СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫМ КАНАЛОМ

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫМ КАНАЛОМ


RU (11) 2046529 (13) C1

(51) 6 H02M5/22, G05F1/24 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5061095/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.05.06 
(45) Опубликовано: 1995.10.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Жарский Б.К., Голубев В.В. Импульсное регулирование переменного напряжения. Киев, 1975, с.52. 2. Авторское свидетельство СССР N 589683, кл. G 05F 1/16, 1972. 
(71) Заявитель(и): Комсомольский-на-Амуре политехнический институт 
(72) Автор(ы): Климаш В.С. 
(73) Патентообладатель(и): Комсомольский-на-Амуре политехнический институт 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫМ КАНАЛОМ 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Сущность изобретения: предложен способ управления регулятором переменного напряжения с вольтодобавочным каналом, улучшающий энергетические показатели и упрощающий систему управления. В операции способа входят формирование двух последовательностей тактовых интервалов и внутри каждого тактового интервала формирование двух временных интервалов со взаимно изменяющейся длительностью. Временные интервалы первой последовательности задают замкнутое состояние ключей одной ветви мостового коммутатора, а временные интервалы второй последовательности замкнутое состояние ключей другой ветви мостового коммутатора. Достижение эффекта обусловлено тем, что задают длительность тактового интервала каждой последовательности, равной периоду напряжения сети, и в процессе изменения длительности временных интервалов производят смещение тактовых интервалов на 180°, а временные интервалы располагают симметрично относительно соответствующих точек перехода через ноль сетевого напряжения. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для регулирования или стабилизации переменного напряжения.

Известны способы импульсного регулирования переменного напряжения с опережающим или отстающим сдвигом первой гармоники выходного напряжения относительно напряжения сети [1] Способы основаны на формировании в каждый полупериод сетевого напряжения двух временных интервалов со взаимно изменяющимися длительностями, на одном из которых при помощи ключей закорачивают первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, а на другом подключают ее к сети, обеспечивая при этом согласное или встречное включение обмоток вольтодобавочного трансформатора.

К недостаткам способов следует отнести низкие энергетические показатели из-за высокой частоты переключения ключей и регулирование с искажением фазы первой гармоники выходного напряжения, а также относительную сложность системы управления из-за необходимости перераспределения управляющих импульсов с одних ключей на другие в конце каждого полупериода сетевого напряжения.

Наиболее близким у изобретению является способ управления регулятором переменного напряжения с вольтодобавочным каналом без сдвига первой гармоники [2] Суть способа состоит в изменении относительного времени шунтирования и подключения к сети первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, вторичная обмотка которого включена между входными и выходными выводами, за счет изменения длительности включенного состояния соответствующих ключей моста, в диагональ которого включена первичная обмотка, для чего формируют две последовательности тактовых интервалов с одинаковой длительностью, равной полупериоду напряжения сети, и внутри каждого тактового интервала образуют два временных интервала со взаимно изменяющимися длительностями, которыми задают длительность замкнутого состояния ключей моста и порядок их переключения, причем первым и вторым временными интервалами первой последовательности задают длительность замкнутого состояния ключей моста, которыми переключают начало первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора с фазы сети на нулевой провод, а первым и вторым временными интервалами второй последовательности задают длительность замкнутого состояния двух других ключей моста, которыми переключают конец первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора с фазы сети на нулевой провод, при этом временными интервалами одинаковой длительности первой и второй последовательностей задают длительность замкнутого состояния ключей противоположных плеч моста.

Недостатком способа является высокая частота переключения ключей вследствие равенства длительностей первого и второго тактовых интервалов полупериоду напряжения сети, что увеличивает коммутационные потери и усложняет систему управления.

Цель изобретения повышение энергетических показателей и упрощение устройства за счет снижения частоты переключения ключей при сохранении формы выходного напряжения и диапазона регулирования.

Цель достигается тем, что задают длительности тактовых интервалов двух последовательностей равными периоду напряжения сети, располагают последовательности относительно друг друга со сдвигом 180о, а относительно напряжения сети таким образом, что каждый временной интервал каждой последовательности расположен симметрично относительно соответствующей точки перехода через ноль сетевого напряжения.

На фиг. 1 приведены временные диаграммы, поясняющие алгоритм управления ключами и принцип регулирования переменного напряжения; на фиг.2 изображена функциональная схема устройства до уровня известных элементов, реализующая операции способа; на фиг.3 диаграмма работы системы управления.

На фиг. 1 U1 и U2 напряжения сети и нагрузки, U2(+) U1(1+Kт ) и U2(-) U1(1-Kт)- напряжения нагрузки при работе способа в режиме вольтодобавки и вольтовычета соответственно, Кт коэффициент трансформации, Т1 2 -период напряжения сети, Тк1 и Тк2 тактовые интервалы первой и второй последовательностей, которые сдвинуты относительно друг друга на 180о и по длительности равны периоду напряжения сети Т1, -первый временной интервал тактового интервала Тк1 первой последовательности и он же второй временной интервал тактового интервала Тк2 второй последовательности, = 2 второй временной интервал тактового интервала Тк1 первой последовательности и он же первый временной интервал Тк2 второй последовательности, t1,t2,t3, t4, t5 интервалы замкнутого состояния ключей 1 и 4, 1 и 2, 2 и 3, 1 и 2, 1 и 4 соответственно за один период.

На фиг. 2 приведена схема одного из вариантов системы управления, реализующей предложенный способ. Она совмещена с силовой частью регулятора на ключах 1 4, обозначена номером 5 и включает в себя синхронизирующий трансформатор 6, дифференциаторы 7 и 8, компараторы 9 и 10, выходные каскады 11 14.

Временными диаграммами (фиг.3) поясняется работа системы 5 управления в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.1; Это диаграммы выходных сигналов элементов системы 5 управления, номера которых соответствует номерам указанных на фиг.2 элементов.

Рассмотрим принцип действия способа в течение одного периода напряжения сети (фиг. 1). Для этого разобьем период Т1 на пять временных интервалов t1-t5. На интервалах t2 и t4 (фиг.1а) ключи 1 и 2 (фиг.2) подключают первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора к сети, формируя на его вторичной обмотке положительную вольтодобавку "+" КтU1. Вольтодобавочный трансформатор, суммируя эту вольтодобавку с напряжением сети, обуславливает на нагрузке напряжение U2(+) (1+Kт)U1. На интервалах t1 и t5 (фиг.1а,б) ключами 1 и 4 и интервале t3 ключами 2 и 3 (фиг.2) закорачивают первичную обмотку трансформатора, прикладывая к нагрузке напряжение сети U2 U1. В последующие периоды напряжения сети интервалы замкнутого состояния ключей повторяются.

Изменением длительности временных интервалов и = 2 внутри тактовых интервалов Тк1 и Тк2, смещенных относительно друг друга на 180о, осуществляется регулирование напряжения нагрузки U2 вверх (фиг.1а) и вниз (фиг.1б) относительно напряжения сети U1.

В процессе плавного изменения от нуля до 2 рад и соответствующего изменения от 2 до 0 рад внутри каждого тактового интервала Тк1 и Тк2 (Тк1 Тк2 Т1+ ) напряжение нагрузки U2 плавно регулируется в диапазоне от U1(1-Кт) до U1(1+Кт). В частности, при рад напряжение на нагрузке равно напряжению сети U2 U1. При = 0, и 2 рад напряжение нагрузки имеет синусоидальную форму.

Система 5 управления регулятором (фиг.2) работает следующим образом.

На первичную обмотку синхронизирующего трансформатора 6 подается синусоидальное напряжение сети U1. С вторичных обмоток снимаются два уменьшенных напряжения, одно из которых совпадает по фазе с напряжением сети, а другое находится с ним в противофазе. После смещения этих напряжения на 90о при помощи, например, дифференциаторов 7 и 8 получают положительное и отрицательное косинусоидальные напряжения, которые являются опорными сигналами (на фиг. 3 сигналы 7 и 8). Компараторы 9 и 10, сравнивая опорные напряжения 7, 8 (фиг. 3) с напряжением управления Uу, на своих выходных зажимах формируют двухполярные прямоугольные импульсы (фиг.3, импульсы 9 и 10), длительности которых определяются точками пересечения опорных напряжений "+" dU1/dt и "-" dU1/dt с напряжением управления Uу и соответствуют временным интервалам первой и второй последовательностей. При этом для любого значения Uу длительности тактовых интервалов этих двух последовательностей равны периоду напряжения сети (Т1 Tк1 Тк2 + ). В процессе управления тактовые интервалы Тк1 и Тк2 так же, как и опорные напряжения, сдвинуты относительно друг друга на 180о. При изменении сигнала управления производится взаимное и встречное изменение длительностей временных интервалов и каждой последовательности и симметричное формирование временных интервалов первой и второй последовательностей относительно точек напряжения сети через ноль, при котором отсутствует сдвиг фазы первой гармоники выходного напряжения регулятора.

Выходные пачки импульсов 11 14 для тиристорных ключей (или длинные импульсы для транзисторных ключей) с длительностями и приведены в нижней части диаграммы (фиг.3). Они также симметричны относительно точек перехода напряжения сети через ноль и согласуются с предложенным на фиг.1 алгоритмом управления ключами 1 4 регулятора.

При изменении напряжения управления в области отрицательных значений Uу < < 0 (фиг.1 а и 3) напряжение U2 регулируется от U1(1+Кт) до U1, а в области положительных значений Uу > 0 (фиг.1 б) от U1 до U1(1- Кт).

Реализация предложенного способа может быть выполнена на серийных элементах, что указывает на готовность электротехнической промышленности к производству энергоэффективного средства повышения качества электроэнергии. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫМ КАНАЛОМ, выполненным в виде моста на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью и вольтодобавочного трансформатора с первичной обмоткой в диагонали этого моста, по которому изменяют относительное время шунтирования первичной обмотки ключами моста и подключения обмотки к сети, для чего формируют две последовательности тактовых интервалов с одинаковой длительностью и внутри каждого тактового интервала формируют два временных интервала с одинаково взаимно изменяющейся длительностью, при этом временные интервалы одинаковой длительности разных последовательностей соответствуют включенному состоянию ключей противоположных плеч моста, а временные интервалы одной последовательности включенному состоянию смежных плеч моста, связанных с одним и тем же выводом первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, отличающийся тем, что задают длительность тактовых интервалов двух последовательностей равными периоду напряжения сети, при этом последовательности формируют сдвинутыми друг относительно друга на 180o и расположенными относительно напряжения сети так, что каждый временной интервал каждой из последовательностей расположен симметрично относительно соответствующей точки перехода через "ноль" сетевого напряжения.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru