Тиристорно-трансформаторный регулятор переменного напряжения

Тиристорно-трансформаторный регулятор переменного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

asrovexoev csegerahsnsv

<и907519 (6I ) Дополнительное к авт. санд-ву (53 ) М. Кл.

GO5 F 1/44 (22) Заявлено 24.06.80 (21) 2943866/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23.02.82. бюллетень М 7

Дата опубликования описания 25.02.82

3ЪаударатаехыН комитат

СССР ав долли изо4ретекнй и открытий (53) ЛК621.316. . 7 22 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Меншиков, М. В. Гельман и Г. П. Дубовицкий

Челябинский политехнический институт им. Лени

ro комсомола (7l ) Заявитель (54) ТИРИСТОРНО-ТРАНСФОРМ АТОРН ЫЙ РЕГУЛ ЯТОР

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам регулирования переменного напряжения, а более конкретно — к тиристорным регуляторам переменного напряжения, и может быть использовано в устройствах, гце необхоаимо регулировать вторичное

S напряжение или ток, в частности в устрой. ствах цля испытания тиристоров и циоцов.

Известны импульсные тиристорнотрансформаторные регуляторы напряжения, то соцержащие трансформатор (возможно с отпайками на первичной стороне иля с плавным регулированием первичных витков) и тиристорные ключи (или оцин ключ). поцключаемые к первичной обмотке, приIS чем хотя бы оцин из этих ключей цвухполярный. Вторичная обмотка трансформатора поцключена к нагрузке. В цанных схемах регулирование напряжения на нагрузке осуществляется либо переключением отпаек, либо плавным -изменением первичных витков при включении тиристоров в точке естественной коммутации, а овин из гирисгоров цвухцолярногс ключа служит цля размагничивания серцечника трансформатора, намагниченного во время протекания тока в нагрузке. Размах ничивание осуществляется путем включения размагничиваюшего гиристора с опреаеленным углом запазцывания. Регулирование угла зажигания гиристоров в устройстве осуществляют в функции остаточной инцукции (11 .

Устройство имеет слецующие нецостатки: цля случая оцнополярной нагрузки количество элементов завышено; оно не обеспечивает правильное регулирование угла включения размагничивающего тиристора при колебаниях питающего напряжения и при переключениях первич ных витков трансформатора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тиристорно-трансформаторный регулятор переменного напряжения, соцержашнй трансформатор, вторичная обмотка которого через оцнополупериоцный выпрямитель соецннена с вхоцными вывоцвми, а первичная обмотка

3 9075 1 через исполнительный срган, выполненный в; виде опнополярного коммутатора и включенного встречно относительно него однополярного тиристоре, с еаинена с входным вывоцом,. цве формировнтеля импульсов, выход первого из которых связан с управляющим вывоцом коммутатора, а выхоа второго - с управляющим электроцом тиристора, интегратор и формирователь запускающих импульсов, (2) .

В этом устройстве при активно-индуктивном характере нагрузки возможно с противоэас, связь между величиной интегала тока нагрузки и величиной остаточной инцукции при колебаниях нагрузки и изме- нении количестве витков может быть нелинейной и неоднозначной. В этом случае устройство не может осуществлять правильное регулирование угла размагничивания серцечника трансформатора, что привоцит к одностороннему насыщению трансформатора и соответственно к увеличению потерь веса и габаритов трансфор м ат ора.

UeHbь изобретения — повышение КПД и уменьшение весо-габаритных 1оказателей.

Постевленная цель цостигается тем,,что трансформатор выполнен с цополнительной обмоткой, формирователем запускающих HMByrabcoB - в вице двоичного счетчика, каждый выхоц которого соецинен с соответствующим вхоцом элемента

И, вход соецинен с цругим вхоцом элемента И, а выхоц послецнего является

35 выхоцным выводом формирователя запускающих импульсов, и устройство снабжено двумя цополнительными элементами И, компаратором, цополнительным интегратором, элементом HE и источником

40 напряжения смешения, при этом вывоц цополнительной обмотки трансформаторе и выхоц оцного из дополнительных элементов Исвязены с вхоцом интегратора, выход которого соецинен с первым вхоцом компаратора, с вторым вхоцом ко45 торого связаны выхоцы цополнительного интегратора и источника напряжения смещения и выхоц которого соецинен с первым вхоцом другого аополнительного элемента И, к второму вхопу которого поцключен выхоц формирователя запускающих импульсов, е выхоц цругого цополнительного элемента И соецинен с вхоцом второго формирователя импульсов и с .оцним из вхоцов первого цополнительного элемента И, к второму вхоцу которого через элемент HE поцключен выход второго формирователя импульсов, вход

9 4 первого формирователя импульсов соединен с выводом дополнительной обмотки трансформатора, а вхоцы дополнительного интегратора и пвоичного счетчика связаны с выводами цля подключения синхронизируюшего напряжения.

На фиг. 1 представлена струтурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — петля цикла перемагничивания сердечника трансформатора, на фиг. 3— диаграммы, поясняющие работу устрой( ства.

Устройство содержит согласующий трансформа тор 1, вторична я обмотка к оторого через циоц 2 поцключена к нагрузке 3, а первичная — к сети через исполнительный орган, в GBHHQM случае соаержаший цвухполярный тиристорный ключ, состоящий из тиристора 4 и тиристоров

5 — 7. коммутатора, подключенных к отпайкам от витков первичной обмотки.

Д ополнительная обмотка через защитный резистор 8 подключена к входу интегратора 9, à abrxou его годключсн ко входу компаратора 10, ко второму входу которого поаключен выход пополнительного интегратора 11 и источника напряжения смещения О через защитный резистор 12.

Выход компаратора 10 поцключен к одному из входов логического элемента И

12, ко второму вхоау которого подключен выхоп многовхоаового логического элемента И 13 на выходы которого поданы выхоцные напряжения разрядов пвоичного счетчика 14 и вхоцное синхронизирующее напряжение через защитный диоц 15. Выхоц логического элемента

И 12 поцан на вхоц формирователя 16 импульсов, выхоц которого через усилитель 17 импульсов поцключен к цепи управления тиристора 4, Кроме того, выход формирователя 16 через элемент

НЕ 18 вместе с выхоцом логического элемента И 12 поцключен к вхоцу логического элемента И 19, выхоа которого через резистор 20. поцключен ко вхоцу интеграторе 9. Кроме того, напряжение дополнительной обмотки поцано на вход формирователя 21 импульсов, выхоц которого через усилитель 22 импульсов . поцключен к цепи управления тиристоров5 — 7 коммутатора.

Устройство работает слецуюшим обрезом.

Предположим, что цо начала процессов индукции в сердечнике равна +В, а напряжение на выходе интегратора 9 имеет какое-то положительное значение 09, соиндукции В(, при полном заполнении двоичного счетчика 14 процесс повторяется, Таким образом, в предлагаемой схеме регулятора напряжения осуществляется размагничивание серцечника согласующего трансформатора в функции остаточной инаукции, что позволяет иэбежа:ь дополнительного нагрева трансформатора, вызванного увеличением тока намагничивания при частичных насыщениях сердечника из-за колебаний нагру ки и напряжения сети, что, в конечном счете, позволяет повысить КПД и уменьшить габариты и вес трансформатора.

Формула изобретения

Тирис торно-тр ансформ а торный регулятор переменного напряжения, соцержаший трансформатор, вторичная обмотка которого через опнополупериопный выпрямитель соецинена с выхоаными вывоцами, а первичная обмотка через исполнительный орган, выполненный в вице оцнополярного коммутатора и включенного встречно относительно него ощ ополярного тиристора, соединена с выхоцным выводом, ава формирователя импульсов, выхоа первого из которых связан с управляюВ шим вывоцом коммутатора, а выход второго — c управляющим электродом тирисгора, интегратор и формирователь запускающих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и уменьшения весо-габаритных показателей, трансформатор выполнен с пополнительной обмоткой, формирователь запускающих импульсов — в виде двоичногосчетчика каждый выхоа которого соецинен с соответ» сгвуюшим BxoQoM элемента И, вхоц со» ецинен с другим входом элемента И, а выхоа послеанего является выходным вы воцом формирователя запускающих импульсов, .устройство также снабжено цвумя дополнительными элементами И, компаратором, цополнительным интегратором, элементом HE и источником напряжения смешения, при этом выход дополнительной обмотки трансформатора и выход опного из дополнительных элементов И связаны с вхоцом интегратора, выход которого соецинен с первым вхоцом компаратора, с вторым входом которого связаны выхоцы дополнительного интегратора и источника напряжения смешения и выхоц которого соединен с первым вхо». цом другого дополнительного элемента И, к второму вхоцу которого поцключен выход формирователя запускающих импуюъ55

5 9075 19 ответствующее :казанному значению инQyKllNH, "lac ToTB работы регулятора одре де ляется коли чес твом ра зр яаов пвоичного счетчика 14. HB выхоце 13 имеем прямоугольный импульс 0 цлительностью 5 в полпериоаа напряжения сети и с частотой поступления, равной частоте работы регулятора (фчг. 3) ° Н а выхоце ин тегр атора 11 — косинусоицальное напряжение

Ц<((фиг, 3), приподнятое на величину смешения. В момент, когпа напряжения

Ои и Оосравниваются (фиг. 3), выходное напряжение О ком пара тора 10 меняет знак, а на выхопе логического элемента 12 появляется напряжение, запускающее формирователь 16 импульсов. Выходной импульс усиливается и отпирает тиристор 4 с углом запазаывания с (фиг. 3). После отпирания тиристора 4 к первичной обмотке трансформатора 1 20 прикладывается напряжение (), и инцукция в сердечнике начинает уменьшаться от значения В цо нуля и далее в область отрицательных значений, С зацержкой на величину алительности им- 25 пульса формирователя 16 на выходе логического элемента 19 появляется напряжение, которое разряжает интегратор

9 по нуля. После изменения знака ЭДС трансформатора от его вторичной обмот- 5а ки за пускается формирователь 2 1 импульсов, и через усилитель импульсов

22 включает один из тиристоров 5 — 7, тиристор 4 запирается, а инцукция в серцечнике начинает нарастать от зна35 чения -В цо О и цалее в область положительных значений. В этот момент напряжение на выходе 12 становится равным О, так как исчезает импульс на выхопе 13, а интегратор 9 начинает о увеличивать выхоцное напряжение пропорционально инцукции в серпечнике.

Входным сигналом аля интегратора 9 служит напряжение на вторичной обмотке трансформатора 1, пропорциональное

ЭДС трансформатора. Достигнув значения В, инцукция начинает спадать. В момент времени, когца инцукция в сердечнике aocòигает значенияб, тиристор коммутатора отключается (в случае чис56 то активной нагрузки), и ЭДС трансформатора становится равйой нулю. Напряжение на выхопе интегратора 9 перестает изменяться, и, таким образом, схема возвращается в исхоцное состояние. На нагрузке сформирован импульс напряжения синусоипальной формы. На выходе интегратора 9 приложено напряжение, пропорциональное величине остаточной

9075 19 8 воцами цля поцклвчения синхрониэнрующего напряжения.

cos, а выхоц цругого цополнительного элемента И соецинен с вхоцом второго формирователя импульсов я с оцним из

sxnaoa первого цополнительного элемента

И, к второму вхоцу которого через элемент HE поцключен выхоц второго формирователя импульсов, вхоц первого формирователя импульсов соецинен с выхоцом цополнительной обмотки трансформатора, а вхоцы цополнительного интегра- t0 тора и цвончного счетчика связаны с выИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гельман М. B.. Лохов С. П. Тиристорные регуляторы переменного напряжения. М., "Энергия", 1975, с. 82, рис. Зl.

2. Авторское свицетельство СССР

М 448586, кл. Н 03 К 12/ОО, 1972.