Стабілізатор змінної напруги

УКРАЇНА (19) UA«n> 15174 03) А ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови Верховної Ради України IS* 3769-ХИ від 23.ХП. 1993 р. • • Публікується в редакціТ заявника (54) СТАБІЛІЗАТОР ЗМІННОЇ НАПРУГИ 1 (21)95041915 (22)25.04.95 (24) 30.06.97 (46)30.06.97. Бюл, № З (56) Авторское свидетельство СССР N?1065832,кл.G 05 F1/20,1982. (72) Говоров Пилип Парамонович, Папко Михайло Архипович, Гаряжа Василь Миколайович (73) Харківська державна академія міського господарства (57) Стабилизатор переменного напряжения, содержащий вольтодобавочный трансформатор с вторичной и первичной обмотками, первый и второй тиристорные ключи, включенные в цепь первичной обмотки, и блок управления, вход которого соединен с выходными выводами устройства, вторичная обмотка трансформатора включена между первым входным и первым выходным выводами, причем вывод вторичной обмотки, являющийся ее началом, присоединен к первому входному выводу устройства, а вывод вторичной обмотки, являющийся ее концом, присоединен к первому выходному выводу, вывод первичной обмотки, являющийся ее началом, через первый тиристорний ключ соединен с объединенными вторым входным и вторым выходным выводами, вывод первичной обмотки, являющийся ее началом, соединен с первым выводом второго тиристорного "ключа, а второй вывод первичной обмотки, являющийся ее концом, соединен со вторым выводом второго тиристорного ключа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в него дополнительно введено два синхронизирующих трансформатора, два защитных диода, два транзисторных ключа, два защитных резистора, два ограничительных диода и два токоогрэничительных резистора, при этом второй вывод первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, являющийся ее концом, соединен с первым входным выводом устройства, параллельно тиристорам первого тиристорного ключа включена первичная обмотка первого синхронизирующего трансформатора, к выходным выводам устройства подключена первичная обмотка второго синхронизирующего трансформатора, причем начало первичной обмотки первого синхронизирующего трансформатора соединено с началом первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, начало первичной обмотки второго синхронизирующего трансформатора соединено с концом вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а управляющие электроды тиристоров первого тиристорного ключа соединены с защитными диодами, аноды которых соединены с защитными резисторами и вторичными обмотками первого синхронизирующего трансформатора, причем к катоду защитного диода первого тиристора первого тиристорного ключа вторичная обмотка первого синхронизирующего трансформатора присоединена началом, а к катоду защитного второго диода второго тиристора первого тиристорного ключа вторичная обмотка первого синхронизирующего трансформатора присоединена концом, соответственно другие концы вторичныхобмоток первого синхронизирующего трансформатора присоединены к коллекторам транзисторных ключей, базы которых сое С > сл 15174 динены с другими концами защитных резисторов, анодами ограничительных диодов и концами вторичных обмоток второго синхронизирующего трансформатора, причем база транзистора первого тиристора первого тиристорного ключа соединена с началом вторичной обмотки второго синхронизирующего трансформатора, а база транзистора второго тиристора первого тиристорного ключа - с концом вторичной обмотки второго синхронизирующего трансформатора, другие концы вторичных обмоток второго синхронизирующего трансформатора соединены через токоограничивающие резисторы с анодами ограничительных диодов, эмиттерами транзисторных ключей и катодами соответствующих тиристоров первого тиристорного ключа. Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано, например, в стабилизаторах переменного напряжения, исполнительный орган которых выполнен в виде вольтодобавочного трансформатора. Наиболее близким к изобретению является стабилизатор переменного напряжения, содержащий трехоб моточный вольтодобэвочный трансформатор с тремя 10 тиристорними ключами и блоком управления, вход которого соединен с выходными выводами, причем вторичная обмотка трансформатора включена между пераым входным и первым выходным выводами ста- 15 билизатора, первая первичная обмотка своим концом через первый тиристорный ключ соединена с объединенными вторым выходным и вторым входным выводами стабилизатора, к которым через второй 20 тиристорный ключ началом подключена вторая первичная обмотка трансформатора, а третий тиристорний ключ включен между концом первой и началом второй первичных обмоток. Применение указанного устройства позволяет улучшить надежность, массогабаритные и стоимостные показатели за счет применения в трансформаторе двух первичных обмоток и упрощенной схемы управле- 30 ний. Однако, в случае применения устройства в сетях только с повышенным напряжением, что наиболее характерно для сетей, работающих в ночное время (сети наружного освещения), либо для сетей, распо- 35 ложенных вблизи источников питания (промышленная, либо промышленно-складская зона городов), вследствие уменьшения требуемого диапазона регулирования напряжения, существенно снижаются удель- 40 ные стоимостные и массогабаритные показатели. Поэтому, очевидной является необходимость приведения устройства в соответствие с требуемым диапазоном регу лирования напряжения, Кроме того, при работе устройства в пусковых и переходных режимах возможны отказы в работе тиристоров, вызванные изменением полярности суммарного напряжения на тиристорах при переходе из одного режима работы а другой. В Ъснову изобретения поставлена задача усовершенствовать стабилизатор переменного напряжения, в котором введением новых параметров и связей обеспечивается сохранение полярности напряжения на тиристорах в пусковых и переходных режимах, изменение числа витков первичной обмотки и повышение надежности работы и улучшения массогабаритных и стоимостных показателей устройства. Поставленная задача достигается тем, что в стабилизаторе переменного напряжения, содержащем вольтодобавочный трансформатор с вторичной и первичной обмотками, тиристорные ключи, включенные в цепь первичной обмотки и блок управления, вход которого соединен с выходными выводами устройства, вторичная обмотка трансформатора включена между первым входным и первым выходным выводами, причем вывод вторичной обмотки, являющийся ее началом, присоединен к первому входному выводу устройства, а вывод вторичной обмотки, являющийся ее концом, присоединен к первому выходному выводу, вывод первичной обмотки, являющийся ее началом через первый тиристорный ключ соединен с объединенными вторым входным выводом, и вторым выходным выводом, вывод первичной обмотки, являющийся ее началом, соединен с первым выводом второго тиристорного ключа, а второй вывод первичной обмотки, являющийся ее концом, соединен со вторым выводом второго тиристорного ключа, дополнительно введено два синхронизирующих трансформатора, два защитных диода, два транзисторных ключа, два защитных резистора, два ограничитель 15174 ных диодз и два токоограничительных резистора, а второй вывод первичной обмотки, являющийся ее концом, соединен с первым входным выводом устройства, параллельно тиристорам первого тиристорного ключа 5 включена первичная обмотка первого синхронизирующего трансформатора, к выходным выводам устройства подключена первичная обмотка второго синхронизирующего трансформатора, причем начало пер- 10 вичной обмотки первого синхронизирующего трансформатора соединено с началом первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, начало первичной обмотки второго синхронизиру- 15 ющего трансформатора соединено с концом вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а управляющие электроды тиристоров первого тиристорного ключа соединены с защитными диодами, аноды кото- 20 рых соединены с защитными резисторами и вторичными обмотками первого синхронизирующего трансформатора, причем к катоду защитного диода первого тиристора первого тиристорного ключа вторичная об- 25 мотка первого синхронизирующего трансформатора присоединена началом, а к катоду защитного второго диода второго тиристора первого тиристорного ключа вторичная обмотка первого синхронизирующе- 30 го трансформатора присоединена концом, соответственно другие концы вторичных обмоток первого синхронизирующего трансформатора присоединены к коллекторам транзисторных ключей, базы которых сое- 35 динены с другими концами защитных резисторов, анодами ограничительных диодов и концами вторичных обмоток второго синхронизирующего трансформатора, причем -фаза транзистора первого тиристора перво- 40 го тиристорного ключа соединена с началом вторичной обмотки второго синхронизирующего трансформатора, а база транзистора второго тиристора первого тиристорного ключа - с концом вторичной обмотки второ- 45 го синхронизирующего трансформатора, другие концы вторичных обмоток второго синхронизирующего трансформатора соединены через токоограничивающие резисторы с анодами ограничительных диодов, 50 эмиттерами транзисторных ключей и катодами соответствующих тиристоров первого тиристорного ключа. На прилагаемом чертеже приведена схема стабилизатора переменного напря- 55 жения. Стабилизатор переменного напряжения содержит вольтодобазочный трансформатор 1 с вторичной 2 и первичной 3 обмотками, управляемыми с помощью пер вого и второго тиристорних ключей. Параллельно тиристорам первого тиристорного ключа 4 подключена первичная обмотка 5 первого синхронизирующего трэнсформатора 6. Управляющий электрод первого тиристора 7 первого тиристорного ключа 4 соединен с анодом защитного диода 8, катод которого соединен с началом вторичной обмотки 9 первого синхронизирующего трансформатора 6 и одним из выводов защитного резистора 10, конец вторичной обмотки 9 первого синхронизирующего трансформатора 6 присоединен к коллектору транзисторного ключа 11, другой вывод защитного резистора 1Q присоединен к базе тиристорного ключа 11, катоду ограничительного диода 12 и началу вторичной обмотки 13 второго синхронизирующего трансформатора 14, конец вторичной обмотки 13 второго синхронизирующего трансформатора 14 присоединен к одному из концов токоограничивающего резистора 15, другой конец токоорганичивающего резистора 15 соединен с катодом ограничительного диода 12, эмиттером транзисторного ключа 11 и катодом тиристора 7 первого тиристорного ключа 4. Управляющий электрод тиристора 16 первого тиристорного ключа 4 соединен с анодом защитного диода 17, катод которого соединен с концом вторичной обмотки 18 первого синхронизирующего трансформатора 6, одним из выводов защитного резистора 19, начало вторичной обмотки 18 первого синхронизирующего трансформатора 6 присоединено к коллектору транзисторного ключа 20, другой вывод защитного резистора 19 присоединен к базе транзисторного ключа 20, катод ограничительного диода 21 к началу вторичной обмотки 22 второго синхронизирующего трансформатора 14, начало вторичной обмотки 22 второго синхронизирующего трансформатора 14 присоединено к одному из концов токоограничивающего резистора 23, другой конец токоогрзничивающего резистора 23 соединен с катодом ограничительного диода 21, эмиттером транзисторного ключа 20 и катодом второго тиристора 16 первого тиристорного ключа 4. Катоды и управляющие электроды тиристоров 24, 25 второго тиристорного ключа 26 соединены с блоком управления 27, начало первичной обмотки 28 второго синхронизирующего трансформатора 14 присоединено к выходному выводу устройства, связанному с концом вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а конец первичной обмотки 28 второго синхронизирующего трансформатора 14 присоединен ко второму выходному выводу. 15174 Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом. В начале каждого полупериода питающего напряжения в момент, когда значение ЭДС Еі на зажимах первичной обмотки 3 трансформа- 5 тора 1 больше напряжения на входных выводах Ui и имеет с ним одинаковую полярность, включаются в каждую из полуволн поочередно транзисторные ключи 11 и 20, обеспечивая протекание тока через 10 управляющие электроды силовых тиристоров 7 и 16 первого тиристорного ключа 4 в соответствующие полупериоды. Соответственно первичная обмотка 3 трансформатора 1 подключается к входным выводам 15 устройства, обеспечивая режим вольтовычета. При этом осуществляется передача части энергии из нагрузочной цепи в питающую и уменьшение напряжения на выходных выводах на величину ЭДС Ег на 20 зажимах вторичной обмотки 2 оольтодобавочного трансформатора 1. Момент включения тиристоров 24,25 второго тиристорного ключа 26, присоединенного одним концом к началу, а вторым - к концу первичной обмот- 25 ки трансформатора 1 устанавливается блоком управления 27 в зависимости от величины напряжения Ui на входных выводах устройства. При подаче напряжения на управляю- 30 щие электроды тиристоров 24, 25 второго тиристорного ключа 26 последние закорачивают первичную обмотку, обеспечивая режим "нулевой" добавки. При этом напряжение на зажимах первичной обмотки 35 3 по величине становится равным падению напряжения на тиристорах 24, 25 ключа 26, оставаясь неизменным по фазе. Вследствиз уменьшения величины ЭДС Еі на зажимах первичной обмотки 3 трансформатора 1 из- 40 меняется полярность напряжения, приложенного к тиристорам 7, 16 первого тиристорного ключа 4. В результате изменяется полярность напряжения на вторичных обмотках 9, 18 синхронизирующего транс- '45 форматора 6, ток через управляющие электроды тиристоров 7, 16 первого тиристорного ключа 4 не протекает и тири 8 сторы 7, 16 отключаются. При этом, вследствие неизменности фазы напряжения на зажимах первичной обмотки, включение тиристора 24 ключа 26 способствует отключению тиристора 7 тиристорного ключа 4 в одну из полуволн, а включение тиристора 25 тиристорного ключа 26 способствует отключению тиристора 16 тиристорного ключа 4 в другую полуволну. Последнее исключает режим короткого замыкания в случае включения тиристоров 24 либо 25 ключа 26 при включенных тиристорах 7 либо 16. При напряжении сети Ui значительно большим его номинального значения (Ui Umax » U1HOM), УГОЛ ВКЛЮЧЄНИЯ ТИрИСТОрОВ 24, 25 тиристорного ключа 26 равен 180°. При напряжении сети Ui, близким к его номинальному значению (Ui «UIHOM), угол включения тиристоров 24, 25 тиристорного ключа 26 равен 0°. Кривая выходного напряжения U2 на выходных выводах имеет синусоидальную форму. При изменении напряжения сети Ui от максимального значения (Ui = Uimax) до его номинального значения (Ui = иіном)т.Є. Ulmax > Ui > U1HOM тиристоры 24, 25 тиристорного ключа 26 включаются с углом а= 0 - 180°, зависящим от отклонения величины напряжения сети Ui от его номинального значения. Кривая выходного напряжения U2 имеет при этом ступенчато-синусоидальную форму. Таким образом, заявляемое устройство позволяет осуществлять стабилизацию напряжения на его выходных выводах при изменении напряжения на входных выводах от его максимального значения Uimax до номинального U Введение новых связей и параметров позволило повысить надежность работы устройства за счет постоянства полярности напряжения на тиристорах первого тиристорного ключа в пусковых и переходных режимах, а также улучшить его массогзбаритные и стоимостные показатели за счет изменений числа витков первичной обмотки. 15174 О Техред М.Моргентал Замовлення 4170 Коректор Л. Лилипенко Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГзгарІна, 101