Стабилизатор напряжения переменногоТОКА C диСКРЕТНыМ упРАВлЕНиЕМ Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

; 54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

С ДИСКРЕТНЫМУПРАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к преобразованию,электрической энергии переменного тока посредством полупроводниковых управляемых приборов и может быть использовано для регулир вания или стабилизации напряжения н нагрузке. Известен стабилизатор напряжения содержащий параллельный и последовательный трансформатор, первичные обмотки которых связаны непосредственно, и блок управления l Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ст билизатор напряжения, содержащий ти ристорные ключи переменноготока и блок управления, входы которого под ключены к датчику напряжения на нагрузке и датчику тока, параллельный и последовательный относительно нагрузки трансформаторы, первичные об мотки которых соединены непосредственно , причем вторичная обмотка -параллельного трансформатора состоит из отдельных секций, соединенных между собой и со вторичной обмоткой последовательного трансформатора через упомянутые тиристорные ключи 2. Недостатком такого стабилизатора является -наличие зазора в магнитопроводе последовательного трансформатора, что приводит к увеличению его магнитного сопротивления и, как следствие, к уменьшению связи между вторичными обмотками обоих трансформаторов. С увеличением зазора возрастают потери и уменьшается КПД устройства, в особенности при значительном отличии его эквивалентного коэффициента трансформации от единицы, а при малой величине зазора перенапряжения на вентилях не устраняются в особенности при значительных мощностях установки. В случае аварии, вызванной пробоем части тиристоров или нарушением работы системы управления, стабилизатор либо выходит из строя, либо обесточивается схемой защиты. В любом случае это приводит к разрыву цепи, питающей нагрузку. Таким образом, известная-схема неприменима при значительных мощностях , а также в тех случаях, когда потребитель требует бесперебойного питания. Цель изобретения - увеличение на дежности стабилизатора путем устраения перенапряжений на тиристорных лючах и обеспечения прохождения тоа нагрузки через стабилизатор в лучае аварии.

Указанная цель достигается тем, то в стабилизатор напряжения переенного тока с дискретным управлением введены дополнительный тиристорный ключ переменного тока, диоднотранзисторный ключ переменного тока, управляющий вход которого подключен к.выходу системы управления, и вспоогательная обмотка последовательного трансформатора, причем дополнительный тиристорный ключ подключен параллельно вторичной обмотке послеовательного трансформатора,а диоднотранзисторный ключ - параллельно вспомогательной обмотке. Отдельные секции состоят из отпайки вторичной обмотки параллельного трансформатора, соединенного с последовательно включенным тиристорным ключем переменного тока и зашунтированного таким же тиристорным ключем переменного тока.

Структурная схема стабилизатора представлена на чертежа.

Стабилизатор содержит два трансформатора, -последовательный 1 и параллельный 2. Первичная обмотка 3 трансформатора 1 подключена одним выводом к сетевому напряжению через предохранитель 4, а другим выводом к отводу первичной обмотки S трансформатора 2. Один крайний вывод обмотки 5 присоединен ко второму сетевому проводу, к которому подключены также одним концом нагрузка б и датчик 7 обратной связи по напряжению. Вторые концы нагрузки б и датчика 7 соединены с повышающим отводом обмотки 5. Вторичная обмотка 8 трансформатора 1 и вторичная обмотка трансформатора2, состоящая из секций 9-11, числа витков которых составляют степенной ряд,соединены между собой посредством ключей 1215 переменного тбка. Секции 9-11 соединены между собой также ключами 1621переменного тока. Параллельно обмотке 8 трансформатора 1 присоединен тиристорный ключ

22переменного тока, а последовательно с ней включен датчик 23 тока.Трансформатор 1 содержит вспомогательную обмотку 24, к выводам которой подключена одна из диагоналей выпрямительного моста 25. Ко второй диагонали моста подключен транзистор 26. Устройство содержит также блок 27 управления, в задачу которого входит отработка информации, поступающей с датчиков 7 и 23 и управление ключами.

Напряжение на нагрузке б равно напряжению на обмотке 5 трансформатора 2. Это напряжение зависит от напряжения сети и коэффициентов тра1нсформации трансформаторов 1 и 2. ПоследНИИ определяется способом соединения секций 9-11 посредством тиристорных ключей 12-21.

С помощью блока 27 управления переключение секций 9-11 организовано так, что устройство может работать как в режиме регулятора напряжения на нагрузке 6, так и в режиме его стабилизации, а напряжение обмотки 3 складывается либо вычитается из сетевого. Включение необходимой совокупности тиристорных ключей происходит в начале каждого полупериода тока вторичной обмотки последовательного трансформатора 1. Выключение их происходит естественным образом, когда ток хотя бы одного из тиристоров,последовательно включенных во время формирования данной полуволны тока, достигнет значения тока выключения. В течение времени между выключением вентилей данной полуволны и включением их в следующий полупериод практически все сетевое напряжение оказывается приложенным к первичной обмотке 3 последоватёль-ного трансформатора 1 и трансформируется в обмотку 8, вызывая перенапряжение на ключах. К этим перенапряжениям добавляется составляющая обусловленная энергией, запасенной в индуктивностях трансформатора 1, что приводит к появлению дополнительных перенапряжений на закрытых тиристорах.

Эти перенапряжения устраняются поключением во время их действия параллельно обмотке трансформатора 1 цепи сопротивление которой значительно меньше пересчитанного в эту обмотку сопротивления нагрузки.

С этой целью введена дополнительная обмотка 24, выпрямительный мост

25и транзистор 26. Низкоомная цепь представляет собой последовательное соединение прямых сопротивлений диодов и открытого транзистора.

Блок 27 управления преобразует сигнал датчика 23 тока так, что при отсутствии тока в цепи вторичной обмотки 8 трансформатора 1 транзистор

26открывается, обмотка 24 трансформатора 1, оказывается замкнутой, образуя Цепь для рассеивания реактивной энергии, перераспределяя сетевое напряжение между трансформатором 1

и нагрузкой в пользу последней.

Если по каким-то причинам произошло нарушение работы схемы, регулятор переводится в режим ретрансляции сетевого напряжения в нагрузку с помощью ключа 22, питающегося от отдельного канала управления.

Блок 27 управления разрешает нормальное включение секций трансформатора 2 в том случае, если в течение предшествующего полупериода в цепи вторичных обмоток трансформаторов 2 и 1 протекает ток и величина зтого тока не превосходит допустимого значения. В противном случае управляющие импульсы снимаются со всех тирис торов, кроме тиристоров шунтирующего ключа 22. Обмотка 8 оказывается закороченной, а трансформатор 2 прев ращается в автотрансформатор, питающий нагрузку 6. Для компенсации падения напряжения в обмотке 3 трансфо матора 1 обмотка 5 трансформатора 2 выполнена с отводом. Стабилизатор напряжения может быть изготовлен как в однофазном, так и в трехфазном вариантах. В последнем случае количест во элементов, кроме блока 27 управле ния, утраивается. Блок 27 управления при этом должен быть трехканальным. Трехфазный регулятор, работающий в режиме стабилизации фазных напряжений, может реализовать дополнительны положительный эффект, заключающийся в устранении перекоса фаз, если таковой имелся в первичной сети. Таким образом, стабилизатор напряжения устраняет аварийные отклонения. Формула изобретения 1. Стабилизатор напряжения переменного тока с дискретным управлением, содержащий тиристорные ключи переменного тока и блок управления, входы которого подключены к датчику напряжения на-нагрузке и датчику тока, параллельный и последовательный относительно нагрузки трансформаторы, первичные обмотки которых соединены непосредственно, причем вторичная обмотка параллельного трансформатора состоит из отдельных секций, соединенных между собой и со вторичной обмоткой последовательного трансформатора через упомянутые тиристорные ключи, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности путем устранения перенапряжений на тиристорных ключах и обеспечения прохождения тока kaгрузки через стабилизатор в случаэ аварии, введены дополнительный тиристорный ключ переменного тока, диодно-транзисторный ключ переменного тока, управляющий вход которого подключен к выходу.системы управления, и вспомогательная обмотка последовательного трансформатора, причем дополнительный тиристорный ключ подключен параллельно вторичной обмотке последовательного трансформатора,а диодно-транзисторный ключ - параллельно вспомогательной обмотке. 2. Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что отдельные секции состоят из отпайки вторичной обмотки параллельного трансформатора, соединенного с последовательно включенным тиристорным ключем переменного тока и зашунтированным таким же тиристорным ключом переменного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3732485, кл. 323-43,5, G 05 F 1/30, 1970. 2.Патент США 3684949, кл. 323-45, G 05 F 1/30, 1972.