RU142160U1

RU142160U1 - Thyristor Variable Voltage Regulator

Info

Publication number: RU142160U1
Application number: RU2013141423/07U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Асабин; Александр Иванович Чивенков
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2014-06-20

Abstract

Тиристорный регулятор переменного напряжения, содержащий систему импульсно-фазового управления и регулирующий орган, выполненный на вольтодобавочном трансформаторе, вторичная обмотка которого включена между входным и выходным зажимами, а первичная обмотка крайними выводами с помощью одной пары управляемых ключей на тиристорах подключена к общей точке соединения других входного и выходного зажимов и с помощью второй пары управляемых ключей на тиристорах подключена встречно-параллельно вторичной обмотке, отличающийся тем, что средний вывод первичной обмотки через дополнительный управляемый ключ на тиристорах подключен к общей точке соединения входного и выходного зажимов.A thyristor AC voltage regulator containing a pulse-phase control system and a regulator made on a boost transformer, the secondary winding of which is connected between the input and output terminals, and the primary winding by the terminal leads using one pair of controlled keys on the thyristors is connected to a common connection point of the other input and the output clamps and using a second pair of controlled keys on the thyristors is connected counter-parallel to the secondary winding, characterized in that the average th output of the primary winding via an additional controllable switch thyristor connected to a common point connecting the input and output terminals.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для регулирования или стабилизации напряжения в сетях с нестабильными параметрами.The utility model relates to electrical engineering and can be used to regulate or stabilize voltage in networks with unstable parameters.

Известно устройство для регулирования и стабилизации переменного напряжения, содержащее систему импульсно - фазового управления и регулирующий орган, выполненный на вольтодобавочном трансформаторе, вторичная обмотка которого включена между первыми входным и выходным зажимами, а первичная обмотка крайними выводами с помощью двух управляемых тиристорных ключей переменного тока подключена к общей точке соединения вторых входного и выходного зажимов. Средний вывод первичной обмотки непосредственно соединен с первым входным зажимом и через третий тиристорный ключ соединен с одним из крайних выводов. Первый тиристорный ключ включает обмотки вольтодобавочного трансформатора по схеме повышающего автотрансформатора и устройство обеспечивает на нагрузке синусоидальное напряжение высокого уровня по отношению к напряжению сети. Второй тиристорный ключ включает обмотки вольтодобавочного трансформатора по схеме понижающего автотрансформатора и устройство обеспечивает на нагрузке синусоидальное напряжение низкого уровня относительно напряжения сети. Третий тиристорный ключ закорачивает половину первичной обмотки и напряжение нагрузки практически равно напряжению сети. Таким образом, диапазон регулирования делится синусоидальными уровнями на два поддиапазона. Импульсно-фазовое регулирование напряжения нагрузки всегда осуществляется в пределах одного поддиапазона, то есть между двумя соседними синусоидальными уровнями. При этом в начале каждого полупериода напряжения сети включают тиристорный ключ пониженного уровня, а с задержкой на угол регулирования переключаются на тиристорный ключ ближайшего повышенного уровня (авторское свидетельство СССР №401980, G05f 1/20, опубл. 20.11.1974 г.).A device for regulating and stabilizing an alternating voltage is provided, comprising a pulse-phase control system and a regulating element made on a boost transformer, the secondary winding of which is connected between the first input and output terminals, and the primary winding by the terminal leads using two controlled thyristor alternating current keys is connected to common point of connection of the second input and output terminals. The middle terminal of the primary winding is directly connected to the first input terminal and through the third thyristor switch is connected to one of the terminal terminals. The first thyristor switch includes windings of a boost transformer according to a step-up autotransformer circuit and the device provides a high-level sinusoidal voltage at the load with respect to the mains voltage. The second thyristor switch includes windings of the boost transformer according to the step-down autotransformer circuit and the device provides a low-level sinusoidal voltage on the load relative to the mains voltage. The third thyristor switch shorts half the primary winding and the load voltage is almost equal to the mains voltage. Thus, the control range is divided by sinusoidal levels into two subranges. Pulse-phase regulation of the load voltage is always carried out within one sub-band, that is, between two adjacent sinusoidal levels. At the same time, at the beginning of each half-cycle, the mains voltage includes a thyristor switch of a low level, and with a delay by an angle of regulation they switch to a thyristor key of the nearest high level (USSR author's certificate No. 401980, G05f 1/20, published on November 20, 1974).

Недостатком данного устройства является сокращение диапазона регулирования при смешанной (активно - индуктивной или активно - емкостной) нагрузке. Это обусловлено тем, что регулирование выходного напряжения выполняется только изменением угла переключения на повышение напряжения, а значение угла переключения на понижение напряжения равно нулю. Такое регулирование эффективно только в зонах совпадения знаков напряжения и тока и рекомендуется при работе на активную или выпрямительную нагрузки. Регулирование напряжения в зонах несовпадения знаков напряжения и тока путем изменения угла переключения на повышение напряжения невозможно. Поэтому при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузках сокращается диапазон регулирования на величину, пропорциональную длительности интервалов несовпадения знаков тока и напряжения.The disadvantage of this device is the reduction of the control range with a mixed (active - inductive or active - capacitive) load. This is due to the fact that the regulation of the output voltage is performed only by changing the angle of switching to increase the voltage, and the value of the angle of switching to lower the voltage is zero. Such regulation is effective only in areas where the signs of voltage and current coincide and is recommended when working on an active or rectifying load. Voltage regulation in areas of mismatch of voltage and current signs by changing the angle of switching to increase the voltage is impossible. Therefore, with active-inductive and active-capacitive loads, the regulation range is reduced by a value proportional to the duration of the intervals of mismatch between the signs of the current and voltage.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является стабилизатор переменного напряжения, содержащий систему импульсно-фазового управления и регулирующий орган, выполненный на вольтодобавочном трансформаторе, вторичная обмотка которого включена между входным и выходным зажимами, а первичная обмотка крайними выводами с помощью одной пары управляемых тиристорных ключей подключена к общей точке соединения других входного и выходного зажимов и, с помощью второй пары тиристорных ключей, подключена встречно-параллельно вторичной обмотке (авторское свидетельство СССР №478289, G05f 1/28, опубл. 21.07.1975 г.). В зависимости от комбинации включенных тиристорных ключей вольтодобавочный трансформатор соединяется по схемам повышающего (режим «вольтодобавка») или понижающего (режим «вольтоотбавка») автотрансформатора, а также первичная обмотка может закорачиваться на вторичную (режим «закоротка»). Таким образом, устройство обеспечивает на нагрузке три уровня синусоидального напряжения, разделяющих диапазон регулирования на два поддиапазона.Closest to the proposed solution in technical essence is an AC voltage stabilizer containing a pulse-phase control system and a regulating body made on a boost transformer, the secondary winding of which is connected between the input and output terminals, and the primary winding by the terminal leads using one pair of controlled thyristor keys connected to the common connection point of the other input and output terminals and, using the second pair of thyristor keys, connected to the counter-parallel flax the secondary winding (USSR copyright certificate No. 478289, G05f 1/28, publ. 07.21.1975). Depending on the combination of thyristor switches turned on, the boost transformer is connected according to the schemes of increasing (voltage boosting mode) or lowering (voltage voltaging mode) autotransformer, as well as the primary winding can be shorted to secondary (short-circuiting mode). Thus, the device provides the load with three levels of sinusoidal voltage, dividing the control range into two subranges.

Импульсно-фазовое регулирование напряжения нагрузки реализуется в каждом поддиапазоне, то есть всегда осуществляется между двумя соседними уровнями синусоидального напряжения. При активно-индуктивной нагрузке в начале каждого полупериода напряжения сети включен тиристорный ключ повышенного уровня напряжения, а с регулируемой задержкой, равной углу переключения на понижение напряжения γ, включают тиристорный ключ ближайшего пониженного уровня напряжения. Значение угла переключения (ограничено фазовым углом нагрузки φ_Н, совпадающим с моментом перехода тока нагрузки через нулевое значение. Это обусловлено тем, что регулирование напряжения путем изменения угла переключения на понижение напряжения возможно только в зонах несовпадения знаков напряжения и тока нагрузки (0°<γ<φ_Н). После перехода тока нагрузки через нулевое значение с задержкой, равной углу переключения на повышение напряжения α, включают тиристорный ключ ближайшего повышенного уровня напряжения. Изменяя значение угла переключения (в интервалах совпадения знаков тока и напряжения (φ_Н<α<π), реализуют дальнейшее регулирование напряжения нагрузки. Таким образом, рассматриваемое устройство обеспечивает импульсно - фазовое регулирование напряжения нагрузки путем изменения угла переключения (в интервалах несовпадения знаков напряжения и тока и путем изменения угла переключения (в зонах совпадения напряжения и тока нагрузки. При таком двухзонном регулировании сокращения диапазона регулирования не происходит.Pulse-phase regulation of the load voltage is implemented in each subband, that is, it is always carried out between two adjacent levels of sinusoidal voltage. With an active-inductive load, at the beginning of each half-cycle of the mains voltage, a thyristor switch of an increased voltage level is turned on, and with an adjustable delay equal to the angle of switching to lower voltage γ, the thyristor switch of the nearest lower voltage level is turned on. The value of the switching angle (limited by the phase angle of the load φ _N , which coincides with the moment the load current passes through the zero value. This is due to the fact that voltage regulation by changing the angle of switching to lower the voltage is possible only in areas where the signs of the voltage and load current do not coincide (0 ° <γ <φ _N ). After the load current passes through the zero value with a delay equal to the angle of switching to increase the voltage α, turn on the thyristor switch of the nearest increased voltage level. radiation (in the intervals of coincidence of the signs of current and voltage (φ _Н <α <π), further regulate the load voltage. Thus, the device in question provides pulse-phase control of the load voltage by changing the switching angle (in the intervals of the signs of the voltage and current and by changes in the switching angle (in the zones where the voltage and load current coincide. With this two-zone regulation, the regulation range does not decrease.

Недостатком данного устройства является значительное искажение формы выходного напряжения. Это обусловлено тем, что выходное напряжение формируется из отрезков синусоид напряжения повышенного и пониженного уровней и его искажение возрастает пропорционально величине поддиапазона регулирования. Этот недостаток устраняется предлагаемым решением.The disadvantage of this device is a significant distortion of the shape of the output voltage. This is due to the fact that the output voltage is formed from segments of the sinusoidal voltage of the increased and lowered levels and its distortion increases in proportion to the size of the control sub-range. This disadvantage is eliminated by the proposed solution.

Решаемая задача - повышение показателей качества электроэнергии.The task at hand is to increase the quality indicators of electricity.

Технический результат - уменьшение искажения формы выходного напряжения.The technical result is the reduction of distortion in the shape of the output voltage.

Этот технический результат достигается тем, что в тиристорном регуляторе переменного напряжения, содержащем систему импульсно-фазового управления и регулирующий орган, выполненный на вольтодобавочном трансформаторе, вторичная обмотка которого включена между входным и выходным зажимами, а первичная обмотка крайними выводами с помощью одной пары управляемых ключей на тиристорах подключена к общей точке соединения других входного и выходного зажимов и, с помощью второй пары управляемых ключей на тиристорах, подключена встречно-параллельно вторичной обмотке, а средний вывод первичной обмотки подключен к общей точке соединения входного и выходного зажимов через дополнительный управляемый ключ на тиристорах. Такое выполнение обеспечивает на выходе два дополнительных уровня синусоидального напряжения, увеличивающих количество поддиапазонов регулирования в два раза. При неизменном диапазоне регулирования величина поддиапазона снижается в два раза и соответственно уменьшается искажение выходного напряжения при импульсно-фазовом регулировании.This technical result is achieved by the fact that in a thyristor AC voltage regulator containing a pulse-phase control system and a regulator made on a boost transformer, the secondary winding of which is connected between the input and output terminals, and the primary winding with the terminal leads using one pair of controlled keys on thyristors is connected to a common connection point of other input and output terminals and, using a second pair of controlled keys on thyristors, is connected opposite-parallel flax secondary winding and the intermediate tap of the primary winding is connected to a common point connecting the input and output terminals via an additional controllable switch on thyristors. This embodiment provides two additional levels of sinusoidal voltage at the output, doubling the number of control sub-ranges. With a constant control range, the sub-range decreases by half and, accordingly, the output voltage distortion during pulse-phase regulation decreases.

Схема тиристорного регулятора переменного напряжения показана на фиг. 1. Она содержит регулирующий орган и систему импульсно-фазового управления. Регулирующий орган представляет собой вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка 1 которого подключена между входным 2 и выходным 3 зажимами и последовательно с нагрузкой 4. Первичная обмотка 5 крайними выводами с помощью пары управляемых ключей, каждый из которых соответственно выполнен на двух тиристорах 6, 7 и 8, 9, подключена встречно-параллельно вторичной обмотке 1. Кроме того, первичная обмотка 5 крайними и средним выводами с помощью трех управляемых ключей на тиристорах 10, 11 также 12, 13 и 14, 15 подключена к общей точке соединения других входного 16 и выходного 17 зажимов. Система импульсно - фазового управления 18 по сигналам u_Н, i_Н датчиков напряжения 19 и тока 20 нагрузки, соответственно, выделяет интервалы эффективного изменения углов переключения на понижение (0°<γ<φ_Н) и повышение (φ_Н<α<π) напряжения, а также, формируя импульсы управления тиристорами, обеспечивает работу регулятора во всех режимах.A circuit of a thyristor AC voltage regulator is shown in FIG. 1. It contains a regulatory body and a pulse-phase control system. The regulatory body is a booster transformer, the secondary winding 1 of which is connected between the input 2 and output 3 terminals and in series with the load 4. The primary winding 5 is the extreme terminals using a pair of controlled keys, each of which is respectively made on two thyristors 6, 7 and 8, 9, counter-parallel to the secondary winding 1 is connected. In addition, the primary winding 5 by the extreme and middle terminals using three controlled keys on thyristors 10, 11 is also 12, 13 and 14, 15 is connected to a common connection point their input 16 and output terminals 17. The pulse-phase control system 18 according to the signals u _Н , i _{Н of the} voltage sensors 19 and the load current 20, respectively, distinguishes the intervals of the effective change of the switching angles to decrease (0 ° <γ <φ _N ) and increase (φ _Н <α <π) voltage, and also, forming the pulses of thyristor control, ensures the operation of the regulator in all modes.

В зависимости от комбинации включенных управляемых ключей регулятор обеспечивает на нагрузке пять уровней синусоидального напряжения. Напряжение нагрузки равно напряжению сети в режиме «закоротка» u_ЗТ=u_С при включенных управляемых ключах на тиристорах 6, 7 и 8, 9. При включенных управляемых ключах на тиристорах 6, 7 и 14, 15 обмотки 1 и 5 вольтодобавочного трансформатора соединяются по схеме повышающего автотрансформатора. Таким образом реализуется режим «вольтодобавка 1» и напряжение нагрузки возрастает на величину напряжения, трансформируемого из первичной во вторичную обмотку. В данном режиме напряжение вторичной обмотки 1 равно ступени регулирования (u_СТ) и выходное напряжение регулятора u_ВД1=u_С+u_СТ. При включенных управляемых ключах на тиристорах 6, 7 и 12, 13 обмотки 1 и 5 вольтодобавочного трансформатора также соединяются по схеме повышающего автотрансформатора. В этом случае реализуется режим «вольтодобавка 2», отличающийся от режима «вольтодобавка 1» тем, что к сети подключается только половина первичной обмотки 5. В результате этого коэффициент трансформации вольтодобавочного трансформатора увеличивается в два раза и напряжение вторичной обмотки 1 равно удвоенной ступени регулирования. Поэтому выходное напряжение регулятора в рассматриваемом режиме u_ВД2=u_С+2u_СТ. Еще два уровня синусоидального напряжения на выходе регулятора, меньшие чем напряжение сети, получаются в режимах «вольтоотбавка», реализуемых включением обмоток 1 и 5 вольтодобавочного трансформатора по схемам понижающего автотрансформатора. Режим «вольтоотбавка 1» получается при включенных управляемых ключах на тиристорах 8, 9 и 10, 11. В этом случае параллельно выходу включается вся первичная обмотка 5 вольтодобавочного трансформатора и напряжение его вторичной обмотки 1 равно ступени регулирования. Поэтому выходное напряжение регулятора в рассматриваемом режиме u_ВО1=u_С-u_СТ. Режим «вольтоотбавка 2» реализуется при включенных управляемых ключах на тиристорах 8, 9 и 12, 13. Данный режим отличается от режима «вольтоотбавка 1» тем, что параллельно выходу регулятора включается половина первичной обмотки 5 и коэффициент трансформации вольтодобавочного трансформатора увеличивается в два раза. Напряжение вторичной обмотки 1 удваивается и выходное напряжение регулятора в режиме «вольтоотбавка 2» снижается еще на одну ступень u_ВО2=u_С-2u_СТ.Depending on the combination of controlled keys included, the regulator provides five levels of sinusoidal voltage on the load. The load voltage equal to the voltage in the "shorted» u = u _BS included _C. under controlled thyristor keys 6, 7 and 8, 9. When the control key included in the thyristors 6, 7 and 14, 15 of the winding 1 and 5 are connected by booster transformer boost autotransformer circuit. Thus, the “boost 1” mode is implemented and the load voltage increases by the amount of voltage that is transformed from the primary to the secondary winding. In this mode, the voltage of the secondary winding 1 is equal to the control stage (u _CT ) and the output voltage of the controller u _VD1 = u _C + u _CT . When the managed keys are turned on on thyristors 6, 7 and 12, 13, the windings 1 and 5 of the boost transformer are also connected according to the scheme of a step-up autotransformer. In this case, the “boost 2” mode is implemented, which differs from the “boost 1” mode in that only half of the primary winding 5 is connected to the network. As a result, the transformation ratio of the boost boost transformer doubles and the voltage of the secondary winding 1 is equal to twice the control step. Therefore, the output voltage of the regulator in the considered mode u _VD2 = u _С + 2u _CT . Two more levels of sinusoidal voltage at the output of the regulator, which are lower than the mains voltage, are obtained in the “voltage drop” modes realized by turning on the windings 1 and 5 of the boost voltage transformer according to the down-converter circuits. The mode "voltotrevka 1" is obtained when the managed keys are turned on on the thyristors 8, 9 and 10, 11. In this case, the entire primary winding 5 of the boost transformer is turned on in parallel with the output and the voltage of its secondary winding 1 is equal to the control stage. Therefore, the output voltage of the regulator in the considered mode u _VO1 = u _C -u _ST . The mode “voltage increment 2” is realized when the controlled keys are turned on on thyristors 8, 9 and 12, 13. This mode differs from the mode “voltage increment 1” in that half of the primary winding 5 is turned on parallel to the output of the regulator and the transformation coefficient of the boost transformer is doubled. The voltage of the secondary winding 1 doubles and the output voltage of the regulator in the mode "voltobavka 2" decreases by one more step u _BO2 = u _With -2u _ST .

Следует отметить, что соседние уровни синусоидального напряжения отличаются на величину ступени регулирования и делят диапазон регулирования на четыре равных поддиапазона. В пределах каждого поддиапазона реализуется импульсно-фазовое регулирование выходного напряжения. На фиг. 2 показаны диаграммы, поясняющие формирование выходного напряжения при импульсно-фазовом регулировании в пределах всех поддиапазонов с указанием порядка очередности проводимости тиристоров при активно-индуктивной нагрузке. Там же показаны штриховыми линиями уровни синусоидальных напряжений (u_ВО2, u_ВО1, u_ЗТ, u_ВД1, u_ВД2) соответствующие режимам: «вольтоотбавка 2», «вольтоотбавка 1», «закоротка», «вольтодобавка 1» и «вольтодобавка 2» соответственно.It should be noted that adjacent sinusoidal voltage levels differ by the magnitude of the control step and divide the control range into four equal sub-ranges. Within each subrange, pulse-phase regulation of the output voltage is implemented. In FIG. Figure 2 shows diagrams explaining the formation of the output voltage during pulse-phase regulation within all subbands with an indication of the sequence order of the conductivity of the thyristors under an active inductive load. The dashed lines also show the levels of sinusoidal voltages (u _VO2 , u _VO1 , u _ZT , u _VD1 , u _VD2 ) corresponding to the modes: “voltage increment 2”, “voltage increment 1”, “short circuit”, “voltage boost 1” and “voltage boost 2” respectively.

Рассмотрим формирование выходного напряжения при импульсно-фазовом управлении в поддиапазоне «вольтоотбавка 2 - вольтоотбавка 1». Диаграммы выходного напряжения u_Н и тока нагрузки i_Н, а также интервалы проводимости тиристоров в рассматриваемом режиме приведены на фиг. 2 (a). В начале положительного полупериода питающего напряжения u_С ("+" на зажиме 2 и "-" на зажиме 16) нагрузочная составляющая тока первичной обмотки 5 протекает через тиристоры 8 и 10. Выходное напряжение соответствует режиму «вольтоотбавка 1» u_Н=u_ВО1. В регулируемый момент времени γ включают тиристор 12. При этом под действием напряжения левой полуобмотки первичной обмотки 5 тиристор 10 выключается и нагрузочная составляющая тока протекает через тиристоры 8 и 12. В момент времени φ_Н ток нагрузки проходит через нулевое значение и тиристоры 8, 12 выключаются. Далее включают тиристоры 9 и 13, обеспечивающие противоположное направление протекания тока нагрузки. На интервале проводимости управляемых ключей на тиристорах 8, 9 и 12, 13 выходное напряжение соответствует режиму «вольтоотбавка 2» u_Н=u_ВО2. В регулируемый момент времени α включают тиристор 11. При этом под действием напряжения левой полуобмотки первичной обмотки 5 тиристор 13 выключается и нагрузочная составляющая тока протекает через тиристоры 9 и 11. В результате выходное напряжении регулятора возрастает до уровня, соответствующего режиму «вольтоотбавка 1» u_Н=u_ВО1. Указанный уровень выходного напряжения сохранится до включения тиристора 13, вызывающего выключение тиристора 11 в регулируемый момент времени (π+γ) следующего полупериода питающего напряжения. В результате включения тиристора 13 на выходе регулятора устанавливается напряжение низкого уровня u_Н=u_ВО1 рассматриваемого поддиапазона регулирования. Напряжение низкого уровня сохраняется и при смене работающих тиристоров, вызванной изменением полярности тока нагрузки в момент времени (π+φ_Н)ю Переключение на уровень повышенного напряжения поддиапазона регулирования u_Н=u_ВО1 реализуется включением тиристора 10 в момент времени (π+α). Далее все процессы формирования выходного напряжения периодически повторяются. Следует отметить, что плавное регулирование напряжения в пределах рассматриваемого поддиапазона реализуется изменением углов переключения γ и α. При значениях γ=0 и α=π выходное напряжение равно напряжению низкого уровня поддиапазона (u_Н-u_ВО2). При выполнении равенства γ=α=φ_Н выходное напряжение равно напряжению повышенного уровня поддиапазона (u_Н=u_ВО1). Изменяя значения углов переключения в пределах (0≤γ≤φ_Н) и (φ_Н≤α≤π), регулируют выходное напряжение от минимального (u_ВО1) до максимального (u_ВО2) уровней поддиапазона.Consider the formation of the output voltage during pulse-phase control in the sub-range "voltowave 2 - voltowack 1". The diagrams of the output voltage u _N and the load current i _N , as well as the conductivity intervals of the thyristors in this mode are shown in FIG. 2 (a). At the beginning of the positive half-cycle of the supply voltage u _С ("+" on terminal 2 and "-" on terminal 16), the load component of the primary current 5 flows through thyristors 8 and 10. The output voltage corresponds to the "voltope 1" u _N = u _{BO1 mode} . The thyristor 12 is turned on at an adjustable time instant γ. In this case, under the action of the voltage of the left half-winding of the primary winding 5, the thyristor 10 is turned off and the load component of the current flows through the thyristors 8 and 12. At the time φ _N , the load current passes through the zero value and the thyristors 8, 12 are turned off . Next include thyristors 9 and 13, providing the opposite direction of flow of the load current. On the conduction interval of the controlled keys on thyristors 8, 9 and 12, 13, the output voltage corresponds to the “voltolevka 2” mode u _N = u _VO2 . The time adjustment include α thyristor 11. Thus under the influence of voltage left poluobmotki primary winding 5 turns off the thyristor 13 and the load current component flows through the thyristors 9 and 11. As a result, the output voltage of the regulator is increased to a level corresponding to the mode "1 voltootbavka» u _H = u _BO1 . The indicated level of the output voltage will remain until the thyristor 13 is turned on, causing the thyristor 11 to turn off at an adjustable point in time (π + γ) of the next half-cycle of the supply voltage. As a result of turning on the thyristor 13, a low level voltage u _N = u _{BO1 of the} considered control sub-range is set at the output of the controller. A low level voltage is also maintained when the working thyristors change due to a change in the polarity of the load current at the time instant (π + φ _Н ). Switching to the increased voltage level of the control subrange u _Н = u _ВО1 is realized by turning on the thyristor 10 at the time moment (π + α). Further, all processes of formation of the output voltage are periodically repeated. It should be noted that smooth voltage regulation within the considered sub-range is realized by changing the switching angles γ and α. At values γ = 0 and α = π, the output voltage is equal to the voltage of the low level of the subrange (u _Н –u _ВО2 ). When the equality γ = α = φ _{N is} fulfilled, the output voltage is equal to the voltage of the increased level of the subrange (u _Н = u _ВО1 ). By changing the values of the switching angles between (0≤γ≤φ _N ) and (φ _Н ≤α≤π), the output voltage is adjusted from the minimum (u _BO1 ) to the maximum (u _BO2 ) subband levels.

Формирование выходного напряжения в пределах других поддиапазонов выполняется аналогично рассмотренному выше. Отличия заключаются в том, что в поддиапазоне «вольтоотбавка 1 - закоротка» регулирование напряжения выполняется путем переключения управляемых ключей на тиристорах 6, 7 и 10, 11 при включенном управляемом ключе на тиристорах 8, 9. Диаграммы выходного напряжения u_Н и тока нагрузки i_Н, а также интервалы проводимости тиристоров в рассматриваемом режиме приведены на фиг. 2 (б). Из них следует, что выходное напряжение формируется из отрезков синусоидальных напряжений u_ВО1, u_ЗТ. В поддиапазоне «закоротка-вольтодобавка 1» выходное напряжение формируется из отрезков синусоид u_ЗТ, u_ВД1 благодаря переключениям управляемых ключей на тиристорах 8, 9 и 14, 15 при включенном управляемом ключе на тиристорах 6, 7. Диаграммы напряжения и тока нагрузки, совмещенные с интервалами проводимости тиристоров в данном режиме, приведены на фиг. 2 (в). В поддиапазоне «вольтодобавка 1 - вольтодобавка 2» регулирование напряжения выполняется путем переключения управляемых ключей на тиристорах 14, 15 и 12, 13 при включенном управляемом ключе на тиристорах 6, 7. Согласно диаграммам, представленным на фиг. 2 (г), выходное напряжение в этом случае формируется из отрезков синусоид u_ВД1, u_ВД2.The formation of the output voltage within other subranges is performed similarly to the above. The differences lie in the fact that in the sub-band “voltag 1 - short circuit” voltage regulation is performed by switching the controlled keys on thyristors 6, 7 and 10, 11 with the controlled key on thyristors 8, 9. The output voltage u _N and load current diagrams i _N , as well as the conductivity intervals of thyristors in the considered mode are shown in FIG. 2 (b). It follows from them that the output voltage is formed from segments of sinusoidal voltages u _VO1 , u _ZT . In the “short-voltage-boost 1” sub-range, the output voltage is generated from segments of sinusoids u _ЗТ , u _ВД1 due to switching of controlled keys on thyristors 8, 9 and 14, 15 with a controlled key on thyristors 6, 7. Diagrams of load voltage and current combined with the thyristor conduction intervals in this mode are shown in FIG. 2 (c). In the sub-range “voltage boost 1 - voltage boost 2” voltage regulation is performed by switching the controlled keys on the thyristors 14, 15 and 12, 13 with the controlled key on the thyristors 6, 7. According to the diagrams presented in FIG. 2 (d), the output voltage in this case is formed from segments of sinusoids u _VD1 , u _VD2 .

Сравнение заявленного решения с прототипом позволило установить, что оно обеспечивает на выходе два дополнительных уровня синусоидального напряжения, увеличивающих количество поддиапазонов регулирования в два раза и, следовательно, соответствует критерию "новизна".Comparison of the claimed solution with the prototype made it possible to establish that it provides two additional levels of sinusoidal voltage at the output, which double the number of control sub-ranges and, therefore, meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявленного решения с другими известными решениями в данной области техники показало, что признаки, отличающие его от прототипа, обеспечивают получение нового технического результата, заключающегося в уменьшении искажения выходного напряжения при импульсно-фазовом регулировании.Comparison of the claimed solutions with other known solutions in the art showed that the features that distinguish it from the prototype, provide a new technical result, which consists in reducing the distortion of the output voltage during pulse-phase regulation.

Применение заявленного решения в энергетике для регулирования или стабилизации напряжения в сетях с нестабильными параметрами обеспечивает соответствие критерию "промышленная применимость".The application of the claimed solution in the energy sector to regulate or stabilize voltage in networks with unstable parameters ensures compliance with the criterion of "industrial applicability".

Claims

A thyristor AC voltage regulator, containing a pulse-phase control system and a regulator made on a boost transformer, the secondary winding of which is connected between the input and output terminals, and the primary winding by the terminal leads using one pair of controlled keys on the thyristors is connected to a common connection point of the other input and the output clamps and using a second pair of controlled keys on the thyristors is connected counter-parallel to the secondary winding, characterized in that the average th output of the primary winding via an additional controllable switch thyristor connected to a common point connecting the input and output terminals.