Тиристорно-трансформаторный регулятор переменного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/44 

(54) ТИРИСТОРНО-ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относигся к устройствам регулирования переменного напряжения, а более конкретно - к тиристорным регуляторам переменного напряжения, и мо жет быть использовано в устройствах, гце необходимо регулировать вторичное напряжение или ток, в частности в устро ствах для испытания тиристоров и циоаов Известны импульсные тиристорнотрансформаторные регуляторы напряжения содержащие трансформатор (возможно с отпайками на первичной стороне или с плавным регулированием первичных вигков) и тиристорные ключи (или один клю подключаемые к первичной обмогке, причем хотя бы один из этих ключей двухполярный. Вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке, В данных схемах регулирование напряжения на нагрузке осуществляется либо переключением отпаек, либо плавным изменением перьичных витков при включении тиристо ров в точке естественной коммутации, а один из тиристоров цвухполярнога ключа служит цля размагничивания сердечника трансформатора, намагниченного во время протекания тока в нагрузке. Размагничивание осуществляется путем включения размагничивающего тиристора с определенным углом запаздывания. Регулирование угла зажигания Т(фисторов в устройстве осутцествлйют в функции остаточной индукции 1 Устройство имеет следующие недостатки: дли случая однополярной нагрузки количество элементов завышено; оно не обеспечивает |равильиое регулирование угла включения размагничивающего тиристора при колебаниях питающего напряжения и при переключениях первич ных витков трансформатора. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тиристорно-трансформаторный регулятор переменного напряжения, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого через однополупериодный выпрямитель соедкненв с входными выводами, а первичная обмотка 390 через исполнительный орган, выполненный випе опнополярного коммутатора и вкгпоченного встречно огносигельно него оанополярного тиристора, спеаинена с вхопаым вывоцом, цва формирователя импульсов, выхоц первого из которых связан с управляющим выводом коммутатора, а выхоц второго - с управляющим электродом тиристора, интегратор и формирователь запускающих импульсов. 2 . В этом устройстве при активно-инцук тивном характере нагрузки возможно с |противоэас, связь между величиной интеграла тока нагрузки и величиной остаточной индукции при колебаниях нагрузки и изме нении количества витков может быть нелинейной и неоцнозначной, В этом случае устройство не может осуществлять правильное регулирование угла размагни чивания серцечника трансформатора, что приводит к одностороннему насьпцению трансформатора и соответственно к увеличению потерь веса и габаритов трансформатора. Цель изобретения - повышение КГЩ и уменьшение весо-габаритных показателей. Поставленная цель достигается тем, .что трансформатор выполнен с дополнительной обмоткой, формирователем за- пускающих импульсов - в виде двоичного счетчика, каждый выход которого соединен с соответствующим входом элемента И, вход соединен с другим входом элемента И, а выход последнего является выходным выводом формирователя запускающих импульсов, и устройство снаб жено двумя дополнительными элементами И, компаратором, дополнительным интегратором, э;юментом НЕ и источником напряжения смещения, при этом вывоц дополнительной обмотки трансформатора и выход одного из дополнительных элементов ИсБязаныс входом интегратора, выход которого соединен с первым входом Компаратора, с вторым входом которого связаны выходы дополнительного интегратора и источника напрям ения сме щения и выход которого соединен с пер вым входом другого дополнительного элемента И, к второму вхо.ду которого подключен выход формирователя запускающих импульсов, а выход другого дополни те/ьного элемента И соединен с входом втфого формирователя импульсов и с.одним из входов первого дополните/ш- ного элемента И, к второму входу которого через элемент НЕ аоцключен выход второго формирователя импульсов, вход 94 первого формирователя импуль сов соеаинен с выводом дополнительной обмотки трансфцэматора, а входы до по ли и те ль- ного интегратора и цвоичного счетчика связаны с выводами для подключения синхронизирующего напряжения. На фиг, I представлена струтурная схема предлагаемого устройство; на фиг. 2 - петля цикла перемагничивания сердечника трансформатора; на фиг. 3 диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит согласующий трансформатор 1, вторичнйя обмотка которого через диод 2 подключена к нагрузке 3, а первичная - к сети через ис полнительный орган, в данном случае содержащий двухполярнь й тиристорньгй Ключ, состоящий из тиристора 4 и тиристоров 5-7. коммутатора, подключенных к отпайкам от витков первичной обмотки. Лополнительная обмотка через защигный резистор 8 подключена к входу интегратора 9, а выход его подключен ко входу Компаратора 10, ко второму входу которого подключен выход исполнительного интегратора 11 и источника напряжения смещения 0 через защитный резистор 12. Выход компаратора 1О подключен к одному из входов логического элемента И 12, ко второму входу которого подключен выход многовходового логического элемента И 13 на выходы которого поданы выходные напряжения разрядов двоичного счетчика 14 и входное синхронизирующее напряжение через защитный диод 15. Выход логического элемента И 12 подан на вход формирователя 16 импульсов, выход которого через усилитель 17 импульсов подключен к цепи управления тиристора 4. Кроме того, выход фор миров а5;е ля 16 через элемент НЕ 18 вместе с выходом логического элемента И 12 подключен к входу логического элемента И 19, выход которого через резистор 20. подключен ко входу интегратора 9. Кроме того, напряжение дополнительной обмотки подано на вход формирователя 21 импульсов, выход которого через усилитель 22 импульсов . подключен к цепи управления тиристоров 5-7 коммутатора. Устройство работает следующим образом. Предположим, что до начала процессов индукция а сердечнике равна В , а напряжение на выходе интегротора 9 имеет какое-то положительное значение О, со59ответствуюшее указанному значению инцукции. Частота работы регулятора онреаеляется количеством рааряцов авоич ного счетчика 14. На выходе 13 имее прямоугольный импульс цлитеяьнсюг в полпериоаа напряжения сети и с часто той поступления, ревной частоте работы регулятора (фиг. 3). На выхоце интегра тора II - косинусоиаальное напряжение и (фиг. 3), припоанятое на величину смешения. В момент, когда напряжения и и Ugсравниваются (фиг. 3), выхоаное напряжениеЦдКомпаратора 10 меняет знак, а на выхоце логического элемента 12 появляется напрях ение, запускаюшее формирователь 16 импульсов. Выхоаной импульс усиливается и отпирает тиристор 4 с углом запаздывания d, (фиг, 3). После отпирания тиристора 4 к первичной обмотке трансформатора 1 прикладываешься напряжение U, и индукция в сердечнике начинает уменьшаться от значения В до нуля и далее в область отрицательных значений. С задержкой на величину длительности импульса формирователя 16 на выходе логического элемента 19 появляется напряжение, которое разряжает интегратор 9 до нуля. После изменения знака ЭДС трансформатора от его вторичной обмот- ки запускается формирователь 21 импульсов, и через усилитель импульсов 22 включает один из тиристоров 5-7, тиристор 4 запирается, а индукция в сердечнике начинает нарастать от зна- чения -Ву до О и целее в область положительных значений. В этот момент напряжение на выходе 12 становится равным О, так как исчезает импульс на выходе 13, а интегратор 9 начинает увеличивать выходное напряжение пропорционально индукции в сердечнике. Входным сигналом для интегратора 9 служит напряжение на вторичной обмотке трансформатора 1, пропорциональное ЭДС трансформатора. Достигнув значения В2 , индукция нач;гаает спадать. В момент времени, когда индукция в сердечнике достигает значенияU, тиристор коммутатора отключается (в случае чисто активной нагрузки), и ЭДС трансформатора становится-равной нулю. Напряжение на выхоае интегратора 9 перестает изменяться, и, таким образом, схема возвращается в исходное состояние. На нагрузке сформирован импульс напряжения синусоидальной формы. На выходе интегратора 9 приложено напряженивг пропорциональное величине остато я1ой 96 индукции в, , при полном заполнении аво- ичного счетчика 14 процесс повторяется. Таким oGpasoM, в предлагаемой схеме регуЛягора напряжения осуществляется размагничивание сердечника согласующего трансформатора в функции остаточной инцукции, что позволяет избе- же гь аополнитешэного нагрева трансформатора, вызванного увеличением тока намагничивания при частичных насыщениях сердечника иэ-за колебаний нагрузки и напряжения сети, что, о конечном счете, позволяет повысить КПД и уменьшить габариты и вес трансформатора. Формула изобретения Тиристорно-трансформаторный регулятор переменного напряжения, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого через однополупериодный выпрямитель соединена с выходными выводами, а первичная обмотка через исполнительный орган, выполненный в виде однополярного кoм yтaтopa и включенного встречно относительно него ошюполярного тиристора, соединена с выходным выводом, два формирователя импульсов, выхоа первого из которых связан с управляющим выводом коммутатора, а вьгход второго - с управляющим электродом тиристора, интегратор и формирователь запускающих импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и уменьшения весо-габаритных показателей, трансформатор выполнен с дополнительной обмоткой, формирователь запускающих импульсов - в виде двои много счетчика каждый выход которого соединен с соответствующим входом элемента И, вход соединен с другим входом элемента И, а выход последнего является выходным вы Боцом формирователя запускающих импульсов,устройство также сйабисено двумя дополнительными элементами И, компаратором, дополнительным интегратором, sJKMeHTOM НЕ и источником напряжения смещения, при этом выход дополнительной обмотки трансформатора и выход одного из дополнительных элементов И связаны с входом интегратора, выхоц которого соединен с первым входом компаратора, с вторым входом которого связаны выходы дополнительного интегратора и источника напряжения смещения и выход которого соединен с первым вхО дом другого дополнительного элемента И, к второму входу которого подкл}очен выход формирователя запускаюших импу/ь- .

сое, ft выход аругоро аополнигельного влемекга И соеаинен с вхоаом вгорого формирователя импульсов и с оцним из вкоаов перпого аополнигельного элемента И, К второму вхооу которого через элемент НЕ поцключен выхоц вгорого форМ1фоввгеля импульсов, BXOQ первого формирователя импут сов соецинен с выхо цом аополнительной обмотки трансформаTOfiu, а вхоаы аополнигельного ингеграгора а цвоичного счетчика связаны с вывоаами аля поак/вочения сршхрониэирующего напряжения.

Источники 1шформации, принятые во внимание при экспергизе

№ 448586, кл. Н ОЗ К 12/00, 1972.