Способ регулирования переменного напряжения Советский патент 1993 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при регулировании переменного напряжения.

Целью изобретения является повышение надежности как за счет применения ключей с естественной коммутацией, так и за счет исключения бросков тока намагничивания,

Поставленная цель достигается тем, что после выключения ключей предыдущей ступени регулирования естественным путем контролируют магнитный поток сердечника вольтодобавочного трансформатора и осуществляют включение следующей ступени регулирования в момент равенства этого потока установившемуся значению магнитного потока сердечника трансформатора при

включенных ключах следующей ступени регулирования.

В предложенном способе регулирования определяют магнитный поток сердечника трансформатора, который должен в нем установиться после включения следующей ступени регулирования (например - путем интегрирования того напряжения, которое должно подаваться на первичную обмотку трансформатора). Включение же ключей производят после запирания ключевых элементов предыдущей ступени в момент совпадения магнитного потока сердечника с установившимся его значением после переключения.

За счет того, что магнитный поток сердечника остается при этом в заранее рассчитанных пределах линейного участка

00 О

чэ XI

кривей намагничивания, избегается насыщение сердечника трансформатора после переключения. Это позволяет исключить броски тока намагничивания в его первичной обмотке..

В качестве примера выполнения данного способа приводится регулирование переменного напряжения при помощи двухобмоточного вольтодобавочного трансформатора 1 (фиг. 1). Такой трансформатор может иметь три ступени регулирования:

. 1. Вольтодобавка (+, Увых UBX) при замкнутых ключах 2, 3.

2. Закоротка (О, Увых UBx) при замкнутых ключах 3, 4 или 2, 5.

3. Вольтоотбавка (-, ивых UBX) при замкнутых ключах 4, 5.

На фиг. 2 представлены эпюры входного напряжения (фиг. 2а) и управляющих сигналов ключей (фиг. 26, г, е, з, к, м, о), а также магнитных потоков сердечника трансформатора для каждого из шести возможных вариантов переключения, при чисто активном характере нагрузки:

1. Переключение с режима вольтоотбав- ки в режим вольтодобавки (- фиг. 2в,

г

2. Обратный переход - с вольтодобавки

в вольтоотбавку (+ - фиг. , е).

3. 4. Переходы в режим закоротки соответственно с вольтоотбавки (- - фиг. 2ж, з) и с режима вольтодобавки ( фиг. 2и, к).

5, 6. Переключение с режима закоротки соответственно в режим вольтодобавки (О - , фиг. 2л, м) и в вольтоотбавку (О , фиг, 2н, о).

Ток во вторичной и первичной обмотках, а также ключах, при активной нагрузке, совпадают по форме и фазе со входным напряжением (фиг, 2а). При снятии управляющего напряжения с ключей предыдущей ступени регулирования в момент времени ti (фиг. 2,6) при всех вариантах переключения, ключи предыдущих ступеней регулирования запрутся естественным путем в момент времени tz, соответствующий точке перехода тока через ноль. Магнитный поток, сердечника Фдо момента времени t2 определится напряжением, приложенным к первичной обмотке Wi трансформатора, а также направлением ее включения. Соответственно, до момента времени t2 на фиг. 2,8, ж показана сплошной линией форма магнитного потока сердечника при включении его в первоначальном состоянии в режиме вольтоотбавки, на фиг. 2,д, и - при режиме вольтодобавки и на фиг. 2,л, н, - при зако- ротке( ).

С момента запирания ключей предыдущей ступени регулирования tz и до момента времени tax напряжение UBX от первичной обмотки трансформатора отключено, а сердечник перемагничивается за счет тока, протекающего по его вторичной обмотке и нагрузке трансформатора, Так как номинальное напряжение вторичной обмотки вольтодобавочных трансформаторов обыч. но не превышает 10-20% значения UBx, то фаза магнитного потока при этом в основном совпадает с фазой тока нагрузки (это показано штрихпунктирной линией), а при ее активном характере также и с фазой входного напряжения.

В случаях, представленных на фиг. 2, в, ж, направление приложенное к обмотке Wa тока таково, что непосредственно после момента времени t2 происходит перемагничивание трансформатора в направлении уменьшения абсолютной величины магнитного потока, а в остальных случаях (фиг, 2, д, и, н) дополнительное намагничивание сердечника в сторону увеличения магнитного

потока до значения Фтах.

Установившийся магнитный поток Фу сердечника при включенных ключах следу- ° ющей ступени регулирования определится через вольтеекундную площадь напряжения, подключаемого к Wi. До момента времени г.вк форма установившегося магнитного потока Ф/ для переходов в вольтоотбавку (фиг. 2д, н) и вольтодобавку (фиг. 2в, л) показана штриховой линией. При

переходе в режим закоротки установившийся магнитный поток равен 0 и совпадает с осью времени t, т.к. напряжение на обмотках Wi и Л/2 в режиме закоротки примерно равно нулю (фиг. 2ж, и),

Включение ключей следующей ступени регулирования производится в момент совпадения магнитного потока сердечника при всех разомкнутых ключах с определенным заранее установившимся магнитным потоком трансформатора следующей ступени регулирования.

Такой выбор момента включения заранее задает намагничивающую силу, определяемую подключаемым напряжением,

такую по направлению и величине, что магнитный поток в сердечнике после включения ключей требуемой ступени регулирования останется в пределах линейного участка кривой намагничивания. Это позволяет избежать бросков тока намагничивания в первичной обмотке трансформатора за счет ее низкого индуктивного сопротив ления, определяемого крутизной наклона участков этой кривой.

Таким образом, сплошной линией на фиг. 2в, д, ж; и, л, н показано изменение магнитного потока сердечника вольтодобавочного трансформатора при соответствующих переходах и выбранном предложенным способом времени 1ВК. Штрихпунктирной линией показано дальнейшее возможное изменение магнитного потока сердечника при всех разомкнутых ключах (дроссельный режим обмотки Wa).

Изложенный способ позволяет эффективно регулировать переменное напряжение за счет лучшей электромагнитной совместимости в переходных режимах, при минимальных габаритах сердечника регулирующего трансформатора.

Формула изобретения

Способ регулирования переменного напряжения путем переключения первичной

0

обмотки вольтодобавочного трансформатора на режим вольтодобавки, вольтоотбавки или закоротки, при котором выключение ключей осуществляется естественным путем, отличающийся тем. что. с целью повышения надежности за счет применения ключей с естественной коммутацией и исключения бросков тока намагничивания, после выключения ключей предыдущей ступени регулирования контролируют величину магнитного потока сердечника вольтодобавочного трансформатора и осуществляют включение ключей следующей ступени регулирования в момент равенства этого потока значению установившегося магнитного потока сердечника вольтодобавочного трансформатора при включенных ключах следующей ступени регулирования,

W2

7

Использование: изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике. Сущность изобретения: при регулировании переменного напряжения путем переключения первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора на режим вольтодобавки, вольтоотбавки или закоротки, после выключения ключей предыдущей ступени регулирования контролируют величину магнитного потока сердечника вольтодобавочного трансформатора и осуществляют включение ключей следующей ступени регулирования, в момент равенства этого потока значению установившегося магнитного потока сердечника вольтодобавочного трансформатора при включенных ключах следующей ступени регулирования. Такой способ управления позволяет повысить надежность за счет возможности применения ключей с естественной коммутацией и исключения бросков тока намагничивания. 2 ил. ел

Фиг.% (начало)

Фиг.2 (продолжение)