Стабилизатор переменного напряжения

Стабилизатор переменного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социа)мефтимесиих

Реслубаик

<11> 478289, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.04.73 (21) 1903018/24-7 (51) М. Кл. (05 f 1/2й с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров асер по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.316.722. .1 (088.8) Опубликовано 25.07.75.Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 21.07.75 (72) Авторы изобретения

В. А. Сучков и Ю. Н. Петров (71) Заявитель Горьковский политехнический институт им. А. А. Жданова. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1.

Изобретение относится к области вторичных источников электропитания, в частности к стабилизаторам переменного напря1кения.

Известно устройство для стабилизании 5 переменного напряжения, содержащее систему импульснол азового управления и регулирующий орган, выполненный в виде вольтодобавочного трансформатора, вторичная обмотка которого включается последова- 10 тельно с выходом, а первичная обмотка реверсируется четырьмя управляемыми ключами, выполненными на симисторах. Управление ключами осуществляется элементом управления, включенным на входе устройст 1б ва и следящим за величиной и знаком отклонения напряжения от номинальной величины

Однако при использовании такого устройства происходит нерациональный расход ак- 20 тивных материалов вольтодобавочного трансформатора, обусловленный неоптимальной схемой автотрансформатора в режиме вольтсъотбавки. Кроме того, при номинальном уров ие сетевого напряжения (когда все сими2 сторы заперты) .трансформатор переходит в дроссельный режим, характеризуемый перенапряжением на вторичной обмотке и, следовательно, на симисторах, а также значительным искажением формы кривой вы«одного напряжения. Этот недостаток в укаэанном регуляторе устраняют введением зазора в магнитопроводе трансформатора, а вто ведет к ухудшению энергетических показателей трансформатора. Недостатком устройства является также сокращение диапазона регулирования при наличии индуктивной составляющей в токе нагрузки.

Цель изобретения — уменьшение расхода активных материалов вольтодобавочного трансформатора, уменьшение нелинейных . искажений формы выходного напряжения, устранение перенапряжений на вторичной обмотке и на полулроводниковых управляемых ключах при номинальном уровне напряжения сети, расширение диапазона регулирования при наличии индуктивной составляющей в токе нагрузки.

Это в предлагаемом устройстве дости« гается подКлючением управляемого ключа, ) 478289

4 нальное напряжение сети) в начале положительного полупериода; напряжения (+ на зажиме 3 и "-" на зажиме 4) продолжают работу тих!исторы 7, 10 (см. фиг, 2 б), открытые в конце отрицательного

1О

3 соединяющего обмотки вольтодобавочного трансформатора и отпираемого в режиме вольтоотбавки, с сетевого зажима вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора на зажим со стороны нагрузки, а также изменением схемы управления полупро- . водниковыми ключами путем введения в систему импульсно-фазового управления дополнительного канала управления ключами.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема (силовая часть) тиристорного с габилизатора переменного напряжения; на фиг. 2 — кривые выходного напряжения с указанием. порядка очередности работы тиристоров для режимов работы врльтодобавочного трансформагора; закоротка«вольтодобавка" и ррльтоотбавказакоротка .

Тиристорный стабилизатор переменного напряжения содержит систему импульсно-фазового управления и регулирующий орган, представляющий собой вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка 1 которого подключена последовательно с нагрузкой 2 к входным зажимам 3 и 4 и питающей сети, а первичная обмотка 5 одним концом подсоединяется парой управляемых ключей на тиристорах 6, 7 и 8, 9 к тем же обоим входным зажимам устройства, а другим концом — парой управляемых ключей на тиристорах 10, 11 и 12, 13 к обоим зажимам нагрузки. Система импульсно-фазового управления (СИФУ) 14 путем подачи отпирающих импульсов на каждый тиристор обеспечивает работу стабилизатора во всех режимах в соответствии с уровнями сигналов датчиков напряжения 15 и тока 16, причем тиристоры

8, 9 и 10, 11 отпираются в течение каждого полупериода, что обеспечивается введением в СИФУ дополнительного канала управления.

Работа тиристорного стабилизатора переменного напряжения рассматривается при активно-индуктивной нагрузке.

При максимальном значении сетевого напряжения в соответстс с. акс вуюшнй полупериод напряжения включаются тиристоры 8, 11 или 9, 10, соединяющие обмотки вольтодобавочного трансформатора по оптимальной схеме понижающего автотрансформатора. Смена работающих тиристоров происходит в момент прохождения тока через нуль. К нагрузке в этом режиме приложено синусоидальное напряжение, равное разности напряжения питающей сети и э. д. с. вторичной обмотки.

При изменении напряжения сети в пределах U ) U< ) Ос Н0н ®с но номи смака С с. Нов с.нон

50 полупериода напряжения, а в начале, отрицательного полупериода напряжения ("+" на зажиме 4 и "- на зажиме 3) продолжают работать тиристоры 6, 11, открытые в конце положительного полупериода напряжения, так как при наличии индуктивной составляющей в токе нагрузки закрытие тиристорощ открытых в конце, например, отрицательного полупериода, не совпадает с окончанием полупериода нанряжения, а происходит несколько позднее.- При работе тиристоров 7, 1 0 (или 6, Х1) напряжение на нагрузке практически равно напряжению питающей сети, Включением с. регулируемым углом управления j зависящим от величины рассогласования х0=0 „О „о„(0< f -< Я ), где P — угол, соответствующий переходу тока нагрузки через нуль, тиристора 9 в положительный полупериод напряжения или тиристора 8 в отрицательный полупериод напряжения можно изменять момент запирания тиристора 7 в положительный полупериод напряжения или тиристора 6 в отрицательный полупериод напряжения. При включении в соответствующий полупериод тиристоров 9, 8 напряжение на агрузке равно разности напряжения питающей сети и э.д.с, вторичной обмотки. При прохождении тока через нуль тиристоры 9, 10 или 8, 11 запираются. В этот момент времени подаются управляющие импульсы на тиристоры 8, 11 в положительный полупернод напряжения и на тиристоры 9, 10 — в отрицательный полупериод напряжения. При этом напряжение на нагрузке (U ) имеег синусри.— вых дальную форму и равно разности напряжения . питающей сети и э. д. с. вторичной обмотки.

В момент времени, характеризуемый углом

d (P C(a % ), который зависит от ве- ., личины рассогласования LLU =Ц

Ьых Вых,но . в положительный полупериод напряжения включается тиристор 6, а в отрицательный — тиристор 7. Напряжение на нагрузке при этом равно напряжению сети.

При напряжении сети Ц =Ц в полос сноп жительный полупериод найряжения включаются тиристоры 6, 11, а в отрицательный полупериод — тиристоры 7, 10, соединяющие при этом обмотки вольтодобавочного трансформатора параллельно между собой.

Ток нагрузки разделится по этим параллельным ветвям обратно пропорционально числу витков обмоток. Напряжение на на478289 грузке при этом будет практйчески равно напряжению сети. Смена работающих тиристоров происходит в момент прохождения тока через нуль.

При изменении напряжения сети в пределах Uñ "Ñ>0 (0 — минимальное нас,нОи С с.мин с.иий пряжение сети) в начале положительного полупериода напряжения продолжают работу тиристоры 7, 12 (см, фиг. 2 a), открытые в конце отрицательного полупериода напряжения, а в начале отрицательного полупериода напряжения продолжают работать тиристоры 6; 13, открытые в конце положительного полупериода напряжения. При этом напряжение на нагрузке равно сумме напряжения питающей сети и э. д. с. вторичной обмотки. Включением- с регулируемым углом управления: $. зависящим от величины рассогласования Ь.Ц (О y P ), тиристора 10 в положительный полупериод напряжения и тиристора 11 в отрицательный можно изменять момент запирания тиристора 12 в положительный полупериод напряжения и тиристора 1 3 в отрицательный. При включении в соответствующий полупериод напряжения тиристора 10 или 11 напряжение на нагрузке равно практически напряжению сети. При прохождении тока через нуль тиристоры 7, 10 и 6, 11 в соответствующий полупериод напряжения запираются. В этот момент времени подаются управляющие импульсы на тиристоры

6, 11 в положительный полупериод напряжения и на тиристоры 7, 10 - в отрицательный. При этом напряжение на нагрузке практически будет равно напряжению сети. В момент времени, характеризуемый углом Gl, который зависит от величины рассогласования Ь Ц, включается тиристор 13 в положительный полупериод напряжения и тиристор 12 — в отрицательный.

К нагрузке в этом режиме будет приложено напряжение ступенчато-сйнусоидальной формы, так как первичная и вторичная обмотки вольтодобавочного трансформатора включаются по оптимальной схеме повышающего автотрансформатора.

При минимальном значении напряжения

u =u „„° ующий яС, С. МИН период напряжения включаются тиристоры

6, 13 и 7, 12, соединяющие обмотки вольтодобавочиого трансформатора по оггтимальной схеме повышающего автотраноформатора. Смена работающих тиристоров происходит в момент прохождения тока через нуль. К нагрузке в этом режиме приложено синусоидальное напряжение, равное сумме напряжения питающей сети и э. д.с. ð вторичной обмотки.

Таким образом, во всех режимах работы стабилизатора первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора или подключена к сети или закорочена вторичной об15 моткой, что исключает дроссельньй режим работы вольтодобаво нного; рапсформ атора и связанные с ним нежелательные явления.

Предмет изобретения

1. Стабилизатор переменного напряжения, содержащий систему импульсно-фазо25 вого управления и регулирующий орган, выполненный в .виде вольтодобавочного трансформатора, вторичная обмотка которого включена последовательно с выходом, а первичная - одним из выводов через

30 полупроводниковый управляемый ключ соединена с выводом вторичной обмотки, подключеннмм ко входному зажиму, и обоими выводами через другие ключи соединена с другим входным зажимом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения расхода активных материалов вольтодобавочного трансформатора, другие выводы обеих обмоток соединены через полупроводниковый управляемый ключ.

2. Стабилизатор по и. 1 о т л и и а° ° э ю шийся тем, что, с целью уменьшения искажений формы выходного напряжения,расширения диапазона регулирования и устранения перенапряжений на элементах рь45 гулирующего органа,в систему импульсно-фазового управления введен донолнительный канал управления ключами, осуществляющими переключение регулирующего органа по схеме понижающего трансформатора.

478289

КЛЮЧВНН

Мф724Ю

Фиг.2

Составитель

И. Широков

Редактор Техред Корректор

>.Загребельная И. Каранда шова Л.Брахнина

Заказ g МР Изд. М EV3 Тираж

8Г39

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 1)3035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24