РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1974 года по МПК G05F1/20 

Изобретение касается регулирования напряжения в сетях переменного тока и может быть использовано в разработке регулируемых источников питания.

Известны регуляторы переменного напряжения, содержащие в качестве регулирующего органа трансформатор, регулировочная обмотка которого разделена на секции с неравным количеством витков, тиристорные ключи в качестве коммутирующих элементов и диоды.

Однако такие устройства либо малонадежны и в них отсутствуют быстродействия, либо содержат большое количество полупроводниковых коммутирующих элементов и сложную схему управления.

В предложенном регуляторе каждая секция регулировочной обмотки разбита на две подсекции с одинаковым количеством витков, каждая из которых в свою очередь соединена последовательно с диодом и вместе с ним зашунтирована тиристором. Подсекции одной половины всех секций трансформатора с соответствующими диода.ми соединены последовательно и образуют одну из ветвей регулировочной обмотки трансформатора, в которой начала обмоток всех подсекций подключены к анодам соответствующих диодов, концы - к анодам соответствующих тиристоров, а подсекции другой половины подсекций с диодами

также соединены последовательно и образуют другую ветвь регулировочной обмотки, которая включена параллельно первой ветви и в которой начала обмоток подсекций соедииены с анодами соответствующих тиристоров, а концы - с анодами соответствующих диодов.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предложенного регулятора.

Исполнительный элемент состоит из автотрансформатора (трансформатора) 1 с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3 и двух параллельных ветвей последовательно

соединенных прогрессивных (в соответствии с двоичным кодом) вольтодобавочных секций, которые включены последовательно вторичной обмотке через полупериодные ключи 4 и 5. Одна ветвь предназначена для работы в положительный полупериод тока нагрузки, другая - в отрицательный. Полупериодные ключи 4, 5 состоят из последовательно соединенных диода и тиристора. Каждая вольтодобавочная секция состоит из параллельного соединения разрядной обмотки 6 с последовательно включенным запирающим диодом 7 и шунтирующего ключа 8. Все разрядные обмотки включены встречно по отнощению ко вторичной обмотке. Запирающие диоды 7 одпой ветви соединены со стороны выводов разрядных обмоток, согласных по отношению ко вторичной обмотке, другой ветви - со стороны встречных выводов, и обращены катодами к узлу параллельного соединения разрядной обмотки 6 с последовательно включенным запирающим диодом 7 и шунтирующего ключа 8 со стороны включения запирающего диода. К этому же узлу обращены катоды диода и тиристора шунтирующего ключа.

При наибольшем возможном напряжении сети из вторичного напряжения, возникающего на обмотках 2 и 3 автотрансформатора, вычитается сумма э.д.с. обмоток 6 всех секций исполнительного элемента. Э.д.с. всех обмоток должна быть такой, чтобы выходное напряжение на нагрузке 9.было бы равно номинальному. Для этого ключи 8 всех секций разомкнуты, т. е. тиристоры этих ключей заперты, а ток нагрузки протекает последовательно через все обмотки 6 и диоды 7 всех секций, причем в положительный полупериод, когда замкнут ключ 5 (т. е. открыт тиристор), он протекает по правой параллельной ветви, а в отрицательный полупериод, когда замкнут ключ 4 (т. е. открыт его тиристор), - по левой параллельной ветви.

При наименьшем возможном напряжении сети все ключи 8 замкнуты, т. е. их тиристоры открыты, и ток нагрузки протекает последовательно через все ключи 8 правой ветви в положительный полупериод и левой ветви - в отрицательный полупериод, минуя обмотки 6, э.д.с. которых в этом случае не вычитаются из напряжения обмоток 2 и 3. Э.д.с. обмотки 3 должна быть такой, чтобы напряжение на нагрузке оставалось номинальным с учетом падения напряжения на ключах.

При промежуточных значениях напряжения в сети попарно в левой и правой ветвях замыкается только часть ключей 8 с тем, чтобы напряжение на нагрузке оставалось равным номинальному с точностью до величины э.д.с. той пары обмоток 6, количество витков которой минимально. В зависимости от величины напряжения сети замкнутым может быть любое сочетание ключей 8. Для предотвращения короткого замыкания секций введены запирающие диоды 7, включенные так, что для тока в контуре 6-В-7 они заперты. Протеканию внутри секций токов короткого замыкания по часовой стрелке (при открытых тиристорах в ключах 8) препятствуют диоды, включенные последовательно с тиристорами в ключах 8. Эти же диоды предохраняют тиристоры от опасных напряжений, если в момент подачи на их управляющие электроды отпирающего импульса э.д.с. обмотки 6 окажется для тиристора обратной. Включение диода 7 потребовало выполнить вольтодобавочные секции в виде двух параллельных ветвей, чтобы диоды 7 правой ветви пропускали

ток нагрузки при разомкнутых ключах 8 в положительный полупериод вверх, а левой- в отрицательный полупериод вниз. С одной ветвью ток в нагрузке оказался бы однополупериодным выпрямленным.

Однако при таком выполнении вольтодобавочных ветвей в положительный полупериод напряжения сети возникал бы ток короткого замыкания, протекающий под действием суммы э.д.с. всех обмоток 6 отрицательной ветви за вычетом суммы э.д.с. обмоток положительной ветви, которые исключены из последовательной цепи включенными шунтирующими ключами, в направлении против часовой

стрелки по цепи: вниз по левой ветви и далее вверх по правой ветви, минуя исключенные обмотки через шунтирующие ключи, так как все диоды и часть тиристоров правой ветви для этого тока оказываются открытыми. Для

предотвращения этого тока правая и левая ветви включаются поочередно ключами 4 и 5 так, что один из тиристоров этих ключей всегда заперт. Таким образом, коэффициент трансформации трансформатора может изменяться с дискретностью, определяемой наименьшей обмоткой вольтодобавочных секций.

Предмет изобретения

Регулятор переменного напряжения, содержащий в качестве регулирующего органа

трансформатор, регулировочная обмотка которого разделена на секции с неравным количеством витков, тиристорные ключи в качестве коммутирующих элементов и диоды, о тличающийся тем, что, с целью повышения

надежности, быстродействия и сокращения количества элементов, каждая секция регулировочной обмотки разбита на две подсекции с одинаковым количеством витков, каждая из которых в свою очередь соединена последовательно с диодом и вместе с ним зашунтирована тиристором, причем подсекции одной половины всех секций трансформатора с соответствующими диодами соединены последовательно и образуют одну из ветвей

регулировочной обмотки трансформатора, в которой начала обмоток всех подсекций подключены к анодам соответствующих диодов, концы - к анодам соответствующих тиристоров, а подсекции другой половины подсекций с диодами также соединены последовательно и образуют другую ветвь регулировочной обмотки, которая включена параллельно первой ветви и в которой начала обмоток подсекций соединены с анодами соответствующих тиристоров, а концы - с анодами соответствующих диодов.