Регулятор переменного напряжения

/30, 1987.ОГО НАПРЯЖЕ Изоб технике и мо для регулиро электропотре ния - снижен зателей и ст ил.Ю СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫГИЯМИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ И(71) Азербайджанский нвательский институт эним. И.Г. Есьмана(54) РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕНН ние относится к электроет быть использованоания напряжения мощныхителей. Цель изобретее массогабаритных покаимости. Обмотки трансформаторно-дроссельного блока 11образуют мостовую схему, уравновешенную по переменной составляющей тока.Тиристоры преобразователей 1 и 2включаются и отключаются попарно.На дросселе 17 образуется сумма, ана трансформаторе 16 - разность выходных напряжений преобразователей1 и 2, Выходное напряжение регулятора определяется как разность напряжений сети и выходной обмотки 12трансформатора 16. Возможно использование в блоке 11 двухобмоточногодросселя и трансформатора с однойпервичной обмоткой, включенной между средними точками обмоток дросселя,которые соединены с разнополярнымивыходнымк выводами разных преобразователей 1 и 2, В этом случае постоянные составляющие токов не поступаютв трансформатор 16. 2 з.п.ф-лы, 3Изобретение относится к электротехнике и может. быть использовано для регулирования напряжения в электрических сетях и на зажимах мощных электропотребителей,Цель изобретения - снижение массо- габаритных показателей и стоимости,.На фиг. 1 приведена принципиальная схема регулятора переменного напряжения (РПН) при выполнении трансформаторно-дроссельного блока на трансформаторе с двумя первичными обмотками и однообмоточном цросселе; на фиг. 2 в . то же, при выполнении трансформаторно-цроссельного блока на двухобмцточном дросселе и трансформаторе с одной первичной обмоткой; на фиг., 3 - диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу РПН. 20РПН (фиг. 1 и 2) состоит из двух однюфазных мостовых преобразователей 1 .и 2, собранных соответственно.на тиристорах 3.-6 и 7"10, Входы преоб разователей 1 и 2 подключены к входным выводам, Трансформатарно-дроссельный блок 11 содержит обмотки 12-15 и выполнен на трансформаторе 16.и дросселе 17, Выход блока 11, образо ванный первой обмоткой 12, являющейся выходной обмоткой трансформатора 16, соединен с первыми входным и выходным вьщодами. Вторые входной и выходной выводы соединены с общей шиной. Вторая 13 и третья 14 обмотки блока 11 выполнены со средними точками, между которыми .включена четвертая обмотка 15. Конец второй 13 и начало третьей 14 обмотки образуют 40 первый вход блока 11, соединенный,с выходом преобразователя 1, а начало второй 13 и конец третьей 14 обмотки образуют второй вход блока 11, соединенный с выходом преобразователя 2.На фиг. 1 вторая 13 и третья 14 обмотки блока 11 являются первичными обмотками трансформатора 16 и включены между однополярными выходными выводами преобразователей 1 и 2, а четвертая обмотка 15 блока 11 являетея обмоткой дросселя 17.На фиг. 2 вторая 13 и третья 14 обмотки блока 11 являются обмотками55 дросселя 17 и включены мвкду разнополярными выходными выводами преобразователей 1 и 2, а четвертая обмотка 15 блока 11 является первичной обмоткой трансформатора 16.Сущность изобретения заключается в образовании из обмоток трансформа- торно-дроссельного блока 11 мостовой схемы, уравновешенной по.переменной (фиг. 1) или постоянной (фиг, 2) составляющей токаВключение второй 13 и третьей 14 обмоток трансформаторно-дроссельного блока 11 между выходными выводами разных однофазных мостовых преобразователей 1 и 2 и включениечетвертой 15 обмотки трансформаторно-дроссельного блока 11 между среднИми точками второй 13 и третьей 14 обмоток необходимо для разгрузки четвертой обмотки 15 по переменной (фип. 1) или, постоянной (фиг. 2) соетавляющей тока, что и позволяет снизить массогабаритные показатели и стоимость.На фиг. 1 и 2 обозначено: Бс,0 ф - соответственно напряже-ния сети на входных выводах, на, об. -мотке 12 трансформатора 16, на дросселе 17 и на выходных выводах РПН.На фиг, 3 по осям показано: 18 -напряжение сети Бс, 19 и 20 - напряжения Б, и Уна выходах однофазныхмостовых преобразователей 1 и 2 соответственно; 21 - напряжение Г на.9 Рдросселе 17; 22 - напряжение Б наобмотке 12 трансформатора 16; 23 -напряжение Бна выходных выводахРПН. В процессе работы схемы, представленной на фиг,. 1, в каждом из однофазных тиристорных мостовых преобразователей 1 и 2 тиристоры включаются и отключаются попарно, путем поочередной подачи отпирающих импульсов на ту пару тиристоров, на которой в мо" мент коммутации напряжение сети Б с действует в прямом направлении тиристоров. При этом сумма углов управления пар тиристоров одного и тогоже однофазного тиристорного мостового преобразователя равна 360 + Ао, а сумма соответствующих пар тиристоров разных однофазных тиристорных мостовых преобразователей - 180 эл.град, где .дЫ - наибольший угол, необходмый для поддержания требуемого . значения постоянной составляющей тока преобразователей 1 и 2 по условиям надежной коммутации тиристоровв заданные моменты времени, 5 15Допустим, к моменту времени, соот - ветствующему углу 1 з (фиг. 3), работают тиристоры 4,1 и 8,9, а напряжения Б, и У на выходах однофазных тиристорных мостовых преобразователей 1 и 2 противоположны напряжению О сети, как показано на фиг, 3 по осям 19 и 20 соответственно. При угле Ыз 4 подаются отпирающие импульсы1на тиристоры 3 и 6. При этом под действием напряжения Б сети эти тиристоры отпираются, а тиристоры 4 и 5 запираются, в результате чего напряжение Б на. выходе однофазного тирис 1торного мостового преобразователя 1 меняет свой знак и начинает совпадать с напряжением Б сети. При угле с7,1 с180 - оэподаются отпирающие импульсы на тиристоры 7 и 1 О, в результате чего эти тиристоры отпираются, а тиристоры 8 и 9 запираются и напряжение Б на выходе орнофазного тиристорного преобразователя 2 также меняет знак и начинает совпадать с напряжением сети Ь . При угле о= = 360 -Ы 10 (рассматривается идеальный случай, когда дс= 0) отпирающие импульсы подаются на тиристоры 8 и 9, что приводит к отпиранию тиристоров 8 и 9 и запиранию тиристоров 7 и 10. Начиная с момента времени, соответствующего углу с,э, напряжение на выходе однофазного мостового преобразователя 2, меняет свой знак, вновь противоположно напряжению О сети. Далее, подавая отпирающие импульсы на тиристоры 4 и 5 при угле с 4= = 360 - сзи т.д., получим диаграммы напряжений У и У , представленные на фиг. 3 по осям 19 и 20 соответственно.Трансформатор 1 на схеме фиг. 1 испытывает разницу, а дроссель 17 сумму напряжений Б, и Б. Поэтому в промежутке времени, когда напряжения У и Г совпадают по направлению, напряжение на трансформаторе 16 равно нулю, а напряжение на дросселе 17 равно напряжению сети, В промежутке времени, когда напряжения Б и Бпротивоположны по направлению,наоборот, напряжение на трансформаторе 16 равно напряжению сети Б а напряжение на дросселе 17 равно нулю. В результате этого напряжения дросселя 17 и трансформатора 11 изме 85787 6няются по диаграммам, представленнымна фиг. 2 соответственно по осям 21и 22. При этом по оси 22 представлено напряжение У в обмотки 12 трансформатора 16 с учетом коэФфициентатрансформации, Напряжение Бна выходе РПН, представленное на фиг. 3по оси 23, определяется как разницанапряжений П сети с Ув обмотки 12трансформатора 16.В процессе работы устройства черездроссель 17 замыкаются только постоянные составляющие токов преобраэо"вателей 1 и 2, поскольку он включенв диагональ моста, образоаанного изчетырех половин обмоток 13 и 14,уравновешенного для переменных составляющих токовпротекающих в об мотках 13 и 14 по условиям работытрансформатора 16.Описанный процесс работы, диаграммы напряжений и токов, представленныена фиг. 3, полностью относятся и к 25 РПН, представленному на Фиг. 2. Разница заключается лишь в том, что мост,образованный иэ четырех половин обмоток 3 и 14, уравновешен для постоянных составляющих токов преобразователей 1 и 2 благодаря изменению полярности включения указанных преобразователей. Поэтому на схеме на фиг.2постоянные составляющие токов не проходят в трансформатор 16, и он разгружается по постоянному току.Отсутствие переменной (фиг. 1) илипостоянной (Фиг, 2) составляющей токав обмотке 15 блока 11 позволяет снизить массогабаритные показатели истоимость.В общем случае деО, так как изэа наличия потерь энергии в схемеРПН площади полояительных полуволн. напряжений на выходах однофаэных тиристорных мостовых преобразователей1 и 2 должны превосходить отрицательные, что необходимо для подцержаниядополнительного постоянного тока,создаваемого на выводах укаэанных 50 .преобразователей по условиям обеспе"чения коммутации тиристоров в точноэаданные моменты времени. ОднакоРПН работоспособен и в том случае,когда угол д специально не предусматривается, и принимается йЫ = О,так как переменный ток трансформатора 16 в любой момент времени можетзамыкаться независимо от значенияпостоянных составляющих тока, покрайней мере через один из однофазных мостовых преобразователей 1 или 2. В этом случае в одном иэ указанных преобразователей возможны преж 5 девременные включения или пропуски включений тиристоров, но это сопровождается лишь нарушением симметрии выходного напряжения без заметного нарушения режима РПН, Но в этом случае повышается экономичность работы РПН в результате снижения постоянных составляющих тока в схеме.Формула изобретения1. Регулятор переменного напряжения, содержащий два однофазных тиристорных мостовых преобразователя, входы которых подключены к входным выводам, трансформаторно-дроссельнь 1 й блок, предназначенный для выделения йа дросселе суммы, ана трансформаторе - разности вмходных напряжений однофазных тиристорных мостовых пре образователей, первый и второй входы трансформаторно-дроссельного блока соединены с выходами соответствующих однофазных тиристорных мостовых преобразователей, а выход,. образованный 30 первой обмоткой трансформаторно-дроссельного блока, являющейся выходной обмоткой трансформатора, соединен с первыми входным и выходным выводами, вгорые входной и выходной выводы подключены к общей шине, при этом сумма углов управления пар тиристоров каждого однофаэного тиристорного мостового преобразователя равна 360 а сумма углов управления соответствующих пар тиристоров разных однофазных мостовых преобразователей - 180 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей и стоимости, трансформа- торно-дроссельный блок выполнен четырехобмоточным, причем вторая и третья его обмотки имеют среднюю точку, конец второй и начало третьей обмотки образуют первый вход, а начало второй и конец третьей обмотки - второй вход трансформаторно-дроссельного блока, четвертая обмотка трансформа- торно-дроссельного блока включена между средними точками второй и третьей обмоток.2. Регулятор по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что вторая и третья обмотки трансформаторно-дроссельного блока являются первичными обмотками трансформатора и включены между одноподярными выходными выводами разных однофазных тиристорных мостовых преобразователей, а четвертая обмотка трансформаторно-дроссельного блока является обмоткой дросселя.13. Регулятор по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что вторая и третья обмотки трансформаторно-дроссельного блока являются обмотками дросселя и включены между разнополярными выходными выводами разных однофазных тиристорных мостовых преобразователей, а четвертая обмотка трансформаторнодроссельного блока является первичной обмоткой .трансформатора.1585787 г г оЯВ уо А. Волков едактор Е. Копч орректор М.Максимишине анич ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 О Заказ 2326ВНИИПИ Госу оставит ехред М Тираж 653ственного комитета по изобрете 113035, Москва, Ж, Раушск одписноеям и. открцтинаб., д, 4/