Вольтододатковий трансформатор з “м’якою” природною комутацією тиристорів

Реферат: Вольтододатковий трансформатор з "м'якою" природною комутацією тиристорів складається з вхідних клем, вольтододаткового трансформатора, вихідних клем та двох пар зустрічнопаралельних тиристорів. При цьому перший фазний вивід вхідних клем через перший та другий виводи вольтододаткового трансформатора поєднано з першим фазним виводом вихідних клем та першою парою зустрічно-паралельних тиристорів, інший вивід якої поєднано з третім виводом вольтододаткового трансформатора та другою парою зустрічно-паралельних тиристорів, другий вивід яких поєднано з другим виводом вхідних клем та другим виводом вихідних клем. Також введено додатковий блок забезпечення "м'якої" природної комутації, який поєднано з другою парою зустрічно-паралельних тиристорів. UA 98971 U (12) UA 98971 U UA 98971 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електроенергетики, а саме до перетворювальної техніки, і може бути використана в складі регуляторів і стабілізаторів напруги змінного струму. Одним з варіантів побудови сучасних регуляторів змінного струму є вольтододаткові трансформатори (ВДТ) з електронною (тиристорною) комутацією первинної обмотки, при цьому управління виконується за рахунок зміни кута управління α системи імпульсно-фазового управління (СІФУ). Недоліком цього способу є утворення великого струму, в наслідок чого зменшується термін служби пристрою. Досягнутий рівень техніки в даній галузі характеризується наступними приладами. Відомий пристрій безпечної комутації вольтододаткового трансформатора, який складається з вхідних клем, ВДТ, вихідних клем та ключів змінного струму (зустрічно-паралельні тиристори), при цьому на кожному з ключів формуються роздільні сигнали управління, в залежності від того, який саме перехід станів відбувається, а також полярності і моменту переходу вихідної чи вхідної напруги через нуль [1]. Недоліком пристрою безпечної комутації вольтододаткового трансформатора є дискретне (неплавне) регулювання вихідної напруги. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається (найближчий аналог), є пристрій - регулятор напруги мережі змінного струму, який складається з вхідних клем, ВДТ, вихідних клем та двох пар зустрічно-паралельних тиристорів, при цьому перший фазний вивід вхідних клем через перший та другий виводи ВДТ поєднано з першим фазним виводом вихідних клем та першою парою зустрічно-паралельних тиристорів, другий вивід якої поєднано з третім виводом ВДТ та другою парою зустрічно-паралельних тиристорів, другий вивід яких поєднано з другим виводом вхідних клем та другим виводом вихідних клем [2]. Недоліком регулятора напруги мережі змінного струму є те, що при ввімкненні однієї пари тиристорів друга вимикається не одразу, а за кінцевий час при цьому утворюється великий (наскрізний) струм ("жорстка" комутація). Задачею, на вирішення якої спрямована корисна модель, є створення ВДТ з "м'якою" природною комутацією тиристорів, де шляхом введення додаткового блоку забезпечується "м'яка" природна комутація, зменшення струму і підвищення надійності та терміну служби. Поставлена задача вирішується тим, що в вольтододатковий трансформатор з "м'якою" природною комутацією тиристорів, який складається з вхідних клем, ВДТ, вихідних клем та двох пар зустрічно-паралельних тиристорів, при цьому перший фазний вивід вхідних клем через перший та другий виводи ВДТ поєднано з першим фазним виводом вихідних клем та першою парою зустрічно-паралельних тиристорів, другий вивід якої поєднано з третім виводом ВДТ та другою парою зустрічно-паралельних тиристорів, другий вивід яких поєднано з другим виводом вхідних клем та другим виводом вихідних клем, згідно з корисною моделлю, введено додатковий блок забезпечення "м'якої" природної комутації, який поєднано паралельно до другої пари зустрічно-паралельних тиристорів. Суть корисної моделі пояснюється фіг. 1, де 1 - вхідні клеми, 2 - вольтододатковий трансформатор, 3 - вихідні клеми, 4, 5 - пари зустрічно-паралельних тиристорів, 6 - блок забезпечення "м'якої" природної комутації, при цьому перший (фазний) вивід вхідних клем 1 через перший (1) та другий (2) виводи ВДТ 2 поєднано з першим фазним виводом вихідних клем 3 та першою парою зустрічно-паралельних тиристорів 4, інший вивід якої поєднано з третім (3) виводом ВДТ 2, другою парою зустрічно-паралельних тиристорів 5 та додатковим блоком забезпечення "м'якої" природної комутації 6, а інші виводи другої пари зустрічнопаралельних тиристорів 5 та додаткового блоку забезпечення "м'якої" природної комутації 6 поєднано з другими (2) виводами вхідних клем 1 та вихідних клем 3. Реалізацію пристрою наведено на фіг. 2. Пристрій працює таким чином. При позитивній півхвилі вмикається тиристор V2, який закорочує первинну обмотку ВДТ, при цьому вихідна напруга дорівнює вхідній. В момент часу, який визначається кутом регулювання α, вмикається тиристор V3, внаслідок чого первинна обмотка ВДТ підключається до виходу пристрою. До тиристора V2 прикладається зворотна напруга, що призводить до його природного вимкнення. При цьому напруга вторинної обмотки ВДТ додається до вхідної напруги, і на виході (до кінця позитивної півхвилі) формується напруга, що дорівнює сумі вхідної напруги і напруги вторинної обмотки ВДТ. СУ - система управління. При негативній півхвилі пристрій працює аналогічно. Спочатку вмикається тиристор V1, який закорочує первинну обмотку ВДТ, при цьому вихідна напруга дорівнює вхідній. В момент часу, який визначається кутом регулювання α, вмикається тиристор V4, внаслідок чого первинна обмотка ВДТ підключається до виходу пристрою. До тиристора V1 прикладається зворотна напруга, що призводить до його природного вимкнення. При цьому напруга вторинної обмотки 1 UA 98971 U 5 10 15 ВДТ додається до вхідної напруги і на виході формується напруга, що дорівнює сумі вхідної напруги і напруги вторинної обмотки ВДТ до кінця негативної півхвилі. Графік, що ілюструє принцип роботи пристрою, наведено фіг. 3. Так як тиристори V1 і V2 комутуються (вимикаються) за кінцевий час, то в схемі виникає наскрізний струм, близький до короткого замикання. Після ввімкнення тиристора V3 або V4 на час, необхідний для вимкнення тиристора V2 або V1, виникає струм великої амплітуди (фіг. 4а). Це призводить до перенавантаження тиристорів, "жорсткої" комутації з великим струмом, і, як наслідок, зниження надійності та терміну служби. У запропонованому пристрої, перш ніж вмикається тиристор V3 при позитивній півхвилі та V4 при негативній, вмикається тиристор V5 або V6 додаткового блока забезпечення "м'якої" природної комутації, що через резистор R забезпечує запирання відповідного тиристора V2 або V1. При цьому на час запирання тиристора V2 або V1 струм через них обмежується резистором R (фіг. 4б). Після вимкнення V2 або V1 вмикається V3 або V4, що забезпечує повне підключення первинної обмотки ВДТ до вихідної напруги. Можлива реалізація пристрою наведена на фіг. 5. Тиристори V2 і V1 вимикаються спочатку через два послідовних резистори R1 і R2 та тиристори V7 і V8, а залишковий струм проходить через V5 або V6 і R1, що забезпечує двоступеневе плавне вимикання V2 або V1. Таким чином, додатковий блок для забезпечення "м'якої" природної комутації тиристорів забезпечує зменшення наскрізного струму і підвищення надійності та терміну служби пристрою. 20 25 Джерела інформації:. 1. Пат. 51998 Україна, МПК (2009) Н02М 3/00. Пристрій безпечної комутації вольтододаткового трансформатора. Опубл. 10.08.2010, Бюл. № 15. 2. Пат. 22333 Україна, МПК (2006.01) H02J 3/12. Регулятор напруги мережі змінного струму. Опубл. 03.02.1998, Бюл. № 0. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Вольтододатковий трансформатор з "м'якою" природною комутацією тиристорів, який складається з вхідних клем, вольтододаткового трансформатора, вихідних клем та двох пар зустрічно-паралельних тиристорів, при цьому перший фазний вивід вхідних клем через перший та другий виводи вольтододаткового трансформатора поєднано з першим фазним виводом вихідних клем та першою парою зустрічно-паралельних тиристорів, інший вивід якої поєднано з третім виводом вольтододаткового трансформатора та другою парою зустрічно-паралельних тиристорів, другий вивід яких поєднано з другим виводом вхідних клем та другим виводом вихідних клем, який відрізняється тим, що введено додатковий блок забезпечення "м'якої" природної комутації, який поєднано з другою парою зустрічно-паралельних тиристорів. 2 UA 98971 U 3 UA 98971 U 4 UA 98971 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 5