Стабилизатор переменного напряжения

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СОиа Сфаетсмин Социалидтиц вских Республиксударственнын номнтетавета Мнннстроа аЕСРоо долам нзобретеннйн отнрытнй Опубликовано 25.07,75,Бюллетень27Дата опубликования описания 21.07.75 621.316,721 (088.8) 2) Авторы изобретени чков и Ю В. 1) Заявит Горьковски технический институт им ов НН РЯЖЕНИ о тройств вляем ого достиключа,га о лючение(54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕР Изобретение относится к области вторичных источников электропитания, в частности к стабилизаторам переменного напряжения.Известно устройство для стабилизации 5 переменного напряжения, содержащее систему импульснолазового управления и регулирующий орган, выполненный в виде вольтодобавочного трансформатора, вторичная обмотка которого включается последова тельно с выходом, а первичная обмотка реверсируется четырьмя управляемыми ключами, выполненными на симисторах. Управление ключами осуществляется элементом управления, включенным на входе устройст 1 б ва и следящим за величиной и знаком отклонения напряжения от номинальной величины.Однако при использовании такого устр йства происходит нерапиональный расход ак тинных материалов вольтодобавочного трансформатора, обусловленный неоптимальной схемой автотрансформатора в режиме вольтьотбавки. Кроме того, при номинальном уров не сетевого напряжения (когда все сими- . 28 сторы заперты) .трансформатор переходит в дроссельный режим, характеризуемый перенапряжением на вторичной обмотке н, следовательно, на симисторах, а также значительным искажением формы кривой выодного напряжения, Этот недостаток в укаэанном регуляторе устраняют введением зазора в магнитопроводе трансформатора, а вто ведет к уху 1 мнению энергетических показателей трансформатора. Недостатком устройства является также сокращение диапазона регулирования при наличии индуктивной составляющей в токе нагрузки,Цель изобретения - уменьшение расхода активных материалов вольтодобавочного трансформатора, уменьшение нелинейных . искажений формы выходного напряжения, устранение перенапряжений на вторичной обмотке и на полулроводниковых управляемых ключах при номинальном уровне напряжения сети, расширение диапазона регулирования при наличии индуктивной составляющей в токе нагрузки.Это в предлагаемом усе478289нальное напряжение сети) в начале положительного полупериода; напряжения ( "+ на зажиме 3 и "-" на зажиме 4) продолжают работу ти 1 исторы 7, 10 (см, фиг, 2 б), открытые в конце отрицательного 10 3соединяющего обмотки вольтодобавочноготрансформатора и отпираемого в режимевольтоотбавки, с сетевого зажима вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора на зажим со стороны нагрузки, а также изменением схемы управления полупро- .водниковыми ключами путем введения в систему импульсно-фазового управления дополнительного канала управления ключами.На фиг. 1 изображена принципиальнаяэлектрическая схема (силовая часть) тиристорного сгабилизатора переменного напряжения; на фиг. 2 - кривые выходногонапряжения с указанием. порядка очередности работы тиристороа для режимов работыврльтодобавочного трансформа гора; "закороткавольтодобавка" и ррльтоотбавказакоротка,Тиристорный стабилизатор переменногонапряжения содержит систему импульсно-фазового управления и регулирующий орган,представляющий собой вольтодобавочныйтрансформатор, вторичная обмотка 1 которого подключена последовательно с нагрузкой 2 к входным зажимам 3 и 4 и питающей сети, а первичная обмотка 5 однимконцом подсоединяется парой управляемыхключей на тиристорах 6, 7 и 8, 9 к темже обоим входным зажимам устройства, адругим концом - парой управляемых ключей на тиристорах 10, 11 и 1213 кобоим зажимам нагрузки. Система импульсно-Фазового управления (СИФУ) 14путем подачи отпирающих импульсов накаждый тиристор обеспечивает работу стабилизатора во всех режимах в соответствии с уровнями сигналов датчиков напряжения 15 и тока 16, причем тиристоры8, 9 и 10, 11 отпираются в течение каждого полупериода, что обеспечивается введением в СИФУ дополнительного каналауправления.Работа тиристорного стабилизатора переменного напряжения рассматривается приактивно-индуктивной нагрузке.При максимальном значении сетевогонапряжения О = Ц в соответстС СнаКСвуюшнй полупериод напряжения включаютсятиристоры 8, 11 или 9, 10 соединяющиеобмотки вольтодобавочного трансформаторапо оптимальной схеме понижающего автотрансформатора. Смена работающих тиристоров происходит в момент прохождения токачерез нуль. К нагрузке в этом режимеприложено синусоидальное напряжение,равное разности напряжения питающей сетии э, д. с. вторичной обмотки.При изменении напряжения сети в пределах О ОС )ОС ШСОН- номиСмакс С с, Нов с,нон 15 20 25 30 35 40 45 50 полупериода напряжения, а в начале, отрицательного полупериода напряжения (ф+ф на зажиме 4 и "-ф на зажиме 3) продолжают работать тиристоры 6, 11, открытые в конце положительного полупериода напряжения,так как при наличии индуктивной составляющей в токе нагрузки закрытие тиристорощоткрытых в конце, например, отрицательногополупериода не совпадает с окончанием полупериода напряжения, а происходит несколько позднее. При работе тиристоров 7, 1 0(или 6, 11) напряжение на нагрузке практически равно напряжению питающей сети,Включением с регулируемым углом управления , зависящим от величины рассогласования ЬО )вью )вых ноь (О)фгде Я - угол, соответствующий переходутока нагрузки через нуль, тиристора 9 вположительный полупериод напряжения илитиристора 8 в отрицательный полупериоднапряжения можно изменять момент запирания тиристора 7 в положительный полупериод напряжения или тиристора 6 в отрицательный полупериод напряжения, При включении в соответствующий полупериод тиристоров 9, 8 напряжение на агрузке равноразности напряжения питающей сети и э.д.с,вторичной обмотки, При прохождении токачерез нуль тиристоры 9, 10 или 8, 1 1 запираются, В этот момент времени подаютсяуправляющие импульсы на тиристоры 8, 11в положительный полупернод напряжения ина тиристоры 9, 10 - в отрицательный полупериод напряжения. При этом напряжениена нагрузке ( 0 ) имеет синусри. -выхдальную форму и равно разности напряженияпитающей сети и а. д. с. вторичной обмотки.В момент времени, характеризуемый угломд (фбй % ), который зависит от ве-личины рассогласования ьО=Ц -цьых вых,но фв положительный полупериод напряжениявключается тиристор 6, а в отрицательный- тиристор 7. Напряжение на нагрузке приэтом равно напряжению сети,При напряжении сети Ц:О в полос с нОнжительный полупериод найряжения включаются тиристоры 6, 11, а в отрицательный полупериод - тиристоры 7, 10, соединяющие при атом обмотки вольтодобавочного трансформатора параллельно между собой. Ток нагрузки разделится по этим параллельным ветвям обратно пропорционально числу витков обмоток. Напряжение на нагрузке при этом будет практйчески равно напряжению сети. Смена работающих тиристоров происходит в момент прохождения тока через нуль.При изменении напряжения сети в пределах 0 ОО О (О - минимальное наС,НОИ С С,МИН С.ИиНпряжение сети) в начале положительного полупериода напряжения продолжают работу тиристоры 7, 12 (см, фиг, 2 а), открытые в конце отрицательного полупериода напряжения, а в начале отрицательного полупериода напряжения продолжают работать тиристоры 613, открытые в конце положительного полупериода напряжения. При этом напряжение на нагрузке равно сумме напряжения питающей сети и э. д. с, вторичной обмотки. Включением. с регулируемым углом управления. , зависящим от величины рассогласования Ь.Ц (04а р ), тиристора 10 в положительный полупериод напряжения и тиристора 11 в отрицательный можно изменять момент запирания тиристора 12 в положительный полупериод напряжения и тиристора 1 3 в отрицательный, При включении в соответствуюший полупериод напряжения тиристора 10 или 11 напряжение на нагрузке равно практически напряжению сети. При прохождении тока через нуль тиристоры 7, 10 и 6, 11 в соответствующий полупериод напряжения запираются. В этот момент времени подаются управляющие импульсы на тиристоры 6, 11 в положительный полупериод напряжения и на тиристоры 7, 10 - в отрицательный. При этом напряжение на нагрузке практически будет равно напряжению сети. В момент времени, характеризуемый углом С(, который зависит от величины рассогласования Ь, включается тири- стор 13 в положительный полупериод напряжения и тиристор 12 - в отрицательный. К нагрузке в этом режиме будет приложено напряжение ступенчато-сйнусоидальной формы, так как первичная и вторичная обмотки вольтодобавочного трансформатора включаются по оптимальной схеме повышающего автотрансформатора.При минимальном значении напряжения сети Ц =О в соответствуюший подуС С.МИН период напряжения включаются тиристоры 6, 13 и 7, 12, соединяющие обмотки вольтодобавочиого трансформатора по оптимальной схеме повышающего автотраноформатора. Смена работающих тиристоров происходит в момент прохождения тока через нуль. К нагрузке в этом режиме приложено синусоидальное напряжение, равное сумме напряжения питающей сети и э, д.с, ц вторичной обмотки.Таким образом, во всех режимах работы стабилизатора первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора или подключена к сети или закорочена вторичной об моткой, что исключает дроссельньй режимработы вольтодобавочного ;рапсформатора и связанные с ним нежелательные явления.Предмет изобретения1. Стабилизатор переменного напряжения, содержащий систему импульсно-фазового управления и регулируюшнй орган,выполненный в .виде вольтодобавочноготрансформатора, вторичная обмотка которого включена последовательно с выходом,а первичная - одним из выводов через 30полупроводниковый управляемьгй ключ соединена с выводом вторичной обмотки,подключеннмм ко входному зажиму, и обоими выводами через другие ключи соединена с другим входным зажимом, о т л ич а ю ш и й с я тем, что, с целью уменьшения расхода активных материалов вольтодобавочвого трансформатора, другие выводы обеих обмоток соединены через полупроводниковый управляемый ключ.402. Стабилизатор по и. 1 о т л и и афю ш и й с я тем, что, с целью уменьшения искажений формы выходного напряжения,расширения диапазона регулирования иустранения перенапряжений на элементах рьгулируюшего органа,в систему импульсно-фазового управления введен донолнительный канал управления ключами, осушествляюшими переключение регулирующего органа по схеме понижающего трансформатора.478289 СоставительИ.Широкоедактор Техред1.Загребельная И,Карандащова ор Л,Брахнина зд. М 873 Тираж869 аказ писно едприятие Патент, Москва, Г.59, Бережковская наб., 2 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, 13035, Раушская наб., 4