ТРАНСФОРМАТОРНО-ТИРИСТОРНЕЛЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1981 года по МПК H02M5/10 G05F1/14 

1

Изобретение относится к технике стабилизации и регулирования напряжения переменного тока.

Известны трансформаторно-тиристорные регуляторы напряжения, в которых изменение выходного напряжения осуществляется многократным в течение полупериода изменением между интервалами включения большого и меньшего коэффициента трансформации l,

Г2 и Ш.

Этиустройства имеют недостатки в виде значительного увеличения напряжения на коммутирующих элементах в процессе работы, большую расчетную мощность реактивных элементов и соответственно сниженную надежность регулятора.. :

Наиболее близким из известных к .предлагаемому является регулятор, .состоящий из силового трансформатора двух выпрямительных мостов, подключенных к регулировочным ответвлениям обмоток, двух тиристоров, зашунтированных в обратном направлении диодами, включенных на выход выпрямительных мостов через разделитель,ные индуктивности,и L-C цепочек ду катодами и анодами тиристоров 3JJ

в связи с возникновением в интервалах коммутации режимов короткого закыкания регулировочных обмоток и для ограничения токов короткого замлкания в цеци постоянного тока выпрямительных мостов включаются разделительные индуктивности. Однако цри данной схеме включения происходит значительное ухудшение энерге0тических показателей регулятора.

Это связано с большой величиной

Ьц iiria i

соответстмощности

-к

вующей энергии, запасаемой в разде5лительных индуктивностях, которая зазатем переводится в коммутирующие конденсаторы.

Кроме того, при требуемой величине индуктивности резко замедляется

0 коммутация тока в регулировочных обмотках в процессе переключений, что резко ухудшает по; азатели регулятора.

Цель изобретения - уменьшение мощ5ности коммутатора, улучшение энергетических показателей и повьтшение надежности работы регулятора.

Указанная цель достигается тем, что регулятор снабжен двумя инверторами, из которых подключен к

одной из двух групп дополнительных обмоток трансформатора и соединен последовательно с соответствующим из указанных тиристоров, причем разделительные индуктивности выполнены в виде четырех расположенных на одном сердечнике согласно включенных обмоток, две из которых соединены между катодными группа -и вентилей указанных мостов, а две другие - между анодными группами.

На чертеже приведена силовая часть схемы трансформаторно-тиристорного регулятора.

Регулятор состоит, из силового трансформатора 1, регулировочные отводы обмоток 2 и 3 которого соединены с выпрямительными мостами 4 и 5 двух обмоток б, 7 и 8,9 четырехсекционного дросселя 10, диодов 11, 12 емкостеП 13, 14, индуктивностей 15,

16,тиристоров 17, 18, зашунтиров1анных в обратном направлении диодами 19, 20. последовательно с каждым из тиристоров включены инверторы 21, 22 соединенные с отдельными обмотками 23, 24 силового трансформатора 1.

-Между анодами и катодами тиристоров

17,18 включены ко Ф1утирую1Дие конденсаторы 25, 26 и индуктивности 27, 28

Плавное регулирование действующего и среднего значения напряжения трансформатора в предлагаемом регуляторе достигается многократным измен рнием в пределах полупериода соотношения между интервалами включения большего и меньшего коэффициента трансформации. В пределах полупериода с высокой степенью равномерности и синхронизации по отношению к основной частоте подаются управлякадие импульсы на тиристор 17, осуществляющий переключение на меньший коэффициент трансформации. Интервалы мезвду двумя импульсами управления тиристора 17 образуют повторяющиеся циклы переключений регулировочных отводов трансформатора, начинающиеся с включения тиристора 17. В нормгьпьном непрерывном процессе работы открытию тиристора 17 в начале данного цикла предшествует открытие тиристора 18 в пределах предыдущего цикла переключений. При открытии тиристора 17 в контуре коммутации, включающем конденсаторил 25, 26 и индуктивности 27j 28, начинается увеличение тока, обусловленное соотнсялением напряжений на конденсаторах и индуктивностей контура коммутации. Каждый из ,тиристоров зашунтирован в обратном направлении диодами 19, 20 для обеспечения независимости процесса коммутации от токов в обмотках трансформатора .

Во время интервала коммутации тиристоров регулировочные отводы трансформатора оказываются замкнуты

ми одновременно через оба выпрямительных моста 4 и 5.

Для ограничения скорости нарастания тока в контуре короткого замыка- ния регулировочной обмотки тиристоJ ры подключаются к выпрямительным мостам через обмотки 6-9 четырехсекционного дросселя 10. Полярности В лючения обмоток этого дросселя показаны на чертеже.

Q Во время интервала короткого замыкания все секции дросселя в конту ре выпрямительных мостов получаются включенными согласно, что сводит к минимуму нарастание дополнительного тока в регулировоШой ойротке трансформатора во время этого интервала.

В то же время при таком включении секции обмоток 6-9 перевод тока из контура одного выпрякительного моста в контур другого не связан с существенным изменением потокосцепления обмоток дросселя и та индуктивность, которая ограничивает в дсэстаточной степени нарастание .з. п|1актически не задерживает процесс коммутации тока из контура одного выпрямительного моста в контур другого.

Благодаря этому коммутация основного тока нарузки между регулировочmsMK ответвлениями трансформатора

Q оказывается не связанной с той относительно большой полной индуктивностью дросселя 10, которая необходима для ограничения контурного тока во время интервала короткого замыкания.

- При этом в крнтур коммутации основного тока нагрузки между регулировочными отводами трансформатора входит относительно небольшая составляющая индуктивности дросселя 10,соответствующая индуктивностям рассеяния обмоток (б+7 и (8+9) этого дроссеЛя.

В связи с тем, что во время интервала коммутации тиристоров контур коммутации для остальных цепей получается короткозамкнутым, происходит некоторое накопление энергии в четырехсекционном дросселе, существенно уменьшенном благодаря значи ельному ограничению нарастания тока за счет большого значения индуктивности для контуров постоянного тока при согласном намагничивании сердечника дросселя от токов всех четарех секций. Однако без вывода этой энергии

5 происходит быстрое насялщение сердечника дросселя и далее резкое увеличение напряжения на коммутирукщих конденсаторах. Для предотвращения этих явлений последовательно с каждым из двух тиристоров 17, 18 включен инверторный преобразователь, соединенный с дополнительными обмотками силового трансформатора. В этом случае при переполяризации коммутирующих конденсаторов происходит соответствующий заряд конденсаторов 13, 14, KOTOfXje затем разряжаются через инверторы 21, 22. В зависимости от соотношения емкостей конденсаторов 13, 14 и 25, 26 можно устанавливать необходимый уровень максимального значения напряжения на конденсаторах 25, 26. Мощность, инвертируемая из конту ра коммутации зависит прежде всего от времени выключения тиристоров, диапазона регулирования и частоты переключений. Для числапереключений порядка 10 в пределах полуперио 1да 50 Гц и длительности интервгшов короткого замыкания около 1000 мкс Включение последовательно с тиристорами инверторных преобразовате лей обеспечивает значительное повышение экономичности систекы регулирования благодаря снижению суммарны потерь в переключаемом трансформато ре примерно в 2-3 раза. Формула изобретения Трансформаторно-тиристорный регулятор напряжения, состоящий из силовсзго трансформатора, двух выпрямительных мостов, подключенных к регулировочным ответвлениям его обмоток, двух тиристоров, зашунтированных в обратном направлении диодами, включенных на выход . выпрямительных мостов через разделительные индуктивности, и L-C цепочек между катодами и анодами тиристоров, отличающий с , что, с целью улучшения энергетических показателей и повьвцения надежности, регулятор снабжен двумя инверторакш, каждый из которых подключен к одной из двух групп дополнительных обмоток трансФорматора и соедннен последовательно с соответствующим из указанных тиристоров, щжчем разделительные индуктивности выполнеш в виде четырех расположенных на одном сердечнике согласно включеншсх обуток, две из которых соединены Между катодныьш группами вентилей указанных мостов, а две другие - между анодными группами. : Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3596172, кл. 323-45, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 334562, кл. G 05 F 1/14, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР №318137, кл. G 05 F 1/14, 1971.