Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1975 года по МПК G05F1/28 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области вторичных источников электропитания, в част. ности к стабилизаторам переменного напряжения.

Известно устрюйство для стабилизации переменного напряжения, содержащее сист&му импульсно-фазового управления и регулирующий орган, выполненный в виде вольтодобавочного трансформатора, вторичная обмотка которого включается последовательно с выходом, а первичная обмотка реверсируется четырьмя управляемыми ключами, выполненными на симисторах. Управление ключами осуществляется элементом управления, включенным на входе устройств. ва и следящим за величиной и знаком отклонения напряжения от номинальной величины.

Однако при использовании такого устройства происходит нерациональный расход активных материалов вольтодобавочного трансформатора, обусловленный неоптимальной схемой автотрансформатора в режиме вольтоотбавки. Кроме того, при номинальном уровне сетевого напряжения (когда все сими- .

сторы заперты) трансформатор переходит в дроссельный режим, характеризуемый перенапряжением на вторичной обмотке и, следовательно, на симисторах, а также значительным искажением формы кривой выходного напряжения. Этот недостаток в указанном регуляторе устраняют введением зазора в магнитопроводе трансформатора, а &ТО ведет к уз шиению энергетических показателей трансформатора. Недостатком устройства 5шляется также сокращение диапазона регулирования при наличии индуктивной составляющей в токе нагрузки.

Цель изобретения - уменьщение расхода активных материалов Ьоль то добавочного трансформатора, уменьще1те не/шнейных . искажений формы выходного напряжения, устранение перенапряжений на вторичной обмотке и на полупроводниковых управляемых ключах при номинальном уровне напряжения сети, расщирение диапазона ре1ули- рования при наличии индуктивной составляющей в токе на1рузки.

Это в предлагаемом устройстве достигается подключением управляемого ключа, | соединяющего обмотки вольтодобавочного трансформатора и отпираемого в режиме вольтоотбавки, с сетевого зажима вторичной обмотки вольтодобавочного трансформ тора на зажим со стороны нагрузки, а так же изменением схемы управления полупро- водниковыми ключами путем введения в си стему импульсно-фазовогхз управления дополнительного канала управления ключами. На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема (силовая часть) тиристорного стабилизатора переменного напряжения; на фиг. 2 - кривые вькодного напряжения с указанием порядка очередности работы тиристоров для режимов работы врльтодобавочного транрформатора: зако- ротка-вольтодобавка/ -и ;p j EbTOOT6aiBKaзакоротка. Тиристорный стабилизатор переменного напряжения содержит систему импульсно-фазового управления и регулирующий орган представляющий собой вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка 1 которого подключена последовательно с нагрузкой 2 к входным зажимам 3 и 4 и питающей сети, а первичная обмотка 5 одним концом подсоединяется парой управляемых ключей на тиристорах 6, 7 и 8, 9 к. тем же обоим входным зажимам устройства, а другим концом - парой управляемых ключей на тиристорах 10, 11и12, 13к обоим зажимам нагрузки. Система им- пульсно-фазового управления (СИФУ) 14 путем подачи отпирающих импульсов на каждый тиристор обеспечивает работу стабилпзатора во всех режимах в соответствии с уровнями сигналов датчиков напряжения 15 и тока 16, причем тиристоры 8, 9 и 10, 11 отпираются в течение каждого полупериода, что обеспечивается вве- дением в СИФУ дополнительного канала управления. Работа тиристорного стабилизатора переменного напряжения рассматривается при активно-индуктивной нагрузке. При максимальном значении сетевого напряжения U U соответстС С. макс вующий лолупериод напряжения включаются тиристоры 8, 11 или 9, 10, соединяющие обмотки вольто добавочного трансформатора по оптимальной схеме понижающего автотрансформатора. Смена работающих тирист ров происходит в момент прохождения тока через 1гуль. К нагрузке в этом режиме приложено синусоидальное напряжение, равное разности напряжения питающей сети и э. д. с. вторичной обмотки. При изменении напряжения сети в пре с.макс С с.нои Ч.НСН- « «нальное напряжение сети) в начале поло- | жительного полупериода,напряжения (+ на зажиме 3 и - на зажиме 4) продолжают работу tnpKc-fopbi 7, 10 {см. фиг, 26), открытые в конце отрицательного полупериода напряжения, а в начале у отрицательного полупериода напряжения (+ на зажиме 4 и - на зажиме 3) продолжают работать тиристоры 6, 11, открытые в конце положительного полупериода напряжения, так как при наличии индуктивной составляющей в токе нагрузки закрытие тиристоров ооисрытых в конце, например, отрицательного полупериода,.. Не совпадает с окончанием пояупериода, напряжения, а происходит несколько прздаФе.: При работе тиристоров 7, 10 (или 6, 1Д;) напряжение на нагрузке практически равно напряжению питающей сети. Включением с регулируемым углом управления у , зависяЕшм от величины рас- согласования (0$ у ), где - угол, соответствующий переходу тока нагрузки через нуль, тиристора 9 в положительный полупериод напряжения или тиристора 8 в отрицательный полупериод напряжения можно изменять момент запирания тиристора 7 в положительный полупериод напряжения или тиристора 6 в отрицательный полупериод напряжения. При включении в соответствующий полупериод тиристоров 9, 8 напряжение на югрузке равно разности напряжения питающей сети из.д.с, вторичной обмотки. При прохождении тока через нуль тиристоры 9, 10 или 8, 11 запираются. В этот момент времени подаются управляющие импульсы на тиристоры 8, 11 в положительный полупериод напряжения и на тиристоры 9, Ю - в отрицательный по- лупериод напряжения. При этом напряжение на нагрузке ( U )имеет синусри.1ВЫХ . . дальную форму и равно разности напряжения . питающей сети и э. д. с. вторичной обмотки. В момент времени, характеризуемьш углом i d ( d 4 Sr ), который зависит от величины рассогласования Д и ,Q , в положительный полупериод напряжения включается тиристор 6, а в отрицательный - тиристор 7. Напряжение на нагрузке при этом равно напряжению сети. При натяжении сети U,, U. „ в полоt vt пОп жительный полупериод напряжения включаются тиристоры 6, 11, а в отрицательный цолупериод - тиристоры 7, 10, соеднняк щие при этом обмотки вольтодобавочного трансформатора параллельно между собой. Ток нагрузки разде/штся по этим параллельным ветвям обратно пропорционально числу витков обмоток. Напряжение на нагрузке при этом будет практически равно напряжению сети. Смена работающих тиристоров происходит в момент прохождения тока через нуль.

При изменении напряжения сети в пре« Ч.нои С.нин Ч.иии- минимальное напряжение сети) в начале положительного полупериода напряжения продолжают работу тиристоры 7, 12 (см, фиг. 2 а), открытые в конце отрицательногч) полупериода напряжения, а в начале отрицательного полупериода напряжения продолжают работать тиристоры 6j 13, открытые в конце положительного полупериода напряжения. При этом напряжение на нагрузке равно сумме напряжения питающей сети ,и э. д. с. вторичной обмотки. Включением- с регулируемым углом упрй едиэ- У- , зависящим от величины рассогласования Д.у (0-4 у Э ) тиристора 1О в положительный полупериод напряжения и тиристора 11 в отрицательный можно изменять момент запирания тиристора 12 в положительный полупериод напряжения и тиристора 13 в отрицательный. При вк/почении в соответствующий по лупериод напряжения тиристора 1О или 11 напряжение на нагрузке равно практически напряжению сети. При прохождении тока через нуль тиристоры 7, 10и6, 11в соответствующий полупериод напряжения запираются. В этот момент времени подаются управляющие импульсы на тиристоры 6, 11 в положительный полупериод напряжения и на тиристоры 7, 10 - в отрицательный. При этом напряжение на нагрузке практически будет равно напряжению сети. В момент времени, характеризуемый углом d , который зависит от ведишны рассогласования Д U , включается тиристор 13 в положительный полупериод напряжения и тиристор 12 - в отрицательный К нагрузке в этом режиме будет приложено напряжение ступенчато-синусоидальной формы, так как первичная и вторичная обмотки вольтодобавочного трансформатора включаются по оптимальной схеме повышающе1Х) автотрансформатора.

При минимальном значении напряжения сети U.. UrMuii в соответствующий поду 1t Г1|Г1 rl

перибд напряжения включаются тиристоры 6, 13 и 7, 12, соединяющие обмотки вольтс)добавочиого трансформатора по оптимальной схеме повышающего автотраноформатора. Смена работающих тиристоров происходит в момент прохождения тока через нуль. К нагрузке в этом режиме приложено синусоидальное напряжение, равное сумме напряжения питающей сети и э. д. с.

вторичной обмотки.

Таким образом, во всех режимах работы стабилизатора первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора или подк/почена к сети или закорочена вторичной обмоткой, что исключает дроссельньй режим работы вольто добавочно го грансформатора и связанные с ним нежелательные явления.

Предмет изобретения

2.Стабилизатор по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения искажений формы выходного напряжения, расширения диапазона регулирования и устранения перенапряжений на элементах регулирующего органа,в систему импульснофазовогчэ управления введен донолнитель- | ный канал управления ключами, осуществляющими переключение регу;шрую1него о{ гана по схеме понижа°юще1Ч) транс4юрматора. j2 Включение тиристорм Фаз. 2