УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1974 года по МПК G05F1/14 

1

Известны устройства для .регулирования переменного напряжения, садерл андне в качестве регулируюндего элемента трансформатор с Л отпайками .и .коммутирующие элементы, соединенные с отпайкалш. Однако для новышения точности ста билизации напряжения при возможных .колебаниях нитающего напряжения ,в шнроких пределах в схемы та.ких устройств нео:бходимо ввести большое число ключевых элементов, имеюпдих высокую установленную мощность и сложную систему управления.

В предлагаемом устройстве ком1мутирующие элементы объединены в k группы и подключены к отпайкам как .в первичной, так и во вторичной обмотках трансформатора, причем в нроцессе регулирования коммутируют одновременно по одному ключу в каждой группе.

Такое выполнение устройства позволяет упростить его схему и новысить эффективность процесса регулирования.

Для максимального использования -ключевых элементов одна из групп объединяет (/V - 3 (k-1) :ключей, а остальные - по три ключа, при этом общее число k групп выонрают равньш целой части отнощения

На чертеже показан один из вариантов выполнения описываемого устройства с двумя

группами ключей, одна из кот.орых расположена на первичной, а другая на нагрузочной обмотке трансформатора.

Первичная обмотка трансформатора имеет п отлаек в точках GI, 02 ... а„ и, соответственно,/ ключей К{, К2, Кз ..., Kl, а вторичная обмотка-т отпаек в точках 6i, 2, b,n и т ключей /(;, К, KZ ... К,- Каждой из п ситуаций в пер|Вичной цепи соответствует т положений вторичной цепи, или наоборот, каждой из т ситуаций .во вторичной цепи соответствует я положений первичной цепи, т. е. при общем количестве ключей N т + п возможное число переключений, определяющее точность стабилизации, равно р т-п.

В режиме стабилизации устройство работает следующим образом.

Бели допустимые отклонения выходного напряжения и уменьщения его от номинального значения О,, одинаковы,

Дб2 t/2 макс - 21, Uzn Лмин,(П

ТО переключенне отпаек должно осуществляться в следующем алгоритме. При минимальном ,входнОМ напряжении Ll „„„ t/i, включены ключи /(, и Km- При .в озрастанни напряжения t/i до величины (//, соответству /V 1 ющей достижению выходным напряжением верхнего допустимого предела ((Дн + At/2), происходит переключение лишь на вторичной стороне - ключ Km размыкается, ключ /(„-, замыкается, а выходное напряжение снова становится минимальным (t/2H-Af/2)- Даль.нейшее возрастание напряжения Ut до величины f/,, ЛрИ которой вновь f/2 t/2H+Af 2, (Приводит к то.му, что ключ Кт-1 раз,мыкается, а ключ К.,„-2 замыкается, вожращая напрям ение Uz -к уровню (Uz,,- Af/a)- При некотором значении входного напряжения f/i U происходит последнее переключение во .вторичной цепи - ключ К 2 размыкается, а ключ /СГ замыкается, чем завершается первый цикл переключений отпаек на вторичной стороне. П-р,и t/j в первичной цепи ключ KI размыкается, а ключ К замыкается, во вторичной цепи ключ /( Г размыкается, а ключ Кт замыкается. Увеличение напряжения Ui до величины при том же положении ключа Кi означает повторение цикла переключений отпаек во вторичной цени. Такое же повторение цикла переключений отпаек происходит при замкнутом положении каждого из п ключей на первичной стороне. Последнее переключение осуществляется при С/1 . В системе уравнений (2) имеется 2т-п уравнений и (тп - I + т + п) .неизвестных. Определив уровни входного напряжения, лри которых должно производиться переключение тпаек, ,,„ и,. и, 1 , Ц-, i-AL/; - и, и, - д и, ,H-f А УГи,п - д и., можно найти числа витков первичной и втоичной обмоток, на которых необходимо сделать отпайки.

и основное соотношение, связывающее днапазон изменения напряжения питалия и допустимое отклонение напряжения на на грузке.

1 + Л У

1

1 -

1-Д 1 1

откуда с учетом п N - т

Минимизируя это вьфажекие по т при Л const и Af/i const, находят, что наилучщей стабилизации соответствует равенство числа отпаек по первичной и вторичным сторонам трансформатора, т. е. когда т я Пр,и этом Полученные соотношения показывают, что допустимые диапазоны изменения .входного и выходного .напряжений в фассматриваемой схеме значительно выще, чем в известной, причем это преимущество наиболее существенно при реальных ч.ислах .ключевых элементов 6 Л 20, а число ключевых элементов для обеспечения тех же At/ и и возрастает с увеличением AL и уменьшением Af/. При уменьщении числа ключевых элементо1В, требуемого для получения данных At/ и At/2 существенно уменьщается их уста.нозленная .мощность. При .наличии не двух, а нескольких групп ключевых элементов, если эти группы -содержат, соответственно, hi, hz ... h, ... h «лючей, число р возможных уровней выходного 1на.пряжения при неизменной величине входного напряжения определяется про.иаведением чисел ключей в группах.

а общее число ключей - их суммой

N y, h:.

(10)

Для получения максимально возможной эффективности процесса регулирования при наличии Л ключей в каждой из (k-1) групп должно быть по три ключа, а в й-й группе - два, три или четыре ключа в общем случае (k-), т. е. число ключей (отпаек) необходимо выбирать равным целой части отноЛ 1 щепия , при этол величина р максимальна;

(-)|/V-3 (k-

(И)

р..

т. е. .каждая от.пайка (ключ) обеспечивает по20лучение в выходном напряжении

N

3 (k - )

3 1 N

25 уровней, отличающихся друг от друга на некоторую величину . Бели в соответствии с выражением (И) построить график р f(N), то кривая пройдет значительно Круче, чем в случае деления ключей (отпаек) на две группы, и несрав.ненно выше, чем при иопользо.вании регуляторов с одной группой отпаек по первичной или вторичной стороне трансформатора. Предмет изобретения 1. Устройство для регзлирования переменного напряжения, содержащее в качестве регулирующего элемента трансформатор с Л от/пайка-ми и .коммутирующие элементы, соединенные с отпайкам.и, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы и повыщения эффективнасти процесса регулирования, ко-ммутирующие элементы объединены в К группы и подключены к отпайкам как в первичной, так и вторичной обмотках трансформатора, причем в процессе регулирования коммутируют одновременно но одному ключу в каж.дои группе. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью .максимального использования ключевых элементов, одна из групп объединяет {N-3 (k-1) .ключей, а остальные - но три ключа, при этом общее число k трупп выN + б.ирают равным целой части отнощения ,

VituV