Плавний регулятор напруги змінного струму

Реферат: Плавний регулятор напруги змінного струму, який складається з вхідних клем, блока силових ключів, автотрансформатора з силовими обмотками та вихідних клем, при цьому перший фазний вивід вхідних клем через блок силових ключів, який складається з N силових ключів, входи яких поєднано з першим виводом вхідних клем, а виходи з'єднані з N силовими входами автотрансформатора з силовими обмотками, силовий вихід якого поєднано з першим фазним виводом вихідних клем, другий вивід яких поєднано з другим виводом вхідних клем, при якому введено додатковий блок плавного регулювання по струму первинної обмотки, який поєднано з двома додатковими виводами первинної обмотки автотрансформатора та з другим виводом вихідних клем. UA 105163 U (54) ПЛАВНИЙ РЕГУЛЯТОР НАПРУГИ ЗМІННОГО СТРУМУ UA 105163 U UA 105163 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електроенергетики, а саме до перетворювальної техніки, і може бути використана в складі регуляторів і стабілізаторів напруги змінного струму. Сучасні регулятори напруги змінного струму часто складаються з автотрансформатора з силовими обмотками та електронних або механічних ключів змінного струму. Силові ключі таких плавних регуляторів двічі за період напруги комутують великий силовий струм, що призводить до додаткового навантаження на ключі, зниження надійності і терміну службу. Досягнутий рівень техніки в даній галузі характеризується наступними прикладами. Відомий пристрій регулювання напруги змінного струму, який складається з вольтододаткового автотрансформатора (ВДАТ) та групи керуючих елементів з двома виводами кожний. Регулятор настроюється так, що у вихідному режимі, коли напруга мережі дорівнює номінальній, керуючі елементи першої групи повністю відкриті, а другої групи - закриті. Основна секція обмотки ВДАТ в цьому випадку замкнута на коротко керованими елементами першої групи і діючий в ній струм створює в магнітопроводі ВДАТ зустрічний відносно до основного магнітний потік, який ефективно розмагнічує магнітопровід ВДАТ, завдяки чому його індуктивний опір малий і напруга на навантаженні практично дорівнює напрузі мережі. У момент часу, що відповідає куту  вмикаються керуючі елементи другої групи, що призводить до додавання напруги другої відмотки ВДАТ. Змінюючи кут управління  досягають плавного регулювання. При цьому через керуючі елементи проходить струм першої обмотки ВДАТ [1]. Недоліки пристрою регулювання напруги змінного струму: для забезпечення необхідного діапазону регулювання потрібно збільшувати вольтдодаткову секцію обмотки трансформатора, що у момент комутації призводить до великого стрибка вихідної та мережевої напруги і, як наслідок, великого стрибка струму та підвищеного коефіцієнта несинусоїдальності. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається (прототип), є спосіб безперервного регулювання вихідної напруги в автотрансформаторно-ключовому регулюючому органі, при якому протягом діючого півперіоду вхідної напруги переключення з підвищувального ступеня на понижуючий ступінь виконується при зміні напрямку струму. Час дії понижуючого ступеня та момент переключення на підвищувальний ступінь (відповідного кута ) протягом цього ж півперіоду вхідної напруги розраховується відповідно виміряному миттєвому поточному значенню діючої вихідної напруги для забезпечення необхідного рівня вихідної діючої напруги [2]. Недоліки прототипу: відбувається комутація силового струму у кожному півперіоді, що призводить до додаткового навантаження на ключі і, як наслідок, до зниження надійності та терміну служби. Задача, на рішення якої спрямована корисна модель є створення плавного регулятора напруги змінного струму, для забезпечення плавної стабілізації напруги змінного струму. Значення вольтдодавання може бути будь-яким малим без зменшення діапазону регулювання. Внаслідок цього зменшується додаткове навантаження па силові ключі, підвищується надійність та термін служби пристрою. Поставлена задача вирішується плавним регулятором напруги змінного струму, який складається з вхідних клем, блока силових ключів, автотрансформатора з силовими обмотками та вихідних клем, при цьому перший фазний вивід вхідних клем через блок силових ключів, який складається з N силових ключів, входи яких поєднано з першим виводом вхідних клем, а виходи з'єднані з N силовими входами автотрансформатора з силовими обмотками, силовий вихід якого поєднано з першим фазним виводом вихідних клем, другий вивід яких поєднано з другим виводом вхідних клем, і відрізняється тим, що введено додатковий блок плавного регулювання по струму первинної обмотки, який поєднано з двома додатковими виводами первинної обмотки автотрансформатора з силовими обмотками та з другим виводом вихідних клем. Технічний ефект запропонованого пристрою. Суть корисної моделі пояснюється фіг. 1, де 1 - вхідні клеми, 2 - блок силових ключів 2.1…2.N, 3 - автотрансформатор з силовими обмотками, 4 - вихідні клеми, 5 - блок плавного регулювання по струму первинної обмотки, при ньому перший фазний вивід вхідних клем 1 через блок силових ключів 2, який складається з N силових ключів, входи яких поєднано з першим виводом вхідних клем 1, а виходи з'єднані з N силовими входами автотрансформатора з силовими обмотками 3, силовий вихід якого поєднано з першим фазним виводом вихідних клем 4, другий вивід яких поєднано з другим виводом вхідних клем 1, блок плавного регулювання по струму первинної обмотки 5 поєднано з двома додатковими виводами первинної обмотки автотрансформатора з силовими обмотками 3 та з другим виводом вихідних клем 4. 1 UA 105163 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Пристрій працює таким чином. В залежності від вхідної напруги, за допомогою блока силових ключів 2, який складається з ключів 2.1, 2.2, 2.3,… 2.N, один з N силових входів блока автотрансформатора з силовими обмотками 3 підключається до першого виводу блока вхідних клем 1. Таким чином забезпечується дискретне регулювання, а плавне регулювання забезпечується за допомогою системи імпульсно-фазового управління (СІФУ) блока плавного регулювання по струму первинної обмотки 5. При цьому перемикання великого струму в блоці силових ключів 2 відбувається досить рідко, а в блоці плавного регулювання по струму первинної обмотки 5 кожної півхвилі перемикається більш слабкий струм первинної обмотки, напруга, що комутується, відповідає напрузі між силовими входами автотрансформатора з силовими обмотками. Таким чином, запропонований плавний регулятор напруги змінного струму завдяки введенню блока плавного регулювання по струму первинної обмотки та нових зв'язків дозволяє робити плавне регулювання вихідної напруги, причому ступінь регулювання може бути досить малою, так як діапазон регулювання розбивається на N частин, при цьому стрибок напруги в N разів менше, а комутація у блоці плавного регулювання по струму первинної обмотки здійснюється по малому струму первинної обмотки, що у сукупності зменшує навантаження на силові ключі, а також підвищує надійність та термін служби плавного регулятора напруги змінного струму. Можлива реалізація запропонованого пристрою наведена на фіг. 2. Силові ключі S1, S2, S3, S4, котрі складаються з двох зустрічно паралельно ввімкнених тиристорів, відповідно S1.1, S1.2; S2.1, S2.2; S3.1, S3.2; S4.1, S4.2, здійснюють дискретне регулювання напруги. Ключі змінного струму S5, S6, котрі складаються з двох зустрічно паралельно ввімкнених тиристорів, відповідно S5.1, S5.2; S6.1, S6.2, здійснюють плавне регулювання по первинній обмотці автотрансформатора з силовими обмотками. Наприклад, припустимо, що різниця на виході у силових ключів (напруга між силовими входами автотрансформатора з силовими обмотками АТ) буде відрізнятись на 20 В, годі при подачі вхідної напруги UBX 220 В вмикається силовий ключ S2, якщо напруга збільшується S1, а якщо зменшується S3, при ще більшому зниженні S4. Блок плавного регулювання по струму первинної обмотки, який складається з ключів S5, S6, забезпечує плавне регулювання з комутацією по струму первинної обмотки за допомогою СІФУ, при якому ключі S5 та S6 вмикаються почергово протягом кожного півперіоду напруги з кутом управління , який відповідає підтримці на виході UВИХ заданої напруги. Таким чином, додатковий блок плавного регулювання по струму первинної обмотки і нові взаємозв'язки забезпечують плавне регулювання вихідної із заданим ступенем, комутація у кожному півперіоді здійснюється по значно меншому струму первинної обмотки автотрансформатора, що у сукупності зменшує навантаження на силові ключі і підвищує надійність та термін служби пристрою. Джерела інформації: 1. Пат. 22333 А Україна, МПК (2006.01) H02J 3/12. Регулятор напруги мережі змінного струму. Опубл. 03.02.1998, Бюл. № 0. 2. Пат. 85971 Україна, МПК (2006.01) H02М 5/02. Спосіб для безперервного регулювання змінної напруги. Опубл. 10.12.2013, Бюл. № 23. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Плавний регулятор напруги змінного струму, який складається з вхідних клем, блока силових ключів, автотрансформатора з силовими обмотками та вихідних клем, при цьому перший фазний вивід вхідних клем через блок силових ключів, який складається з N силових ключів, входи яких поєднано з першим виводом вхідних клем, а виходи з'єднані з N силовими входами автотрансформатора з силовими обмотками, силовий вихід якого поєднано з першим фазним виводом вихідних клем, другий вивід яких поєднано з другим виводом вхідних клем, який відрізняється тим, що введено додатковий блок плавного регулювання по струму первинної обмотки, який поєднано з двома додатковими виводами первинної обмотки автотрансформатора та з другим виводом вихідних клем. 2 UA 105163 U 3 UA 105163 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4