Регулятор напряжения переменного тока Советский патент 1977 года по МПК G05F1/20 

(54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использоваио в электротехнических устаиовках, особенно мощиых высоковольтных, требующих регулироваиия напряжения при высоком коэффициеите мощности, плавности и хорошем качестве выходного напряжения. Известен регулятор напряжения переменного т(жа, содержащий в качестве регулирующего органа траисформатор, имеющий в первичной цепи отводы, к которым подключены управляемые ключи 11. Известеи также регулятор напряжешя переме ного тока, содержащий в качестве регулирующего органа трансформатор, Имеющий, например в пер вичной цепи, подключаемой к источнику питающего напряжения, не менее четырех отводов, к каждому из которых подключен одним силовым вьшодом управляемый двусторонний ключ, и дополнительные управляемые двусторонние ключи 2. Недостатком известных регуляторов является избыточная установленная мощность тиристорных ключей. Цель изобретения - снижеьше суммарной установленной мощности ключей. Это достигается тем, что другие силовые выводы управляемых ключей объединены в группы попарно для соседних отводов, к общей точке каждой из которых подключен одним выводом один из двух управляемых дополнительных двусторонних ключей, причем другие вьшоды дополнительиых двусторонних ключей объединены и через третий дополнительный управляемый двусторонний ключ подключены ко входному зажиму. На фиг. 1 представлена принципиальная схема регулятора напряжения переменного тока; а на фиг. 2 - фуикщсональная схема регулятора в одиофазном исполнении с включением блока ключей у каждого вьшода. Регулятор напряжения переменного тока состоит из трансформатора 1 с отводами 2-5, к которым подсоединены управляемые двусторонние ключи 6-9, к общим точкам которых присоединены ддаолнительные ключи 10 и И, к общей точке которых присоединен ключ 12. Ключи 6-12 вместе составляют блок 13 ключей, к которому подключен один входной заяосм 14 регулятора. Второй входной зажим 15 регулятора присоединен ко второму концу обмотки трансформатора 1. В общем случае ключи могут объединяться в общие точки не только попарно, как показано на фиг. 1, но и группами из нескольких ключей (число ключей по группам не обязательно одииаково)... В регуляторе (см. фиг. 2) у трансформатора 1 имеются отводы у начала и конца первичной и вторичной обмоток, которые присоединены к блокам 13 ключей, соединенным с зажимами 14-17 регулятора. 13 ключей на фиг. 2 вьшолнены так же, как н на фиг. 1. Ключ 12 может включаться только на одной стороне трансформатора у одного зажима. Регулятор напряжения переменного тока работает следующим образом. Если бл«с 13 ключей установлен на вторичной стороне трансформатора 1 (см. фиг. 1) и напряжения между соседними парами отводов 2-5, а также между зажимами 15 и отводом 2 одинаковы, то при Jзключeюш ключей 12,10 и 6 на выход подается напряжение низшего отвода 2, при включении ключей 12,10,7 напряжение отвода 3 (удвоенное), при включении ключей 12,11,8 напряжение отвода 4 (утроенно при включении ключей 12,11,9 напряжение отвода 5 (учетверенное). При вьпслючении всех ключей напряжение с выхода полностью снимается. Для обеспечения нсфмальной работы ключи 2- 5 должны выбираться на алшлитуду напряжения отвода и, 10-11 на двойное напряжение 2Uom ключ 12 на напряжение oi вода -Uom- При условии постоянства тока на выходе регулятора номинальные токи IH всех ключей одииак вы, тогда установленная мснцность единичного ключа у отвода будет равна: Суммарная мощность ключей для схемы фиг. 1 (при 4 отводах) V2-2P Po-9To Можно показать, «гто для известного регулятора 2 эта мощность равна ШРо. При включении каждого ключа непосредственно между отводом и нагрузкой (примем этот вариант за базовый при сравнении) S Таким образом, уже при четырех отпайка предлагаемый.регулятор дает зффект. В предлагаемом регуляторе число отпаек или п logj m, где п - любое целое число. Закон роста суммарной установленной мощности ключей в данном устройстве: (2 Т ---0(А), тт членов ,m-Pg (nt2og,nn-l}P (3) Можно показать, чтс для известного регулятора 2 I этот закон определяемся следующим выражением P,,P,l.2.3....(-0.(4) Закон роста суммарной установленной мощности ключей при базовом варианте Pyg PJim-l}.((5) Выразим суммарную относительную установенную мощность ключей по отношению к базовоу варианту: 2 m-tj Р,, 5 m У2 i, ui з вьфажений (6) и (7) видно, что J У, (3) Ру5 . 3 ...,.- .... .Т.е. вьшгрыш при любом числе отводов не превышает 1/3,Ру2 „ У.Yn , т.е. вьшгрыш непрерьшно растет при росте числа ступеней. Дальнейшее уменьшение установленной мощности и увеличение плавности регулирования может быть получено при присоединении ключей к обоим вьшодам регулятора на одной стороне (см. фиг. 2), при этом ключ 12 (см. фиг. 1) может отсутствовать в одном из блоков 13, либо установленная мощность ключей 12 распределяется между блоками. Блоки 13 могут быть вьшолнены на разное число отводов. Напряжения ступеней в верхней и нижней Части обмотки целесообразно делать разными. Пусть, например, напряжения между соседними отводами внизу обмотки Uo а число отводов rrij. Тогда суммарное напряжение между всеми отводами нижней части обмотки (mj, - l)Uo, а напряжение между отводами в верхней обмотке - т2 UQ и число отводов вверху mj. При этом mj jrrij или RI logjmi ; п Iog2m2. Тогда-число реализуемых ступеней напряжения резко возрастает (10) При этом установленная мощность ключей, с учетом (3) и при отсутствии ключа 12 ; в нижнем блоке: Туз()«12Ро-ьт2И5гРо т2(т п 1-М2+1)Ро -l1l2{w HOjg2)t1j+Hog2Hl2 -)(1) Анзлоготно изложенному сзщ(ественный эффект может быть получен и при включении ключей на первичной стороне трансформатора. Включение ключей на обеих сторонах трансформатора (см. фиг. 2) обеспечивает дальнейшее увеличение плавности и снижение установленной мощности ключей. По сравнению с известным устройством 2 при этом существенно снижается установленная мощность ключей, так как там применена непосредственная связь отводов через ключи с сегью или нагрузкой. При управлении ключами в данном устройстве возможно сочетание ступенчатого переключения с плавным в пределах одного отвода.

Формула изобретения

Регулятор напряжения переменного тока, содержащий в качестве регулирующего органа трансформатор, имеющий, например, в первичной цепи, подключаемой к источнику питающего напряжения, не менее четьфех отводов, к каждому из которых подключен одним силовым вьшодом управляемый двусторонний ключ, и дополнительные управляемые двусторонние ключи, отличающийся тем, что, с целью снижения суммарной установленной мощности ключей, другие силовые вьшоды управляемых ключей объединены в группы попарно для соседних отводов, к общей точке каждой из

которых подключен одним выводом один из двух управляемых дополнительных двусторонних ключей, причем другие вьшоды дополнительных двусторонних ключей объединень и через третий дополнительно управляемый двусторонний ключ подключены ко входному зажиму.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

Г

Т-о