Устройство для регулирования переменного напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее трансформатор, первичная основная обмотка которого включена в диагональ первого моста на управляемых двунаправленных вентилях, разомкнутые конщй другой диагонали которого через сортйетствующйе тиристоры и основные конденсаторы подключены к входным выводам, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и улучщения кривой выходного напряжения,, оно снабжено вторым мостом на однонаправленных управляемых вентилях и двумя вспомогательными конденсаторами , а трансформатор - дополнительной обмоткой, соединенной с входными выводами через второй мост, между выходами одной из диагоналей которого и общей точкой соединения одного из выводов дополнительной (Л обмотки и соответствующего входного вывода включены вспомогательные конденсаторы.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

6% (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3536699/24-07 (22) 11.01.83 (46) 23.03.84. Бюл. Ф 11 (72) А.И.Маркевич и А.А.Иванов (71) Псковский филиал Ленинградского политехнического института им.М.И.Калинина (53) 621.316.722/088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 547942, кл. Н 02 M 5/ 10, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 782083, кл. G 05 F 1/22, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

У 955360, кл. H 02 J 3/18, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее трансформатор, первичная основная обмотка которого включена в диагональ первого моста на управляемых

3(56 G 05 F 1/24//Н 02 J 3/18 двунаправленных вентилях, разомкнутые концы другой диагонали которого через соответствующие тиристоры и основные конденсаторы подключены к входным выводам, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и улучшения формы кривой выходного напряжения, оно снабжено вторым мостом на однонаправленных управляемых вентилях и двумя вспомогательными конденсаторами, а трансформатор — дополнительной обмоткой, соединенной с входными выводами через второй мост, между выходами одной из диагоналей которого и общей точкой соединения одного из выводов дополнительной обмотки и соответствующего входного вывода включены вспомогательные конденсаторы.

1081628

Изобретение относится к электро-! технике в частности преобраэовател ной технике, и может быть использовано в источниках электропитания.

Известно устройство для регулирования переменного напряжения, содерmagee трансформатор с основной и дополнительной обмотками, одна из которых подключена непосредственно, а другая — через управляемые венти- 1О ли D)

Недостатком данного устройства является искажение формы кривой выходного напряжения при больших углах открывания управляемых вентилей.

Известно также устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее два трансформатора, первичные и вторичные обмотки которых соединены согласно-последовательно, а общая точка соединения первичных обмоток через соответствующие тиристорные ключи соединена с каждым входным выводом устройства (2) .

Недостатками этого устройства являются большие габариты и искажение формы кривой выходного напряжения при больших углах открывания тиристорных ключей.

Наиболее близким по технической З< сущности к,предлагаемому является устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее трансформатор, первичная основная обмотка котоРого включена в диагональ пер-3 вого моста на управляемых двунаправленных вентилях, разомкнутые концы другой диагонали которого через соответствующие тиристорыи основные конденсаторы подключены к входным BbIBQ- 40 дам $3j.

Однако известное устройство имеет недостаточный диапазон регулирования выходного напряжения.

Целью изобретюниЯ ЯВЛЯютсЯ pacIIIH 45 рение диапазона регулирования и улуч. шение формы кривой выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирова- SO йия переменного напряжения, содержащее трансформатор, первичная основная обмотка которого включена. в.диагональ первого моста на управляемых двунаправленных вентилях, разомкнутые концы другой диагонали которого через соответствующие тиристоры и основные конденсаторы подключены к входным выводам, дополнительно снабжено вторым мостом на однонаправленных управляемых вентилях и двумя вспомогательными конденсаторами, а трансформатор — дополнительной обмоткой, соединенной с входными выводами через второй мост, между выходами одной иэ диагоналей которого и общей точкой соединения одного из выводов дополнительной обмотки и соответствующего входного вывода включены вспомогательные конденсаторы.

На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для регулирования переменного напряжения на фиг. 2 — временные диаграммы напряжения питающей сети и токов первичной основной и дополнительной обмоток трансформатора с различной начальной фазой

Устройство содержит основные конденсаторы 1 и 2, тиристоры 3 и 4, первый мост на управляемых вентилях 5-.12, трансформатор 13, первичная основная обмотка 14 которого включена в диагональ первого моста, разомкнутые концы другой диагонали которого через соответствующие тиристоры 3(4) и основные конденсаторы 1(2) подключены к входным выводам устройства, дополнительную 15 и вторичную 16 обмотки трансформатора, вспомогательные конденсаторы 17 и 18, второй мост на управляемых вентилях 19-22 .

При этом дополнительная обмотка 15 трансформатора 14 соединена через второй мост на управляемых вентилях 19- 22 со входными выводами, а вспомогательные конденсаторы 17. и l8 включены между выходами одной из диагоналей второго моста и общей точкой соединения одного из выводов дополнительной обмотки 15 и соответствующего входного вывода устройства.

IИндуктивность первичной бсновной обмотки 14, входящей в разрядную цепь основных конденсаторов 1 и 2, и емкости этих конденсаторов, а также индуктивность первичной дополнительной обмотки 15, входящей в разрядную цепь вспомогательных конденсаторов 17 и 18, и емкости этих конденсаторов выбраны так, что разряд носит колебательный характер и частота токов,. протекающих соответ1081628

3 ственно по первичным основной и дополнительным обмоткам, равна частоте сети, а сдвиг фаз между токами этих обмоток может меняться автоматически от 0 до 90 и от 180 до 270

О 0 с помощью блока управления вентилями в зависимости от уровня выходного напряжения.

Устройство работает следующим образом. 10

В положительный полупериод напряжения сети (фиг.2а) в момент t> открываются тиристоры 3 и 19, и с этого момента до момента t< заряжаютl ся конденсаторы 1 и 17 до амплитудного значения напряжения сети с полярностью, указанной на фиг. 1. В момент Г. проецесс заряда конденсаторов 1 и 17 прекращается и тиристоры 3 и 19 закрываются. В дальнейшем заряженный основной конденсатор 1 разряжается на первичную основную обмотку 14 трансформатора 13 при открывании вентилей 5 и 6, а заряженный вспомогательный конденсатор 17 — на первичную дополнительную обмотку 15 трансформатора 13 при открывании вентиля 21. При этом по первичным обмоткам 14 и 15 про1 текают положительные полуволны тока (фиг. 2 б,в). Меняя момент открывания вентиля 21 в диапазоне от момента t< до момента t2 (фиг.2ц), а момент открывания вентилей 5 и 6 оставляя постоянным, равным t<,(фиг.2,a )

35 можно менять начальную фазу положительной полуволны тока первичной дополнительной обмотки 15 относитель- но фазы положительной полуволны тока первичной основной обмотки 14 от (= Oo до Q = 90о (фиг.2б,т.). По окончании. положительных полуволн тока в обмотках вентили 5, 6 и 21 закрываются, и в то же время открываются вентили 7", 8 и 22 и аналогичным образом в обмотках формируются отрицательные полуволны тока (фиг.2, g) от разряда конденсаторов 2 и 18, заряжаемых с момента t до момента t> (фиг.2,ц) через тиристоры соответственно 4 и 20 до амплитудного значения напряжения сети с полярностью, указанной на фиг. 1.

Если вместо вентилей 5, 6 и 7,8 во время разряда основных конденсаторов 1 и 2 открывать соответственно вентили 9, 10 и 11, 12, то направление тока в первичной основной обмотке 14 трансформатора изменяется на противоположное (фиг. 2,9 ), тогда при тех же углах управления вентилями 21 и 22 начальная фаза тока дополнительной обмотки 15 может меняться относительно фазы тока основной обмотки 14 от (= 180 до (= 270 (фиг. 2 е и ж ) .

Изменение начальной фазы переменного тока в первичной дополнительной обмотке 15 приводит к изменению фазы магнитного потока, создаваемого током этой обмотки в магнитопроводе трайсформатора, что в свою очередь приводит к изменению результирующего магнитного потока, создаваемого токами обеих первичных обмоток.

Изменение результирующего магнитного потока приводит к изменению ЭДС наводимой во вторичной обмотке 16 трансформатора, а соответственчо и выходного напряжения.

Если мощности всех конденсаторов одинаковы, а число витков первичной основной обмотки 14 равняется числу витков первичной дополнительной обмотки 15, то при изменении начальной фазы тока в первичной дополнительной обмотке 14 от (= 0 до =

90, выходное напряжение может изменяться плавно от 2 0н „ до0шц„, где

0„дц — номинальное напряжение, а при изменении начальной фазы от = 180

1 до = 270 выходное напряжение может изменяться от 0 до0ц, что приводит к существенному расширению диапазона регулирования выходного напряжения. При этом форма выходного напряжения близка к синусоидальной во всем диапазоне регулирования.

При этом по отношению к питающей сети само устройство является емкостной нагрузкой, а следовательно, и может передавать в сеть реактивную мощность, что улучшает его энергетические показатели. ювмгв

Аа. 1

1081628

Составитель Д.Фуфлыгин

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Гергель Корректор Г Решетник

Заказ 1551/44 .Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Госудраственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4