus, the introduction of additional windings into pulse transformers 34 and 35, and transistors connected to additional windings of pulse transformers in the blocking generator circuit in the primary winding circuits of these transformers, makes it possible to amplify and form control pulses of the required amplitude and duration. This provides stable voltage regulation from minimum to maximum values at the output of the power switch installed in the AC voltage network.

Подсоединение выходов однопереходных транзисторов 19 через диоды к точкам соединения резисторов 26 и . 2? и конденсаторов 28 и 29, которые подключены к базам транзисторов 32 <Connecting the outputs of single-junction transistors 19 through diodes to the connection points of the resistors 26 and. 2? and capacitors 28 and 29, which are connected to the bases of transistors 32 <

и 33 и подсоединение резисторов 26 и 27 к первым и вторым выводам вторичных обмоток трансформатора 10 источника питания позволяет одним генератором импульсов управлять двумя блокинг-генераторами, работающими синфазно с полярностью напряжения, подаваемого на аноды силовых тирис ⁷ торов 1-6. Это упрощает схему и ее настройку за счет снижения количества подстроечных резисторов.and 33 and the connection of resistors 26 and 27 to the first and second terminals of the secondary windings of the transformer 10 of the power source allows one pulse generator to control two blocking generators operating in phase with the voltage polarity applied to the anodes of power tiris ^{7 of} tori 1-6. This simplifies the circuit and its configuration by reducing the number of tuning resistors.

Регулятор напряжения характеризуется простотой схемы и надежностью 5 работы, что обеспечит ему широкое применение для регулирования напряжения в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.The voltage regulator is characterized by the simplicity of the circuit and the reliability of 5 work, which will provide it with wide application for regulating voltage in various industries and agriculture.

юYu

Claims

Claim

A control device for an AC voltage regulator containing 15 a power source formed by a transformer, the primary winding of which is connected to the terminals for connection to the network, a zener diode connected through a rectifier bridge 20 and a resistor to the secondary winding of the transformer, a relaxation generator based on a single-junction transistor, the input of which is connected to to the control voltage source, and the output circuit shunts the thyristor control circuit, two diodes, two capacitors, two resistors and two I output pulses, the output circuit of each of which forms the output winding of the pulse transformer, characterized in that, in order to increase reliability, each of the output pulse shapers is made in the form of a blocking generator on the transistor of the primary and additional windings of the pulse transformer, while the output of the relaxation generator connected to the input of each of the blocking generators through a corresponding circuit of series-connected diode and capacitor, the common point of which is connected through a resistor with the corresponding output of the secondary winding of the transformer.