Стабілізатор змінної напруги

УКРАЇНА UA 15343 (so G05FI/30 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови Верховної Ради України І* 3769-ХІІ від 23.ХИ. 1993 р. Публікується в редакції заявника (54) СТАБІЛІЗАТОР ЗМІННОЇ НАПРУГИ 1 (21)95041913 (22)25.04.95 (24)30.06.97 (46) 30.06.97. Бюл. N: З (56) Авторское свидетельство СССР N? 1065832. кл. G 05 F 1/20. 1982. (72) Говоров Пилип Парамонович, Папко Михайло Архипович, Гаряжа Василь Миколайович (73) Харківська державна академія міського господарства (UA) 057) 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 концом через первый тиристориый ключ соединен с объединенными вторым входным выводом и вторым выходным выводом, вывод первичной обмотки, являющийся ее концом, соединен с первым выводом второго тиристорного ключа, а второй вывод первичной обмотки, являющийся ее началом, соединен со вторым выводом второго тиристорного ключа, о т л и ч а ю щ и йся тем, что в него дополнительно введено два синхронизирующих трансформатора, два защитных диода, два транзисторных ключа, два защитных резистора, два ограничительных диода и два токоограничительных резистора, при этом второй вывод первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, являющийся ее началом, соединен с первым входным выводом устройства, параллельно тиристорам второго тиристорного ключа включена первичная обмотка первого синхронизирующего трансформатора, начало первичной обмотки первого синхронизирующего трансформатора соединено с началом первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, первичная обмотка второго синхронизирующего трансформатора присоединена к выходным выводам устройства, причем начало первичной обмотки второго синхронизирующего трансформатора присоединено к концу вторичной обмотки вол ьтодобавоч ного трансформатора, а управляющие электроды каждого из тиристоров второго тиристорного ключа соединены с защитными диодами, зноды которых соединены с защитными резисторами и вторичными обмотками первого синхронизирующего трансформатора, причем к катоду защитного диода первого тиристора второго тиристорного ключа вторичная обмотка первого синхронизирующего трансформатора присоединена началом, а к катоду защитного диода второго тиристора второго тиристорного ключа вторичная обмотка первого синхронизирующего трансформатора присоединена концом, соответственно другие концы вторичных обмоток первого синхронизирующего трансформатора присоединены к коллекторам транзисторных ключей, базы которых соединены с другими концами защитных С > сл со W 15343 резисторов, с анодами ограничительных диодов и с концами вторичных обмоток второго синхронизирующего трансформатора, причем база транзистора первого тиристора второго тиристорного ключа соединена с началом вторичной обмотки второго синхронизирующего трансформатора, а база транзистора второго тиристора второго тиристорного ключа соединена с концом вто ричной 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 второго тиристорного ключа Изобретение относится к электротехнике, в частности, к преобразовательной технике, и может быть использовано, например, в стабилизаторах переменного 5 напряжения, исполнительный орган которых выполнен в виде вольтодобавочного трансформатора Наиболее близким к изобретению является стабилизатор переменного напряже- Ю ния, содержащий трехобмоточный вольтодобзвочный трансформатор с тремя тиристорными ключами и блоком управления, вход которого соединен с выходными выводами, причем вторичная обмотка транс- 15 форматора включена между первым входным и первым выходным выводами стабилизатора, первая первичная обмотка своим концом через первый тиристорный ключ соединена с объединенными вторым 20 выходным и вторым входным выводами стабилизатора, к которым через второй тиристорный ключ началом подключена вторая первичная обмотка трансформатора, а третий тиристорный ключ включен между кон- 25 цом первой и началом второй первичных обмоток Применение указанного устройства позволяет улучшить надежность, массогабаригные и стоимостные показатели за счет 30 применения в трансформаторе двух первичных обмоток и упрощенной схемы управления Однако, в случае применения устройства в сетях с пониженным напряжением, что наиболее характерно для сетей 35 работающих в период максимума нагрузки (дневное либо вечернее время), либо для сетей расположенных вдали от источников питания (пригородная зона крупных городов либо сельские распределительные сети), 40 вследствие уменьшения требуемого диапазона регулирования напряжения, существенно снижаются удельные стоимостные и массогабаритные показатели. Поэтому, очевидной является необходимость приведе- 45 ния устройства в соответствии с требуемым диапазоном регулирования 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 в другой. В основу 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 первичных обмоток и за счет этого повышается надежность работы и улучшаются массогабаритные и стоимостные показатели устройства. Поставленная задача достигается тем, что в стабилизаторе переменного напряжения, содержащем оольтодобавочной 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 концом через первый тиристорный ключ соединен с объединенными вторым входным и вторым выходным выводами, вывод первичной обмотки, являющийся ее концом соединен с первым выводом второго тиристорного ключа, а второй вывод первичной обмотки, являющийся ее началом, соединен со вторым выводом второго тиристорного ключа, дополнительно введено два синхронизирующих трансформатора, два защитных диода, два транзисторных ключа, два защитных резистора, а второй 15343 вывод первичной обмотки, являющийся ее началом, соединен с первым входным выводом устройства, параллельно тиристорам второго тиристорного ключа включена первичная обмотка первого синхронизирую щего трансформатора, начало первичной обмотки первого синхронизирующего трансформатора соединено с началом первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, первичная обмотка второго синхронизирующего трансформатора присоединена к выходным выводам устройства, причем начало первичной обмотки второго синхронизирующего трансформатора присоединено к концу вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а управляющие электроды каждого из тиристорного второго 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 второго тиристорного присоединена началом, а к катоду защитного диода второго тиристора второго тиристорного ключа вторичная обмотка первого синхронизирующего трансформатора присоединена концом, соответственно другие концы вторичных обмоток первого синхронизирующего трзнсформатора присоединены к коллекторам транзисторных ключей, базы которых соединены с другими концами защитных резисторов, анодами ограничительных диодов и концами вторичных обмоток второго синхронизирующего трансформатора, причем база транзистора первого тиристора второго тиристорного ключа соединена с началом вторичной обмотки второго синхронизирующего трансформатора, а база транзистора второго тиристора второго тиристорного ключа соединена 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 второго тиристорного ключа. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 равляющий электрод тиристора 7 тиристорного ключа 4 соединен с анодом защитного диода 8, катод которого соединен с концом вторичной обмотки 9 первого синхронизирующего трансформатора 6 и одним из выводов защитного резистора 10, начало вторичной обмотки 9 первого синхронизирующего трансформатора б присоединено к коллектору транзисторного ключа 11, другой вывод защитного резистора 10 присоединен к базе транзисторного ключа 11, катоду ограничительного диода 12 и концу вторичной обмотки 13 второго синхронизирующего трансформатора 14, начало вторичной обмотки 13 второго синхронизирующего трансформатора 14 присоединено к одному из концов токоограничивающего резистора 15, другой конец токоограничивающего резистора 15 соединен с катодом ограничительного диода 12. эмиттером транзисторного ключа 11 и катодом тиристора 7 второго тиристорного ключа 4. Управляющий электрод тиристора 16 второго тиристорного ключа 4 соединен с анодом защитного диода 17, катод которого соединен с началом вторичной обмотки 18 первого синхронизирующего трансформатора 6, одним из выводов защитного резистора 19, конец вторичной обмотки 18 первого синхронизирующего трансформатора 6 присоединен к коллектору транзисторного ключа 20, другой вывод защитного резистора 19 присоединен к базе транзисторного ключа 20, катоду ограничительного диода 21 и концу вторичной обмотки 22 второго синхронизирующего трансформатора 14, конец вторичной обмотки 22 второго синхронизирующего трансформатора 14 присоединен к одному из концов токоограничивающего резистора 23, другой конец токоограничивающего резистора 23 соединен с катодом ограничительного диода 21, эмиттером транзисторного ключа 20 и катодом тиристора 16 второго тиристорного ключа 4. Катоды и управляющие электроды тиристоров 24,25 первого 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 - с другим выходным выводом. На чертеже приведена схема стабилизатора переменного напряжения. Стабилизатор переменного напряжения Стабилизатор переменного напряжения содержит вольтодобавочный трансформатор 1 с вторичной 2 и первичной 3 обмотка- 55 работает следующим образом. ми, управляемыми с помощью первого и В начале каждого полупериода питаювторого тиристорных ключей. Параллельно щего напряжения в момент, когда ЭДС Е1 тиристорам второго тиристорного ключа 4 на зажимах первичной обмотки 3 трансфорподключена первичная обмотка 5 первого матора 1 больше U1 на входных выводах и синхронизирующего трансформатора 6.. Упимеет с ним одинаковую полярность, вклю 15343 чаются в каждую из полуволн поочередно транзисторные ключи 11 и 20, обеспечивая протекание тока через управляющие электроды тиристоров 7 и 16 второго тиристорного ключа 4 в соответствующие полупериоды. 5 Соответственно, первичная обмотка 3 трансформатора 1 подключается к выходным выводам устройства, обеспечивая режим нулевой добавки. При этом обмен энергией между нагрузочной и питающей 10 сетью не происходит, ЭДС на зажимах вторичной обмотки снижается до величины, близкой к нулю и напряжение на выходных выводах устройства практически равно напряжению на его входных выводах. Момент 15 включения тиристоров 24, 25 первого тиристорного ключа 26 определяется блоком управления 27 в зависимости от величины напряжения Ui на входных выводах. При подаче напряжения на управляю- 20 щие электроды тиристоров 24, 25 первого тиристорного ключа 26 последние подключают первичную обмотку 3 к питающей сети Ui обеспечивая режим вольтодобавки. При этом ЭДС Ё2 на зажимах вторичной обмотки 25 2 вольтодобавочного трансформатора 1 действует в фазе с напряжением сети Ui увеличивая напряжение на нагрузку на величину Е2. и часть энергии из питающей передается в нагрузочную цепь. ЭДС Еі на зажимах 30 первичной обмотки в этом режиме становится меньшей напряжения сети Ui, поэтому результирующее напряжение на тиристорах тиристорного ключа 4 меняет полярность. Соответственно меняется полярность на- 35 пряжения на вторичных обмотках синхронизирующего трансформатора 6 и транзисторные ключи 11, 20 закрываются, ток через управляющие электроды тиристоров 7. 16 второго тиристорного ключа 4 не 40 протекает итиристоры 7, 16 запираются. При этом, вследствие неизменности фазы напряжения на зажимах первичной обмотки, включение тиристора 24 тиристорного ключа 26 сопровождается отключением ти- 45 8 ристора 7 тиристорного ключа 4 в одну из полуволн напряжения, 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 тиристорного ключа 26 при включенных тиристорах 7 либо 16. При напряжении сети Ui значительно меньшим его номинального значения (Ui=Uifnin«UiHOM) угол включения тиристоров 24, 25 тиристорного ключа 26 равен 0°. При напряжении сети Ui близким номинальному {UI=UIHOM) угол включения тиристоров 24, 25 тиристорного ключа 26 равен 180°. Кривая выходного напряжения U2 на выходных выводах устройства имеет при этом синусоидальную форму При изменении напряжения сети Ui от его минимального значения (Ui=Uimin) до его номинального значения (Ut-иіном), т.е. Uimin