Способ управления напряжением на нагрузке в регуляторе с регулируемым преобразователем напряжения

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях для гибкого регулирования и стабилизации напряжения электрической сети и направлено на расширение диапазона регулирования напряжения на нагрузке. Техническим результатом является расширение диапазона регулирования напряжения на нагрузке. Способ управления напряжением на нагрузке в регуляторе с регулируемым преобразователем напряжения включает задание диапазона регулирования напряжения на выходе регулируемого преобразователя напряжения, измерение напряжения на нагрузке датчиком напряжения, сравнение измеренного значения напряжения на нагрузке с требуемым напряжением на нагрузке в блоке управления регулируемого преобразователя напряжения и формирование сигнала управления на выходе блока управления, устанавливающего напряжение на выходе регулируемого преобразователя напряжения, обеспечивающего требуемое напряжение на нагрузке; в блоке управления сравнивают требуемое значение напряжения на нагрузке с диапазоном регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения и, если требуемое значение напряжения на нагрузке не превышает диапазон регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения, то ветвь, состоящую из последовательного соединения нагрузки и выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения, замыкают накоротко, а если требуемое значение напряжения на нагрузке превышает диапазон регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения, то ветвь, состоящую из последовательного соединения нагрузки и выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения, подключают к зажимам источника питания. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях для гибкого регулирования и стабилизации напряжения электрической сети.

Известен способ регулирования напряжения на нагрузке (Миловзоров В.П., Мусолин А.К. «Дискретные стабилизаторы и формирователи напряжения», М. Энергоатомиздат, 1986, рис. 1.2, стр. 8) с применением автотрансформатора с отпайками (РПН), вход которого подключен к источнику питания, а выход к нагрузке. Согласно способу регулирование напряжения осуществляют с помощью системы управления по входному сигналу на систему управления, задающему требуемый уровень напряжения на нагрузке и осуществляют путем переключения отпаек у автотрансформатора. При этом при регулировании напряжения на нагрузке в диапазоне от 0 до номинального напряжения источника питания мощность автотрансформатора должна быть равна номинальной мощности нагрузки.

Недостатком настоящего технического решения являются малая дискретность регулирования уровней напряжения на нагрузке, низкое быстродействие, связанное с длительным временем переключения отпаек трансформатора электромеханическим путем, а также большая установленная мощность автотрансформатора, вызывающая увеличение массогабаритных и стоимостных показателей устройств, реализующих данный способ управления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления напряжением на нагрузке, описанный в патенте RU на изобретение №2398342, публ. 27.08.2010, МПК Н02М 5/12 «Способ управления тиристорным регулятором напряжения трансформатора», согласно которому управление напряжением на нагрузке осуществляют по входному сигналу на систему управления, задающему требуемое значение напряжения на нагрузке, путем управления напряжением на выходных зажимах регулируемого преобразователя напряжения, включенных последовательно с нагрузкой. Для областей применения, где требуется широкий диапазон регулирования напряжения на нагрузке, от нуля до номинального напряжения сети, использование данного способа приводит к необходимости увеличения установленной мощности оборудования регулятора (трансформатора преобразователя и его полупроводниковых ключей). При этом установленная мощность оборудования регулятора становится соизмеримой с мощностью нагрузки.

Недостатками способа - прототипа являются малая дискретность управления напряжением на нагрузке, а также высокая стоимость и громоздкость аппаратной реализации способа.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение дискретности регулирования напряжения на нагрузке при снижении массогабаритных и стоимостных показателей аппаратной реализации способа.

Технический результат заключается в расширении диапазона регулирования напряжения на нагрузке и расширении области применения способа с обеспечением невысокой стоимости его реализации.

Это достигается тем, что в известном способе управления напряжением на нагрузке в регуляторе с регулируемым преобразователем напряжения, входные зажимы регулируемого преобразователя напряжения подключены к зажимам источника питания, а выходные зажимы регулируемого преобразователя напряжения включены последовательно с нагрузкой, системой управления, содержащей датчик напряжения, включенный параллельно нагрузке, блок управления, подключенный к управляющему входу регулируемого преобразователя напряжения и блок задания уровня напряжения нагрузки, включающий задание диапазона регулирования напряжения на выходе регулируемого преобразователя напряжения, измерение напряжения на нагрузке датчиком напряжения, сравнение измеренного значения напряжения на нагрузке с требуемым напряжением на нагрузке в блоке управления регулируемого преобразователя напряжения и формирование сигнала управления на выходе блока управления, устанавливающего напряжение на выходе регулируемого преобразователя напряжения, обеспечивающего требуемое напряжение на нагрузке, в блоке управления сравнивают требуемое значение напряжения на нагрузке с диапазоном регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения и если требуемое значение напряжения на нагрузке не превышает диапазон регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения то ветвь, состоящую из последовательного соединения нагрузки и выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения замыкают накоротко, а если требуемое значение напряжения на нагрузке превышает диапазон регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения, то ветвь, состоящую из последовательного соединения нагрузки и выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения подключают к зажимам источника питания.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структура регулятора напряжения, реализующего предлагаемый способ управления напряжением на нагрузке, на фиг. 2 приведен пример схемы регулятора переменного напряжения с синусоидальной формой вольтодобавочного напряжения, позволяющей реализовать предлагаемый способ управления в сетях переменного напряжения.

Регулятор напряжения 1, подключенный своими первым 2 и вторым 3 входными зажимами к источнику питания, а своими первым 4 и вторым 5 выходными зажимами к нагрузке 6, содержит блок коммутатора 7, регулируемый преобразователь напряжения 8, систему управления, включающую блок управления 9, блок задания уровня напряжения нагрузки 10 и датчик напряжения 11. Входные зажимы блока коммутатора 7 подключены к первому 2 и второму 3 входным зажимам регулятора напряжения 1, а его выходные зажимы подключены к ветви, состоящей из последовательного соединения первого 12 и второго 13 выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения 8 и нагрузки 6. Первый и второй входы регулируемого преобразователя напряжения 8 подключены к источнику питания. К третьему входу регулируемого преобразователя напряжения 8, являющемуся управляющим, подключен первый выход блока управления 9, а второй выход блока управления 9 подключен к входу блока коммутатора 7. Первый вход блока управления 9 подключен к выходу блока задания уровня напряжения нагрузки 10. Параллельно нагрузке 6 включен датчик напряжения 11, выход которого соединен со вторым входом блока управления 9.

Реализация представленным регулятором напряжения предлагаемого способа управления напряжением на нагрузке осуществляется следующим образом.

Блок управления 9 по сигналу, поступающему на него с блока задания уровня напряжения нагрузки 10, управляет процессом регулирования напряжения на нагрузке 6 за счет управления блоком коммутатора 7 и регулируемым преобразователем напряжения 8. Наличие блока коммутатора 7 в регуляторе напряжения 1 позволяет формировать напряжение на нагрузке 6 с помощью двух различных схем. Реализацию первой схемы блок коммутатора 7 обеспечивает путем подключения ветви, состоящей из последовательного соединения первого 12, второго 13 выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения 8 и нагрузки 6 к источнику питания. В этой схеме напряжение на нагрузке 6 определяется как алгебраическая сумма напряжения источника питания и напряжения на выходе регулируемого преобразователя напряжения 8. Напряжение на выходе регулируемого преобразователя напряжения 8 может как складываться, так и вычитаться из напряжения источника питания. Реализация второй схемы формирования напряжения на нагрузке 6 обеспечивается блоком коммутатора 7 за счет отключения ветви с последовательным соединением первого 12, второго 13 выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения 8 и нагрузки 6 от источника питания и замыкания концов этой ветви накоротко. В этой схеме напряжение на нагрузке 6 определяется только напряжением на выходе регулируемого преобразователя напряжения 8. При этом первый и второй входы регулируемого преобразователя напряжения 8, как и в первой схеме, остаются подключенными к источнику питания. Это обеспечивает возможность регулирования напряжения на первом 12 и втором 13 выходных зажимах регулируемого преобразователя напряжения 8 под управлением сигнала с выхода блока управления 9 в двух рассматриваемых схемах.

Согласно способу-прототипу формирование напряжения на нагрузке 6 осуществляется только на основе первой схемы. Поэтому для получения низких уровней напряжения на нагрузке 6 напряжение на выходе регулируемого преобразователя напряжения 8 должно быть соизмеримо с величиной напряжения источника питания, что увеличивает установленную мощность регулируемого преобразователя напряжения 8 и приводит к увеличению его массогабаритных показателей и стоимости. При этом дискретность уровней регулирования напряжения не высока.

Процесс переключения схем согласно предлагаемому способу осуществляют с помощью блока управления 9, где проводят сравнение задаваемого блоком задания уровня напряжения нагрузки 10 требуемого значения напряжения на нагрузке 6, с выбранным диапазоном регулирования напряжения на выходе (первый 12 и второй 13 выходные зажимы) регулируемого преобразователя напряжения 8. Если требуемое значение напряжения на нагрузке 6 не превышает диапазон регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения 8, что позволяет осуществлять регулирование напряжения на нагрузке непосредственно с выхода регулируемого преобразователя напряжения 8, то по сигналу с блока управления 9 блок коммутатора 7 замыкает накоротко последовательное соединение первого 12, второго 13 выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения 8 и нагрузки 6. В этом случае регулируемое напряжение на нагрузке 6 будет определяться напряжением на выходных зажимах регулируемого преобразователя напряжения 8 (напряжение на первом 12 и втором 13 выходных зажимах). Если требуемое напряжение на нагрузке 6, задаваемое блоком задания уровня напряжения 10, превышает выбранный диапазон регулирования напряжения регулируемого преобразователя напряжения 8, то блок коммутатора 7 под действием сигнала управления с блока управления 9 подключает последовательное соединение первого 12, второго 13 выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения 8 и нагрузки 6 к источнику питания. В этом случае напряжение на нагрузке 6 будет определяться как алгебраическая сумма напряжения источника питания и напряжения на первом 12 и втором 13 выходных зажимах регулируемого преобразователя напряжения 8. В процессе работы регулятора напряжения 1 блок управления 9 постоянно отслеживает отмеченные выше условия, по соотношению требуемого напряжения на нагрузке 6 и заданного диапазона регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения 8 и осуществляет необходимое управление блоком коммутатора 7.

При любых состояниях блока коммутатора 7 при поступлении сигнала с выхода блока задания уровня напряжения нагрузки 10 на изменение напряжения на нагрузке 6, блок управления 9 формирует на своем первом выходе сигнал управления регулируемым преобразователем напряжения 8 с учетом сигнала, поступающего на его второй вход с датчика напряжения 11 на нагрузке 6.

На фиг. 2 приведен пример реализации регулятора переменного синусоидального напряжения, осуществляющий предлагаемый способ управления.

В качестве блока коммутатора 7 выступают два управляемых ключа VS1 и VS2, каждый из которых представляет собой встречно-параллельное включение тиристоров. Регулируемый преобразователь напряжения 8, содержащий вольтодобавочный трансформатор с сериесной обмоткой W2 и шунтовыми обмотками W11 и W12, и управляемые ключи. За счет управления состояниями управляемых ключей VS3-VS8, формируют на своем выходе преобразователя 8 (первый 12 и второй 13 выходные зажимы) различные по величине дискретные значения синусоидальных напряжений. Каждый управляемый ключ построен на основе встречно-параллельно включенных тиристоров.

При включенном управляемом ключе VS2 и выключенном управляемом ключе VS1 напряжение на нагрузке 6 определяется только напряжением на выходе регулируемого преобразователя напряжения 8. При противоположных состояниях управляемых ключей VS1 и VS2, когда управляемый ключ VS1 находится во включенном состоянии, а управляемый ключ VS2 в выключенном состоянии, напряжение на нагрузке 6 определяется из алгебраической суммы напряжения источника питания и напряжения на выходе регулируемого преобразователя напряжения 8.

Управляя подключением шунтовых обмоток W11, W12, имеющих различное количество витков, к источнику питания, на сериесной обмотке W2 возможно сформировать 7 различных уровней напряжения. Так например, при выбранных коэффициентах трансформации шунтовых обмоток W11 и W12 равных 2.2 и 3.3 на сериесной обмотке W2 возможно получить следующие значения напряжений: +/- (18%, 30% и 45%) и 0 от напряжения источника питания. Наличие блока коммутатора 7 позволяет сформировать на нагрузке 6 следующие 10 различных значений напряжений: 18%, 30%, 45%, 55%, 70%, 82%, 100%, 118%, 130%, 145% относительно напряжения источника питания, что увеличивает диапазон регулирования напряжения на нагрузке 6. При этом следует отметить, что диапазон изменения выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения 8 составляет всего лишь 45% от напряжения источника питания. Как было отмечено ранее, диапазон изменения выходного напряжения регулируемого преобразователя напрямую связан с установленной мощностью и, следовательно, с массогабаритными его показателями. Как видно из пояснения принципа работы рассматриваемого примера, при выборе 45% диапазона изменения выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения можно получить диапазон изменения напряжения на нагрузке от нуля до 145% относительно напряжения на нагрузке. Следует еще раз подчеркнуть, что при трех уровнях дискретности изменения напряжений на выходе регулируемого преобразователя напряжения 8 на нагрузке 6 можно обеспечивать 10 различных уровней напряжения.

Таким образом, использование предлагаемого способа управления напряжением на нагрузке в регуляторах напряжения, выполненных на основе регулируемых преобразователей напряжения, позволяет расширить диапазон регулирования напряжения на нагрузке и область применения способа при уменьшенной установленной мощности преобразователя по сравнению с прототипом, что обеспечивает снижение стоимости реализации способа.

Способ управления напряжением на нагрузке в регуляторе с регулируемым преобразователем напряжения, входные зажимы которого подключены к зажимам источника питания, а выходные зажимы включены последовательно с нагрузкой, системой управления, содержащей датчик напряжения, включенный параллельно нагрузке, блок управления, подключенный к управляющему входу регулируемого преобразователя напряжения, и блок задания уровня напряжения нагрузки, включающий задание диапазона регулирования напряжения на выходе регулируемого преобразователя напряжения, измерение напряжения на нагрузке датчиком напряжения, сравнение измеренного значения напряжения на нагрузке с требуемым напряжением на нагрузке в блоке управления регулируемого преобразователя напряжения и формирование сигнала управления на выходе блока управления, устанавливающего напряжение на выходе регулируемого преобразователя напряжения, обеспечивающего требуемое напряжение на нагрузке, отличающийся тем, что в блоке управления сравнивают требуемое значение напряжения на нагрузке с диапазоном регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения и, если требуемое значение напряжения на нагрузке не превышает диапазон регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения, то ветвь, состоящую из последовательного соединения нагрузки и выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения, замыкают накоротко, а если требуемое значение напряжения на нагрузке превышает диапазон регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения, то ветвь, состоящую из последовательного соединения нагрузки и выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения, подключают к зажимам источника питания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрической системе (1) для трехфазной цепи переменного тока. Технический результат заключается в обеспечении технологичности обслуживания, повышении безопасности и эффективности переключения обмоток трансформатора электрической системы.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Устройство регулирования напряжения содержит трехфазный трансформатор, в первичные обмотки каждой фазы которого включены соединенные последовательно сетевая и регулировочная части, при этом в каждой из трех фаз первые выводы регулировочной части соединены с выводом сетевой части, образуя общую точку, а вторые выводы регулировочной части соединены с первыми выводами неуправляемого реактора каждой из фаз, вторые выводы неуправляемых реакторов всех трех фаз соединены между собой, образуя первую нейтраль, к общей точке соединения регулировочной и сетевой частей первой и второй фаз подключены первые выводы тиристорных ключей, вторые выводы тиристорных ключей первой и второй фаз объединены между собой, образуя вторую нейтраль, к которой подключена общая точка соединения регулировочной и сетевой частей первичной обмотки третьей фазы.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулировочному трансформатору, выполненному в виде фазосдвигающего трансформатора, причем в регулировочной обмотке (2, W1, W2, W3) с несколькими частями (W1, W2, W3) обмотки для каждой фазы предусмотрены полупроводниковые переключающие элементы, при этом в каждой фазе (U, V, W) предусмотрена дополнительная линия (L1, L2) связи с дополнительным электронным переключающим элементом (S1, S2), каждая из этих линий связи соединяет модуль (М3) соответствующей фазы с концом основной обмотки (2) соседней фазы.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления комбинированными источниками реактивной мощности, построенными на основе статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Техническим результатом является обеспечение широких функциональных возможностей благодаря введению пофазного регулирования напряжения в полном диапазоне регулирования путем переключения тиристорных ключей поочередно в каждой фазе первичной обмотки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для стабилизации напряжения питания радиоэлектронной аппаратуры, питающейся от сети с большим диапазоном изменения напряжения и с нестабильным напряжением электросети.

Изобретение относится к трансформаторно-тиристорным устройствам для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой. Трансформаторно-тиристорное устройство для плавноступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой содержит в каждой фазе регулировочную обмотку с ответвлениями, избиратель с входными и двумя выходными контактами.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения трансформатора. Техническим результатом является повышение надежности и точности регулирования даже при отказе отдельных переключающих элементов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой. Технический результат - обеспечение регулирования напряжения под нагрузкой, снижение величины коммутационных экстратоков регулировочной ступени обмотки трансформатора.

Изобретение относится к коммутационному устройству, имеющему коммутационный модуль и канал охлаждения. Техническим результатом является наличие системы охлаждения, имеющей простую, оптимальную по стоимости и удобную в техническом обслуживании конструкцию.

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в коммутационном устройстве для электрической установки. Технический результат состоит в повышении скорости коммутации.

Изобретение относится к области электротехники и касается коммутационной системы (1), в частности преселектора, для регулировочного трансформатора (4). Технический результат заключается в получении простой конструкции при небольшом конструктивном пространстве.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности.

Изобретение относится к электротехнике, к изготовлению электромагнитного индукционного устройства с возможностями переключателя ответвлений под нагрузкой (On-Load Tap Changer, OLTC).

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении нагрузки на полупроводниковые коммутационные элементы переключателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения преобразовательных трансформаторов. Техническим результатом является обеспечение широких функциональных возможностей благодаря введению пофазного регулирования напряжения в полном диапазоне регулирования путем переключения тиристорных ключей поочередно в каждой фазе первичной обмотки.

Изобретение касается переключателя ответвлений, в котором подвижный контакт поворачивается для выборочного соединения с множеством ответвлений. Переключатель включает в себя выполненный с возможностью поворота верхний подвижный контакт; выполненный с возможностью поворота нижний подвижный контакт, электрически соединенный с верхним подвижным контактом; ведущий вал, поворачивающий верхний подвижный контакт и нижний подвижный контакт совместно; одинарный неподвижный контакт, включающий в себя единственную клемму, соединенную с любым из множества ответвлений; и сдвоенный неподвижный контакт, включающий в себя первую клемму и вторую клемму, соединенные с другим из множества ответвлений.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для потребителей, питающихся от сети. Техническим результатом является повышение точности установки отношения паразитных индуктивностей трансформатора между рабочими режимами.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения трансформатора. Техническим результатом является повышение надежности и точности регулирования даже при отказе отдельных переключающих элементов.

Изобретение относится к устройствам преобразования входной электрической энергии переменного тока в энергию переменного тока на выходе с возможностью регулирования выходного напряжения и может быть использовано в стабилизаторах сетевого напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях для гибкого регулирования и стабилизации напряжения электрической сети и направлено на расширение диапазона регулирования напряжения на нагрузке. Техническим результатом является расширение диапазона регулирования напряжения на нагрузке. Способ управления напряжением на нагрузке в регуляторе с регулируемым преобразователем напряжения включает задание диапазона регулирования напряжения на выходе регулируемого преобразователя напряжения, измерение напряжения на нагрузке датчиком напряжения, сравнение измеренного значения напряжения на нагрузке с требуемым напряжением на нагрузке в блоке управления регулируемого преобразователя напряжения и формирование сигнала управления на выходе блока управления, устанавливающего напряжение на выходе регулируемого преобразователя напряжения, обеспечивающего требуемое напряжение на нагрузке; в блоке управления сравнивают требуемое значение напряжения на нагрузке с диапазоном регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения и, если требуемое значение напряжения на нагрузке не превышает диапазон регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения, то ветвь, состоящую из последовательного соединения нагрузки и выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения, замыкают накоротко, а если требуемое значение напряжения на нагрузке превышает диапазон регулирования выходного напряжения регулируемого преобразователя напряжения, то ветвь, состоящую из последовательного соединения нагрузки и выходных зажимов регулируемого преобразователя напряжения, подключают к зажимам источника питания. 2 ил.

Наверх