Регулятор переменного напряжения дискретного действия

О П И С А Н И Е (1) 506835 Юоов Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ополнительное к авт, свид-ву(23) ПриоритетОпубликовано 15,03,76. Бюллетень10 51) М. Кл.в б 05 Г 1/14 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретениии открытий 53) УД 1.316.72288.8) та опубликования описания 25.05,76. В, Тепло В, А,ков, К. Б. Набирков ий политехнический институт им. А(71) Заявитель о ьк ЕНИ 54) РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАП ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании регуляторов переменного тока с широким диапазоном регулирования выходного напряжения.Известны регуляторы переменного напряжения, содержащие силовой трансформатор,вторичные обмотки которого коммутируютсяполупроводниковыми ключами и выполненыпри этом по закону двоичного ряда; Е; 2 Е;Е д+1Недостатками таких регуляторов являетсято, что регулировочные обмотки трансформатора выполнены электрически развязанными,что приводит к увеличенному числу выводовна трансформаторе и усложняет его конструкцию, Все полупроводниковые ключи в такихрегуляторах выбираются на полный ток нагрузки, а число ключей, одновременно обтекаемых полным током нагрузки, велико, что,естественно, приводит к увеличению потерьи дополнительному усложнению схемы управления регулятором, кроме того, подобные схемы не позволяют использовать регулировочные обмотки для питания различных вспомогательных устройств (вольтодобавочныхтрансформаторов),Для уменьшения числа одновременно обтекаемых током полупроводниковых ключей иуменьшения числа отводов трансформатора, в предлагаемом регуляторе ряд напряжении, соответствующий числам 1, 2, 4, 8, посредством деления витков двух регулировочных обмоток преобразуется в ряд 1, 1, 1, 4, 4, 4, причем регу лировочные обмотки включены последовательно и от каждого соединения этик обмоток выполнены отводы. Этн отводы с помощью полупроводниковык ключей соединены с выходными зажимами следующим образом: средний от вод с поон 1 ьо дв,к пол,проводниковык клочей присосдинсн к общим выходным зажимам, все отводы, лежащие по другую сторону, - ко второму выкодному зажку. Регулнровочные отводы с помощью полупроводниковых клОе 1: згмт прнсоеднн 51 тьс 51 к выход 1 ым зажимам трансформатора, и тем самым производится ступенчатое регулирование напряжения. При указанном соотношении между витками регулировочных обмоток трансфор матора такая схема обеспечивает 16 ступенейвыходного напряжения и при том же количестве ключей, что и в известных устройствах, позволяет сократить количество отводов на трансформаторе и вместе с тем уменьшить 2 г число одновременно обтекаемых током нагрузки полупроводниковых ключей.Для сокращения числа силовых полупроводниковых ключей при заданном числе уровней выходного напряжения в схеме использу ется вольтодобавочный трансформатор, вто506835 Т аб лица 1 7 Е 8 Е 5 Е 6 Е 9 Е 10 Е 12 Е ЗЕ 11 Е 1 ЗЕ 14 Е 2 Е 15 Е О Напряжение 11 15 12 16 12 15 13 16 11 16 10 16 13 17 12 10 14 13 15 10 15 11 17 10 17 12 13 14 11 14 Работающиеключи 17 Таблица 2 11 Е 1 , 12 Е 10 Е,14 Е,бЕ,9 Е,8 Е,13 Е 1 15 Е 1 Е, 2 Е 1 4 Е,ЗЕ 1 5 Е 1 7 Е,Напряжение О 19 30 20 29 19 29 18 29 21 30 18 30 21 31 20 28 19 28 21 29 18 28 20 30 20 31 19 31 18 31 21 28 Работающие ключи ричная обмотка которого включена последовательно с нагрузкой, а первичная при помощи вспомогательных маломощных полупроводниковых ключей подключена к отводам регулируемого трансформатора.К каждому из отводов подключены два ключа, причем один присоединен к одному концу первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а другой - ко второму конЦу.Указанное включение позволяет получить на его обмотке напряжение любой ступени и любой полярности, что, в свою очередь, позволяет разбить диапазон одной ступени главного. трансформатора на 2 п - 1 уровней.Таким образом, полное число Ж синусоидальных уровней выходного напряжения рав- но Ж =- (и - 1) (2 п - 1) + (п - 1): - . 2 п (и - 1),где п - число уровней, получаемых путем переключения отводов обмотки регулируемого трансформатора.Схема предлагаемого регулятора показана на чертеже. Регулятор состоит из регулируемого трансформатора 1, первичная обмотка 2 которого присоединена к сети. Вторичная обмотка трансформатора имеет отводы 3 - 9, подключаемые силовыми полупроводниковыми ключами 10 - 17 к выходным зажимам. Регулирование напряжения в пределах каждой ступени выполняется при помощи вольтодобавочного трансформатора, Первичная его обмотка ключами 18 - 31 может подключаться на любое напряжение регулируемого трансформатора. Поэтому,к напряжению любой ступени главного трансформатора можно добавить или вычесть из него 15 разВ таблице 2 показан порядок работы ключей при использовании вольтодобавочного трансформатора в режиме добавления напряжения, в таблице 3 - при работе его в режиме вычитания.Следовательно, схема предлагаемого регулятора позволяет получить 480 уровпей синуНапряжения между отводами определяются следующими равенствами:где Е - напряжение единичной ступени регулируемого трансформатора.К этим же отводам через маломощные полупроводниковые ключи 18 - 31 присоединена первичная обмотка вольтодобавочного транс форматора 32, а вторичная его обмотка 33включена последовательно с нагрузкой 34.Схема управления 35 и датчик 36 обеспечивают переключение полупроводниковых ключей в моменты времени, исключающие 15 возникновение коротких замыканий,Регулятор работает следующим образомПри любом из 16 возможных напряженийвключены только два ключа: один из группы 10 - 13 и другой из группы 14 - 17. Нуле вое напряжение получается при замкнутыхключах 13 и 14, Напряжение следующих трех ступеней получается замыканием одного из ключей 12, 11 или 10 вместо ключа 13, Следующие четыре ступени получают поочередным 25 включением ключей 13 - 10 при замкнутомключе 15 вместо ключа 14. Включая вместо ключа 15 поочередно ключи 16 и 17, получают следующие две серии по четыре уровня в каждой.30 Сочетание работающих силовых ключей накаждом уровне приведено в таблице 1. личных напряжений, что позволяет разбить диапазон одной ступени на 30 уровней. Комбинации работающих ключей вольтодобавочного трансформатора, соответствующие каждому уровню одной ступени приведены в таблицах 2 и 3, где Е 1 - единичная ступень, получаемая при помощи вольтодобавочного тр ансфор матора. 40 соидального выходного напряжения прип=16.При необходимости, число уровней может быть уменьшено за счет последовательного сокращения числа регулируемых обмоток с числом витков, соответствующих, крайним правым числам ряда, и соответственно сокращения числа полупроводниковых ключей506835 Таблица 3- 9 Е - 8 Е- 6 Е - 5 Е - 4 Е - 3 Е- 1 Е- 13 Е- 15 Е - 14 Е- 12 Е- 11 Е - 10 Е- 7 Е Напряжение 21 21 21 22 28 21 22 22 23 28 22 24 27 24 25 24 28 23 23 26 23 27 Работающие ключи 24 26 28 27 27 25 с)6 25 ЗЗ Формула изобретения 1. Регулятор переменного напряжения дискретного действия, содержащий трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, у которой число витков каждой секции выбрало в соответствии с двоичным числовым рядом, а отводы связаны с полупроводниковыми ключами, и вольтдобавочный трансформатор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения числа одновременно обтекаемых током полупроводниковых ключей и уменьшения числа отводов трансформатора, названный двоичный ряд образован числами 1, 1, 1, 4,4, 4, причем средний отвод через два из упомянутых ключей присоединен к обоим выходным зажимам, все отводы, лежащие по одну сторону от него, присоединены через соответ ствующие ключи к одному из выходных зажимов, а все отводы, лежащие по другую сторсну - к другому зажиму. 2. Регулятор по п. 1, отличающийся 10 тем, что первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора связана с секциями вторичной обмотки трансформатора через вспомогательные маломощные управляемые ключи.