Трансформаторно-тиристорнелй регулятор напряжения

Трансформаторно-тиристорнелй регулятор напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к bBT. санд-ву— (22) Заявлено 190776 (21) 2386723/24-07 (5 )М (Л.

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф.

1

-.Ф; с присоединением заявки ¹ 2391529/24-07 (23) Приоритет

Опубликовано 300481. Бюллетень Н9 16

Дата опубликования описания 30.04.81

Н 02 М 5/10Ф

G 05 F 1/14

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 316. .722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

М.А.Горюнов, В.М.Киселев, Б.Н.Сергееиков и М.A. Ñåðèõèí с ..

/ " ", °, . . Э

„/ с, Московский ордена Ленина энергетический институт (7! ) Заявитель (54) ТРАНСФОРМАТОРНО-THPHCTOPHUA РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к технике стабилизации и регулирования напряжения переменного тока.

Известны трансформаторно-тиристорные регуляторы напряжения, в которых изменение выходного напряжения осуществляется многократным в течение полупериода изменением между интервалами включения большого и меньшего коэффициента трансформации (11, 2) и 3) .

Эти устройства имеют недостатки в виде значительного увеличения напряжения на коммутирующих элементах в процессе работы, большую расчетную мощность реактивных элементов и соответственно сниженную надежность регулятора.

Наиболее близким из известных к .предлагаемому является регулятор, состоящий из силового трансформатора двух выпрямительных мостов, подключенных к регулировочным ответвлениям обмоток, двух тиристоров, эашунтированных в обратном направлении диодами, включенных на выход выпрямительных мостов через разделитель,ные индуктивности,и L-С цепочек меж- ду катодами и анодами тиристоров (3)

В связи с возникновением в интервалах коммутации режимов короткого эаьыкания регулировочных обмоток и для ограничения токов короткого замыкания в цепи постоянного тока выпрямнтельных мостов включаются разделительные индуктивностн. Однако при данной схеме включения происходит значительное ухудшение энергетических показателей регулятора.

Это связано с большой величиной

"к 1й ж мощности " н1 " 4 . соответствующей энергии, эапасаемой в разделительных индуктивностях, которая зазатем переводится в. коммутирующие конденсаторы.

Кроме того, при требуемой величине индуктивности резко замедляется. коммутация тока в.регулировочных обмотках в процессе переключений, что резко ухудшает показатели регулятора.

Цель изобретения — уменьшение мощ25 ности коммутатора, улучшение энергетических показателей и повышение надежности работы регулятора.

Указанная цель достигается тем, что регулятор снабжен двумя инверто3Q рами, каждый из которых подключен к

826524 одной из двух групп дополнительных обмоток трансформатора и соединен последовательно с соответствующим из укаэанных тиристоров, причем разделительные индуктивности выполнены в виде четырех расположенных на одном сердечнике согласно включенных обмоток, две из которых соединены между катодными группаьм вентилей указанных мостов, а две другие — между анодными группами.

На чертеже приведена силовая часть схемы трансформаторно-тиристорного регулятора.

Регулятор состоит, из силового трансформатора 1, регулировочные отводы обмоток 2 и 3 которого соедине-, ны с выпрямительными мостами 4 и 5 двух обмоток 6, 7 и 8, 9 четырехсекционного дросселя 10, диодов 11, 12 емкосте : 13, 14, индуктивностей 15, 16, тиристоров 17, 18, зашунтировапных в обратном направлении диодамй

19, 20. Последовательно с каждым из тиристоров включены инверторы 21, 22, соединенные с отдельными обмотками

23, 24 силового трансформатора 1., Между анодами и катодами тиристоров

17, 18 включены коьмутирующие конденсаторы 25, 26 и индуктивности 27, 28.

Плавное регулирование действующего и среднего значения напряжения трансформатора в предлагаемом регуляторе достигается многократным изменением в пределах полупериода соотношения между интервалаьы включения большего и меньшего коэффициента трансформации. В пределах полупериода с высокой степенью равномерности и синхронизации по отношению к основной частоте подаются управляющие импульсы на тиристор 17, осуществляющий переключение на меньший коэффициент трансформации. Интервалы между двумя импульсами управления тиристора 17 образуют повторяющиеся циклы переключений регулировочных отводов трансформатора, начинающиеся с включения тиристора 17. В нормальном непрерывном процессе работы открытию тиристора 17 в начале данного цикла предшествует открытие тиристора 18 в пределах предыдущего цикла переключений. Прн открытии тиристора 17 в контуре коммутации, включающем конденсаторы 25, 26 и индуктивности

27, 28, начинается увеличение тока, обусловленное соотношением напряжений на конденсаторах и индуктивностей контура коммутации. Каждый из тиристоров зашунтирован в обратном направлении диодами 19, 20 для обес. печения независимости процесса коммутации от токов в обмотках трансформатора.

Во время интервала коммутации тиристоров регулировочные отводы трансформатора оказываются замкнуты- ми одновременно через оба выпрями" тельных моста 4 и 5.

Для ограничения скорости нарастания тока в контуре короткого заьыка° ния регулировочной обмотки тиристоры подключаются к выпрямительным мостам через обмотки 6-9 четырехсекционного дросселя 10. Полярности включения обмоток этого дросселя йоказаны на чертеже

Во время интервала короткого замыкания все секции дросселя в конту1ре выпрямительных мостов получаются включенными согласно, что сводит к минимуму нарастание дополнительного тока в регулировочиой обмотке трансформатора во время этого интервала.

В то же время при таком включении секции обмоток 6-9 перевод тока из контура одного выпрямительного моста в контур другого не связан с сущест2О венным изменением потокосцепления обмоток дросселя и та индуктивность, которая ограничивает в достаточной степени нарастание тока к.з. практически не задерживает процесс коммутации тока из контура одного выпрямительного моста в контур другого.

Благодаря этому коммутация основного тока наруэки между регулировочными .ответвлениями трансформатора оказывается не связанной с той относительно большой полной индуктивностью дросселя 10, которая необходима для ограничения контурного тока во время интервала короткого замыкания.

При этом в контур коммутации основного тока нагрузки между регулировочными отводами трансформатора входит относительно небольшая составляющая индуктивности дросселя 10,соответствующая индуктивностям рассея40 ния обмоток (6+7) и 9+9) этого дросселя.

В связи с тем, что во время интервала коммутации тиристоров контур коммутации.для остальных цепей получается короткозамкнутыи, происходит некоторое накопление энергии в четырехсекционном дросселе, существенно уменьшенном благодаря значительному ограничению нарастания тока за счет большого значения индуктивности для контуров постоянного тока при согласном намагничивании сердечника дросселя от токов всех четырех секций.

Однако без вывода этой энергии происходит быстрое насыщение сердечника дросселя и далее резкое увеличение напряжения на коьвлутирукиаих конденсаторах. Для предотвращения этих явлений последовательно с каждым иэ двух тиристоров 17, 18 включен инверторный преобразователь, соединенный с дополнительными обмотками силового трансформатора. В этом случае при переполяризации коммутирующих конденсаторов происходит соот826524 ветствукщий заряд конденсаторов 13, 14, которые затем разряжаются через, инверторы 21, 22. В зависимости от соотношения емкостей конденсаторов

13, 14 и 25, 26 можно устанавливать необходимый уровень максимального значения напряжения на конденсаторах 25, 26.

Мощность, инвертируемая иэ контура коммутации зависит прежде всего от времени выключения тиристоров, диапазона регулирования и частоты переключений. Для числа переключе- . ний порядка 10 в пределах полуперио1да 50 Гц и длительности интервалов короткого замыкания около 1000 мкс

Включение последовательно-с ти- . ристорами инверторных преобразовате-. 20 лей обеспечивает значительное повышение экономичности систеьи регулирования благодаря снижению суммарных потерь в переключаемом трансформато ре примерно в 2-3 раза. 25 формула изобретения

Трансформаторно-тирнсторный регулятор напряжения, состоящий иэ силового трансформатора, двух выпрямительных мостов, подключенных к регулировочным ответвлениям егo обмоток, двух тиристоров, зашунтированных в обратном направлении диодами, включенных на выход; выпрямительных мостов через разделительные индуктивности, и L-С цепочек между катодами и анодами тиристоров, о т л и ч а ив шийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей и повьвиния надежности, регулятор снабжен двумя инверторами, каждый из которых подключен к одной из двух групп дополнительных обмоток трансформатора и соединен последовательно с соответствующим из указанных тиристоров, причем разделительные индуктивносъи выполнены в виде четырех расположенных на одном.сердечнике согласно включенных обмоток, две из которых соединены между катодййьж группами вентилей указанных мостов, а две другие - между аноднымн группамн °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3596172, кл. 323-45, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 334562, кл. G 05 F 1/14, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

9 318137, кл. G 05 F 1/14, 1971.

826524 хо

Составитель Л.устинкина

Техред T.Ìàòo÷êà Корректор Н.Швыдкая

Редактор П.Макаревич

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2532/77 Тираж 730 Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5