Стабилизированный преобразователь переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротех нике, в частности к преобразовательной технике Цель изобретения - максимальное использование установленных мощностей сило вых элементов преобразователя и сохранение неизменным коэффициента стабилизации при расширении, сужении или смещении допустимого диапазона изменения сетевого на пряжения Регулирование напряжения ос ществляется изменением числа витков пер вичной обмотки 6 вольтодобавочного транс форматора 2 и регулировочной обмотки 7 автотрансформатора 1 Часть основной об мотки 3 автотрансформатора 1 и вторичная обмотка 4 вольтодобавочного трансформато ра 2 выполнены в виде четного числа идеи тичных секций За счет параллельного и по следовательного включений упомянутых еек ций и изменения места подключения вто ричной обмотки 4 к секциям обмотки 3 до стигается поставленная цель 2 ил Ј

СОЮЗ СОВЕТСЯ4Х соцИАлистичесжих

РЕСПУБЛИК (6 с@ЩЩ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изоБРетениям и отнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (2!) 4722078/07 (22) 24.07.89 (46) 23.06.9!. Бюл. № 23 (71) Институт электродинамики АН УССР и Научно-производственное объединение

«Спектр» (72) К. А. Липковский, Ю. В. Сидоренко, В. А. Халиков, А. Г. Можаровский, В. Н. Корешков и А. Н. Дикий (53) 621.314.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 877498, кл. G 05 F 1/24, 1980. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАГ1РЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике. Цель изобретения — максимальное исИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике.

Целью изобретения является максимальное использование установленных мощностей силовых элементов преобразователя и сохранение неизменным коэффициента стабилизации при расширении, сужении или смещении допустимого диапазона изменения сетевого напряжения.

На фиг. I изображена функциональная схема устройства, являющаяся исходноЙ для проектирования; на фиг. 2 — таблица, содержащая различные варианты построения схемы предложенного устройства и показаны изменения нагрузочной способности различных вариантов, а также проиллюстрирована достигаемая адаптация различных вариантов схем к смещению диапазона допустимого изменения сетевого напряжения для случая U- - =U-.-. =200 В и при определенной нагрузке.

„„SU„„1658331 А1 (51)5 Н 02 М 5/12; G 05 F 1/24 пользование установленных мощностей с иловых элементов преобразователя и сохранение неизменным коэффициента стабилизации при расширении, сужении или смещении допустимого диапазона изменения сетевого напряжения. Регулирование напряжения осуществляется изменением числа витков первичной обмотки 6 вольтодобавочного трансформатора 2 и регулировочной обмотки 7 автотрансформатора l. Часть основной обмотки 3 автотрансформатора 1 и вторичная обмотка 4 вольтодобавочного трансформатора 2 выполнены в виде четного числа идентичных секций. За счет параллельного и последовательного включений упомянутых секций и изменения места подключения вторичной обмотки 4 к секциям обмотки 3 достигается поставленная цель. 2 ил.

Устройство (фиг. 1 ) содержит а втотрансформатор 1 и вольтодобавочный трансформатор 2. Автотрансформатор I содержит основную обмотку 3, выполненную в виде четного числа идентичных секций 3.! — 3.2п.

Устройство содержит также секции 3.2л+1.

Вольтодобавочный трансформатор 2 содержит вторичную обмотку 4, которая выполнена в виде четного числа идентичных секций 4.1 — 4.п, а также коммутатор 5, соединяющий отводы первичной обмотки 6 вольтодобавочного трансформатора 2 с отводами регулировочной обмотки 7 автотрансформатора I. Вторичная обмотка 4 и секции

3.1 — 3.2 основной обмотки 3 соединены последовательно между входным и выходным выводами.

Процесс регулирования в устройстве осуществляется замыканием требуемого числа управляемых ключей переменного тока (например, симисторов), при этом устанавли1658331 ва i«n требуемый коэффициент передачи напряж«ния, который изменяется только при уход«выходного напряжения из зоны, ограннч«иной значениями минимального и макс ч и ал ьпого выходных наг(ряжений.

Рассмотрим, каким образом изменяются характеристики схемы в различных вариантахх представленных на фиг. 2.

Расчеты производятся для случая выполнения коммутатора 5 на четырех управля«мых ключах, что обеспечивает шесть дискретных коэффициентов передачи, а также для случая выполнения основной обмотки 3 в виде секций 3.1, 3.2 и 3.3, а вторичной обмогки 4 в виде секций 4.1 и 4.2.

Отношение чисел витков секций 3.1 и 3.2 к числу витков секции 3 выбирается из условия минимизации установленных мощностей электромагнитных элементов равным 0,04.

Для схемы варианта 1 (фнг. 2) при диапааопе изменения входного напряжения U. относительно номинального (/а H(IIH Ux =

= — ((),7 — 1,2) U ° ., нестабильность выходного папряж«ния равна — — — — - - = 1,094, U " У" ° 17 де Г .. — максимальное выходное напряжение; (1 ° » — минимальное выходное напряжение;

Ux ., ° -- максимальное входное напряжение; (. н . — минимальное входное напряжен не.

Изм«н«ни«выходного напряжения XUp ——

1 1

:== ),(М5, отсюда (l.м.=(/н. « +-4,50 :

1 -)

В варн»;, «с хемы II (фиг, 2) вторич ;;н:>r>i os ка подключена к точке соединения с«кцнй 3. и 3.2 при заданной точности подд«ржания выходного напряжения (Ь ". «,. = — +-4,5О) и неизменном ссютношени и чисел витков секций 3.1 — 3.3. Изм«пенне входного напряжения возможпо В пределах (/а.= (0,728 — 1,248) U" « ° .

В вариантах III, IV, V (фиг. 2) секции вторичной обмотки 4 соединены последовательно и подключены к свободному выводу секции 3.1 Нагрузка подключается к различным выводам секций 3.1 н 3.2 в разных вариантах. На фиг. 2 указаны для каждого варианта величины соответствующих диапазонов стабилизации (допустимые отклонения входного напряжения, Я от номинального знаЧ«пня (., н н н ) В вариантах VI, VII, VIII обмотки трансформирующих элементов, стоящие в силовой цепи, соединены параллельно, что естественно ведег к примерно двойному сужению допух гимого диапазона изменения входного напрянк«ния и соответствующему повышению

«тиби.lbno«TH выходного напряжения (здесь

Usex=Usex -. (-2,450, а у=1,05). Поня1но, что в реальном стабилизаторе при этом необходимо изменение уставок пороговых элементов системы управления, контролирующих уход выходного напряжения за пределы зоны, ограниченной значениями (/а. ". =

U»x ном ° 0,9755 H Уаык макс = (/аык ном (Х 1,0245

Сужение диапазона допустимого изменения сетевого напряжения, сопровождающееся повышением точности поддержания выходного напряжения, в вариантах Vl, Vll, VI II позволяет существенно повысить мощности нагрузок, подключаемых к стабилизатору, т. к. параллельно соединенные обмотки могут пропускать максимальные токи, вдвое большие чем в исходном варианте 1. На фиг. 2 наглядно проиллюстрирована достигаемая адаптация стабилизатора к смещению диапазона допустимого изменения сетевого напряжения при подключении к нему определенной нагрузки для случая U-- -- =

=(/н. "=220 В, а также возможность питания от стабилизатора существенно большей нагрузки Р„, если сетевое напряжение изменяется в более узком диапазоне.

Следует отметить, что при обратном подключении сети и нагрузки (сеть — к выходным выводам устройства, а нагрузка — к входным), получается 8 вариантов схем устройства, обеспечивающих формирование шести дискретных уровней выходного напряжения. В пяти из этих вариантов при некоторой неизменной степени регулирования можно обеспечить сдвиг диапазона регулирования вверх и вниз от номинального значения. В остальных трех вариантах при вдвое меньшей степени регулирования также осуществляется соответствующий сдвиг диапазона регулирования, который здесь является более узким. Как и в случае стабилизации, в последних трех вариантах регулятора можно осуществлять питание примерно вдвое более мощной нагрузки. Обмотки обоих трансформирующих элементов, размещенные в цепи силового тока, могут разбиваться и на большее, но обязательно четное число секций, например на 4 или 6 (на практике вряд ли потребуется большее дробление), что ведет к резкому возрастанию числа возможных модификаций (l7 при четырех секциях, 28 при шести секциях).

Следует подчеркнуть, что здесь в любом случае имеет место не последовательное соединение вторичных обмоток нескольких электромагнитных элементов, а именно разделение вторичной обмотки одного элемента на четное число одинаковых секций.

Эти секции в маломощных устройствах могут быть намотаны в параллель. В мощных же устройствах, где силовые обмотки выполняют шннкой, следует стремиться к приблизительно равной длине используемой

l658331

Формула изобретения

/Х

Фиг. 1 шинки для каждой секции и строго контролировать равенство чисел. витков секций.

Дополнительным требованием при конструировании устройства по предлагаемой структуре является необходимость обеспечить выводы всех требуемых точек на специальный механический щит или соединитель, где можно осуществить требуемые пересоединения концов секционированных обмоток и выбрать требуемые при эксплуатации параметры диапазона стабилизации, точности стабилизации и допустимой мощности нагрузки.

Стабилизированный преобразователь переменного напряжения, содержащий силовой трансформатор с основной и регулировочной обмотками, вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого включена в цепь силового тока, и полупроводниковый коммутатор, содержащий управляемые ключи переменного тока, соединяющие отводы первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и регулировочной обмотки силового трансформатора, отличен щийся тем, что, с целью максимально. () использования установленныx м щностей сп ловых элементов преобразователя и сохранения неизменным коэффициlir,i сгаби lii ации при расширении. гуж нии пли смещении допустимого диапазона изменения сетевого напряжения, силовой трансформатор выполнен в виде автотрансформатора, вторичная обмотка вольтодобавочного грансформатора и часть основной обмотки автотрансформатора выполнены в виде четного числа отдельных однотипных секций с равным числом витков, упомянутые секции соединены последовательно или параллельно, при этом вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора включена между первым выводом для подключения сети или нагрузки и одним из выводов секций основной обмотки автотрансформатора, свободный вывод основной обмотки автотрансформатора, вторые выводы для подключения сети и нагрузки объединены в общую точку, а свободный вывод для подключения сети или нагрузки подключен к одному из выводов секций основной обмотки автотрансформатора.

1658331

Составитель И Головинова

Редактор Т Куркова Texpeд А Кравчук Корректор М С а мборс ка я

Ваказ 2435 Тираж 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комигета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1! 3035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

11роизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!