RU2359393C1 - Method of controlling ac voltage - Google Patents
Method of controlling ac voltage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2359393C1 RU2359393C1 RU2008118828/09A RU2008118828A RU2359393C1 RU 2359393 C1 RU2359393 C1 RU 2359393C1 RU 2008118828/09 A RU2008118828/09 A RU 2008118828/09A RU 2008118828 A RU2008118828 A RU 2008118828A RU 2359393 C1 RU2359393 C1 RU 2359393C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- load
- transformer
- voltage
- period
- opening
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регуляторах переменного напряжения, в том числе работающих на ламповую нагрузку.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in AC voltage regulators, including those operating on a lamp load.
Известно устройство регулирования и преобразования напряжения, содержащее трансформатор, в цепь одной из обмоток которого включен полупроводниковый регулирующий элемент, и систему управления этим элементом, причем регулирующий элемент выполнен в виде однофазного мостового выпрямителя, в диагональ постоянного тока которого включен тиристор, а к зажимам переменного тока - RC-цепочка, (патент RU №2117376, Н02М 5/12, 31.07.1996).A device for regulating and converting voltage, containing a transformer, in the circuit of one of the windings of which a semiconductor regulating element is included, and a control system for this element, wherein the regulating element is made in the form of a single-phase bridge rectifier, the thyristor is included in the diagonal of the direct current, and to the AC terminals - RC chain, (patent RU No. 2117376, H02M 5/12, 07/31/1996).
Недостатком данного изобретения является то, что с помощью него нельзя регулировать напряжение на ламповой нагрузке, так как закон регулирования должен учитывать не только электрические, но и физиологические процессы.The disadvantage of this invention is that it cannot be used to regulate the voltage at the lamp load, since the law of regulation must take into account not only electrical, but also physiological processes.
Известен способ регулирования переменного напряжения, заключающийся в подключении и отключении нагрузки в течение целого числа периодов питающего напряжения, причем интервалы отключенного состояния нагрузки устанавливают неизменными и равными периоду питающего напряжения во всем диапазоне регулирования, а интервал подключенного состояния нагрузки составляет количество периодов питающего напряжения в каждом периоде импульсного регулирования во всем диапазоне регулирования, и количество периодов подключенного состояния нагрузки пропорционально уровню напряжения на нагрузке, (авторское свидетельство SU №1001429, Н02Р 13/16, 15.06.1981).A known method of regulating AC voltage, which consists in connecting and disconnecting the load for an entire number of periods of the supply voltage, the intervals of the disconnected state of the load being set constant and equal to the period of the supply voltage in the entire control range, and the interval of the connected state of the load is the number of periods of the supply voltage in each period pulse regulation over the entire regulation range, and the number of periods of the connected load state in proportion to the voltage level at the load, (copyright certificate SU No. 1001429, НОР 13/16, 06/15/1981).
Известен способ регулирования переменного напряжения широтно-импульсным регулятором, заключающийся в том, что нагрузку включают и выключают на целое число периодов напряжения сети, и при регулировании от 0 до 50% выходного максимального напряжения включают нагрузку на один период питающего напряжения, а интервалы выключенного состояния нагрузки изменяют так, чтобы они были равными по числу периодов питающего напряжения в каждом периоде импульсного регулирования, при регулировании от 50 до 100% выходного максимального напряжения выключают нагрузку на один период питающего напряжения, а интервалы включенного состояния нагрузки изменяют так, чтобы они были равными по числу периодов питающего напряжения в каждом периоде импульсного регулирования, (авторское свидетельство SU №1167690, Н02М 3/00, 04.02.1983).There is a method of controlling AC voltage with a pulse-width regulator, namely, that the load is turned on and off for an integer number of periods of the mains voltage, and when controlling from 0 to 50% of the output maximum voltage, the load is switched on for one period of the supply voltage, and the intervals of the off state of the load change so that they are equal in the number of periods of the supply voltage in each period of the pulse regulation, when controlling from 50 to 100% of the output maximum voltage, turn off load for one period of the supply voltage, and the intervals included load status change so as to be equal to the number of periods of the supply voltage in every period pulse regulation, (Inventor's Certificate SU №1167690,
Недостатком двух последних аналогов является высокая дискретность регулировочной характеристики.The disadvantage of the last two analogues is the high discreteness of the regulatory characteristic.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ регулирования переменного напряжения, заключающийся в том, что при работе на ламповую нагрузку изменяют, как число периодов питающего напряжения, подключаемого к нагрузке, так и длительность периода регулирования в пределах от периода частоты питающего напряжения до периода критической частоты, что для работы на лампу накаливания составляет 50 Гц, (авторское свидетельство SU №1809516, Н02М 5/257, 27.03.1989).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention is a method for controlling an alternating voltage, which consists in the fact that when working on a lamp load, both the number of periods of the supply voltage connected to the load and the duration of the regulation period vary from the period of the supply frequency voltage up to a period of critical frequency, which for operation on an incandescent lamp is 50 Hz, (copyright certificate SU No. 1809516, Н02М 5/257, 03/27/1989).
Недостатком прототипа является наличие выбросов токов намагничивания в выходном трансформаторе регулятора (если ламповая нагрузка подключена к сети переменного тока через трансформатор, а регулирующий элемент стоит на первичной стороне этого трансформатора) во время его первого включения при отсутствии нагрузки (либо на недогруженную цепь), которые в 50-100 раз могут превышать амплитуду установившегося тока холостого хода трансформатора и более чем в 2 раза превышать номинальный ток.The disadvantage of the prototype is the presence of emissions of magnetizing currents in the output transformer of the regulator (if the lamp load is connected to the AC network through a transformer, and the regulating element is on the primary side of this transformer) during its first turn on when there is no load (or on an underloaded circuit), which 50-100 times can exceed the amplitude of the steady-state idling current of the transformer and more than 2 times the rated current.
Задачей изобретения является улучшение качественных параметров цепи при первом включении выходного трансформатора регулятора на недогруженную цепь, что достигается путем уменьшения выбросов токов намагничивания.The objective of the invention is to improve the quality parameters of the circuit when you first turn on the output transformer of the regulator on an underloaded circuit, which is achieved by reducing the emissions of magnetization currents.
Эта задача решается способом регулирования переменного напряжения, заключающемся в том, что при работе на ламповую нагрузку изменяют как число периодов питающего напряжения, подключаемого к нагрузке, так и длительность периода регулирования в пределах от периода частоты питающего напряжения до периода критической частоты, что для работы на лампу накаливания составляет 50 Гц, в котором, в отличие от прототипа, перед первым включением трансформатора осуществляют задержку включения на один период питающего напряжения, в первую половину которой производят анализ состояния нагрузки, и, в зависимости от результата, во вторую половину в трансформаторе создают магнитный поток Фост путем включения трансформатора на напряжение при помощи открытия полупроводникового ключа, находящегося на первичной стороне трансформатора, с углом открытия γ, зависящим от состояния нагрузки, причем без нагрузки угол открытия полупроводникового ключа минимален γ=0°, а при номинальной нагрузке угол открытия максимален γ=180°, и полупроводниковый ключ не открывают.This problem is solved by the method of regulating the alternating voltage, which consists in the fact that when operating on a lamp load, both the number of periods of the supply voltage connected to the load and the duration of the regulation period vary from the period of the frequency of the supply voltage to the period of the critical frequency, which for operation on the incandescent lamp is 50 Hz, in which, unlike the prototype, before turning on the transformer for the first time, they turn on the delay for one period of the supply voltage, in the first half They analyze the load state, and, depending on the result, create a magnetic flux Ф оst in the second half of the transformer by turning on the transformer for voltage by opening the semiconductor switch located on the primary side of the transformer with an opening angle γ depending on the load state, moreover, without load, the opening angle of the semiconductor key is minimum γ = 0 °, and at rated load, the opening angle is maximum γ = 180 °, and the semiconductor key is not opened.
Для объяснения процесса возникновения токов намагничивания рассмотрим переходные процессы в реальном трансформаторе. Из схемы замещения:To explain the process of the occurrence of magnetization currents, we consider transients in a real transformer. From the equivalent circuit:
В данном случае вместо переменной i1 целесообразно ввести переменную Ф, тогда:In this case, instead of the variable i 1 it is advisable to introduce the variable Ф, then:
Интегрирование этого уравнения весьма затрудняется тем, что здесь L11≠const и определяется сложной нелинейной связью i1=f(Φ), выражаемой магнитной характеристикой трансформатора. Однако первый член правой части уравнения мал, ввиду малости r1, по сравнению со вторым членом этого уравнения, также как падение напряжения r1i1 мало по сравнению ЭДС - . Поэтому при интегрировании можно приближенно принять L11 постоянным.The integration of this equation is very difficult because L 11 ≠ const and is determined by the complex nonlinear coupling i 1 = f (Φ) expressed by the magnetic characteristic of the transformer. However, the first term on the right side of the equation is small, because r 1 is small, compared with the second term of this equation, just as the voltage drop r 1 i 1 is small compared to the EMF - . Therefore, when integrating, you can approximately take L 11 constant.
При этих условиях решение уравнения можно представить в виде двух слагаемых:Under these conditions, the solution of the equation can be represented in the form of two terms:
где Ф′ - мгновенное значение потока для установившегося режима и Ф′′ -мгновенное значение свободного потока.where Ф ′ is the instantaneous value of the flow for steady state and Ф ′ ′ is the instantaneous value of the free flow.
Частное решение уравнения представляет собой потокA particular solution to the equation is flow
, ,
гдеWhere
; ;
Поток Ф′′ определяется решением уравненияThe flow Ф ′ ′ is determined by solving the equation
и равенand is equal
где С - постоянная интегрирования, определяемая начальными условиями. В момент включения сердечник может иметь некоторый поток ±Фост остаточного намагничивания. Поэтому, принимая в дальнейшем φ=π/2, для момента t=0 получимwhere C is the integration constant determined by the initial conditions. At the moment of switching on, the core may have some flux ± Fost of residual magnetization. Therefore, taking in the future φ = π / 2, for the moment t = 0 we obtain
откудаwhere from
и, следовательно,and therefore
Таким образом,In this way,
Существо изобретения поясняется фигурами:The invention is illustrated by the figures:
на фиг.1 изображен график зависимости Ф=f(ωt);figure 1 shows a graph of the dependence of f = f (ωt);
на фиг.2 изображен график зависимости напряжения на первичной стороне трансформатора от времени U1=f(ωt) при угле открытия тиристора γ=0°. Наименее благоприятен случай, когда ψ=0 или 180° (напряжение в момент включения переходит через 0). Рассмотрим случай ψ=0. При этом если Фост в момент t=0 направлен встречно потоку Ф′, тоfigure 2 shows a graph of the voltage on the primary side of the transformer versus time U 1 = f (ωt) at the opening angle of the thyristor γ = 0 °. The least favorable case is when ψ = 0 or 180 ° (the voltage at the moment of switching on passes through 0). Consider the case ψ = 0. Moreover, if Φ ost at the moment t = 0 is directed counter to the flow Φ, then
Вид кривой Ф=f(ωt) для данного случая показан на фиг.1.The form of the curve Φ = f (ωt) for this case is shown in Fig. 1.
Максимальное значение Ф достигается примерно через полпериода после включения, т.е. при ωt≈π. При этомThe maximum value of Ф is reached approximately half a period after switching on, i.e. at ωt≈π. Wherein
Так как обычно r1<<ωL11. ПоэтомуSince usually r 1 << ωL 11 . therefore
Таким образом, Фмакс более чем в два раза превышает нормальную величину рабочего потока, и, следовательно, сердечник сильно насыщен. Это, в свою очередь, приводит к возникновению весьма больших намагничивающих токов.Thus, Ф max is more than two times higher than the normal value of the working flow, and, therefore, the core is very saturated. This, in turn, leads to the appearance of very large magnetizing currents.
Если же создать поток Φост, направленный встречно свободному потоку, то в результате при включении трансформатора в самом тяжелом режиме холостого хода имеем:If we create a flow Φost directed counter to the free flow, then as a result, when the transformer is turned on in the most difficult idle mode, we have:
То есть максимальный ток будет превышать номинальный менее чем в 2 раза, что зависит от соотношения Фm и Фост. А величина Фост, в свою очередь, зависит от величины напряжения подмагничивания, на которое будет включаться трансформатор.That is, the maximum current will exceed the rated current by less than 2 times, which depends on the ratio of F m and F ost . And the value of F ost , in turn, depends on the magnitude of the bias voltage, which will turn on the transformer.
Таким образом, амплитуда токов намагничивания будет снижена, что тем самым приведет к улучшению процесса включения выходного трансформатора регулятора при неполной нагрузке.Thus, the amplitude of the magnetization currents will be reduced, which will thereby lead to an improvement in the process of turning on the output transformer of the regulator under partial load.
Так как в регуляторе на первичной стороне трансформатора уже имеются полупроводниковые ключи (тиристоры), включение на напряжение подмагничивания можно осуществлять путем открытия одного из тиристоров, а угол открытия этого тиристора менять от 0 до 180° в зависимости от состояния нагрузки. Если нагрузки нет, то угол открытия тиристора минимален (γ=0°), если же нагрузка номинальная, то угол открытия максимален (γ=180°), то есть тиристор не открывается (фиг.2).Since the regulator on the primary side of the transformer already has semiconductor switches (thyristors), switching on the bias voltage can be done by opening one of the thyristors, and the opening angle of this thyristor can be changed from 0 to 180 ° depending on the state of the load. If there is no load, then the opening angle of the thyristor is minimal (γ = 0 °), if the load is nominal, then the opening angle is maximum (γ = 180 °), that is, the thyristor does not open (figure 2).
Итак, заявленное изобретение позволяет улучшить качественные параметры цепи при первом включении выходного трансформатора регулятора на недогруженную цепь путем уменьшения выбросов токов намагничивания.So, the claimed invention allows to improve the quality parameters of the circuit when you first turn on the output transformer of the regulator on an underloaded circuit by reducing the emissions of magnetization currents.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008118828/09A RU2359393C1 (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Method of controlling ac voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008118828/09A RU2359393C1 (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Method of controlling ac voltage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2359393C1 true RU2359393C1 (en) | 2009-06-20 |
Family
ID=41026071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008118828/09A RU2359393C1 (en) | 2008-05-12 | 2008-05-12 | Method of controlling ac voltage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2359393C1 (en) |
-
2008
- 2008-05-12 RU RU2008118828/09A patent/RU2359393C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9658635B2 (en) | Charge pump with temporally-varying adiabaticity | |
US8861236B2 (en) | Switching power supply with self-optimizing efficiency | |
EA029591B1 (en) | Autotransformer system reducing total harmonic distortion | |
CN109690715A (en) | Breaker | |
RU2359393C1 (en) | Method of controlling ac voltage | |
RU169475U1 (en) | INDUCTIVE-PULSE GENERATOR | |
RU2358377C1 (en) | Alternating voltage regulation method | |
KR100540264B1 (en) | Power saver with power switching semiconductor | |
KR101529013B1 (en) | An improved, high-efficiency, energy-saving device for inserting between a power source and a motive and/or lighting power load | |
CN112075019B (en) | Buck matrix rectifier with boost switch and operation during one phase loss | |
RU2565497C1 (en) | Ac voltage stabiliser | |
RU2709454C1 (en) | Rectifier | |
KR20040063102A (en) | The control power saving equipments and methods for surplus electric power which are used no point of contact-semiconductor elements | |
RU2788078C1 (en) | Phase converter with adjustable power | |
KR102196510B1 (en) | Apparatus for supplying power using current transformer and operating method thereof | |
RU119537U1 (en) | Mains circuit breaker with overvoltage protection | |
RU113436U1 (en) | THREE-PHASE VOLTAGE STABILIZER ON THE HIGH SIDE OF TRANSFORMER SUBSTATIONS | |
KR20120097358A (en) | High efficiency automatic voltage regulator by micro-computer | |
RU162459U1 (en) | VOLTAGE NORMALIZER | |
RU27757U1 (en) | AC VOLTAGE CONTROL UNIT | |
AU2015365660A1 (en) | A circuit for a voltage power optimiser | |
CN104935230A (en) | Incentive control circuit of electromagnetic brake | |
KR100946348B1 (en) | Power factor correction of power supply | |
RU2624659C2 (en) | Device for forced control of a two-coil electromagnetic drive | |
RU106465U1 (en) | THREE-PHASE AC VOLTAGE CONVERTER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100513 |