Регулятор переменного напряжения

(23) Приоритет а(51)М, Кл,2 Н 02 М 5/04 Государственный комитет СССР но млам изобретений н открытий(72) Авторы ИЭОбрЕтЕНИя ГЕКувшинов и В. К. Усольцев Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт имени В. В. Куйбышева(54) РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯ)кЕНИЯ Изобретение относится к областипреобразователей напряжения, а именно к автоматическим регуляторам напряжения и тока, предназначенных дляпитания различного вида нагрузок.Известны регуляторы напряжения, вкоторых нагрузка включается последовательно с магнитными или тиристорнымиусилителями (1).Известные регуляторы позволяют вшироких пределах изменять напряжениена нагрузке, но при этом не обеспечивают стабильность коэффициента формынапряжения и сдвиг его по фазе относительно напряжения питания,15Известен также трансформаторныйрегулятор, который представляет собойсочетание двух электромагнитных элементов, включенных последовательнос нагрузкой и параллельно ей (2,В известном регуляторе глубокоерегулирование выходного напряженияосуществляется путем подмагннчиванияили только одного последовательногоэлемента, или обоих, последовательного и параллельного элемента.Недостатками регулятора этого типаявляются переменная в пределах от Одо 90 о величина фазового сдвига выходного напряжения по отношению к напряжению питания, изменяющаяся приизменении выходного напряжения илипри изменении нагрузки, резкое ухудшение фортею выходного напряжения иувеличение коэффициента форты егопри глубоком уменьшении выходного напряжения, низкое быстродействие регулятора, проявляющееся в том, чтопереходные процессы в нем протекаютв течение более десяти периодов питающего напряжения,Целью изобретения являются повьаоение быстродействия регулятора, улучшение формы выходного напряжения при глубоком изменении его величины н уменьшение пределов фазового сдвига выходного напряжения по отнсыению к йапряжению питания.Для этого в регуляторе напряжения, содержащем неуправляеьаюй элемент, включенный последовательно с нагрузкой, и управляежй элемент, включенный параллельно нагрузке, в качестве управляетюго элемента использован преобразователь частоты, состоящий нз выпрямителя, сглаживающего дрос селя и ведомого сетью инвертора.В качестве неуправляемого элемента применен индуктивно-емкостный пре 684696дросселе 4), которое, в свою очередь,определяется напряжением источникапитания б .и углом управления иивертором 5, эа)исящим от сигнала источника входного сигнала 7, При изменении напряжения источника 7 входногосигнала изменяется напряжение иа вхо 55 де иивертора 5 и вместе с ним напряение на нагрузке 5При этом максимальное напряжекие иа нагрузке может быть больше напряаения питания Ч источника 1.фазовый угол выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя по 60 отношению к напряжению питания источника 1 постоянен, он не зависит от образователь источника напряжения висточник тока,Регулятор напряжения может бытьподключен к источникам (источнику)питания через тРансформаторы (трансформатор), Регулятор может работать1при одном объединенном источнике питания, при этом в каждый полюс преобразователя частоты включены сглаживающие дроссели с одинаковой индуктивностью,В состав индуктивно-емкостного 10преобразователя входят резонансныефильтры, настроенные на высшие гармоники выходного напряжения .На чертеже представлен регуляторнапряжения с нагрузкой переменноготока и источниками питания, блок-схе"ма,Регулятор может быть выполнен идля нагрузки постоянного тока.Регулятор содержит подключенный кисточнику 1 питания переменного тока,ИидуКтИВНО-ЕмКОСтНОй ПрЕОбраэОВатЕЛЬиндуктивно-емкостной преобразователь2 источника напряжения в источник тока, выкод которого присоэдинен к преобразователю частоты, в состав когорого входят выпрямитель 3, сглаживающий дроссель 4 и инвертор 5, ведомыйнапряжением источника б переменноготока. Инвертор 5 управляется источником 7 входного сигнала. Нагрузка 8 30переменного тока включается на входвыпрямителя 3, как показано на чертеже.Выходной ток индуктивно-емкостногопреобразователя 2 источника напряжения в источник тока определяется егопараметрами и величиной напряженияисточника 1 и не зависит от величинывыходного напряжения. Часть тока индуктивно-емкостного преобразователяпотребляется нагрузкой, а остальнаячерез выпрямитель Э, сглаживающийдроссель 4 и инвертор 5 передаетсяисточнику 6. Ток нагрузки может изменяться от нуля до предельного эначения и его максимальная величинане зависит от напряжения на нагрузке. Последнее определяется входнымнапряжением инвертора 5 (отличаетсяот него на падение напряаеиия в вентилях выпрямителя 3 и в сглаживающем напряжения на нагрузке. Благодаря этому снижается, а при чисто активной ,нагрузке устраняется изменение фазового угланапряжения на нагрузке 8 по отношению к напряжению источника 1.Так как сопротивление индуктивноемкостного преобразователя 2 снижается с ростом частоты и тем самью способствует шунтированию высших гармонических составляющих тока выпрямителя, коэффициент искажения синусоидальной формы напряжения на нагрузке 8 достаточно мал, При необходимости может быть достигнуто дальнейшее улучшение форьы выходного напряжения путем включения в состав индуктивноемкостного преобразователя резонансных фильтров, настроенных на высшие гармоники тока преобразователя частоты.Источники 1 и 6 могут быть объединены в один. При этом для обеспечения нормальной работы преобразователя частоты необходимо включить одинаковые сглаживающие дроссели в каждый полюс преобразователя. Можно также между индуктивно-емкостными преобразователем 4 й источником 1 или между инверЪором 5 и источником 6 включить разделительный трансформаторВ последнем случае появляется воэможность получения необходимой величины максимального напряаения на нагрузке 8, в том числе и напряаения большего напряжения источника питания, Быстродействие регулятора напряжения обеспечивается высоким быстродействием системы управления инвертором 5 и весьма малым временем переходных процессов в цепях не управляемого последовательного элемента 2 (индуктивно-емкостного преобразователя) и преобразователя частоты.Так как мощность, потребляемая системой управления инвертором со стороны источника входного сигнала 7, очень малая, регулятор напряжения обладает весьма значительным коэффициентом усиления по мощности при достаточно большом коэффициенте усиления по напряжениюформула изобретения1. Регулятор переменного напряжения, питающийся от двух источников и содержащий неуправляемый элемент, включенный последовательно в цепь нагрузки, и управляевеий элемент, включенный параллельно этой цепи, отличающийс ятем, что, с целью повьыеиия быстродействия, управляемий элемент выполнен в виде преобразователя частоты, состоящего иэ последовательно соединенных выпрямителя, вход которого подключен параллельно цепи нагрузке, сглаживающего дросселя и ведомого сетью инвертора, выход которого подключен к выЗаказ 530 3/51 Тираж 857 Подписное ЦлИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 водам для подключения второго источника.2. Регулятор напряжения по п.1,отличающий с я тем, что, сцелью расширения диапазона регулирования, улучшения формы выходного напряжения и повышения качества регулирования, неуправляемый элемент выполнен в виде индуктивно-емкостного преобразователя источника напряжения висточник тока,3. Регулятор напряжения по п.1, 10о т л и ч а ю щ и й с я тем, что онснабжен, по крайней мере, одним трансформатором, включенным между источнихами питания и управляемым и неуправляемым элементами регулятора4. Регулятор напряжения по п.2 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что индуктивно-емкостный преобразвоатель снабжен резонансными фильтрами,Источники информация, принятые во внимание при экспертизе1. Иванчук Б. Н. и др . .Тиристорные и магнитные стабилизаторы напряжения, ;М., Энергия, 1968, рис. 29, 38,41.2. Подмагничиваемые регуляторы напряжения, Труды Горьковского политехнического института. Т. ХУ 1, вып,1, Горький, 1962, рис. 1.