RU2671829C1 - Regulator of booster alternating-voltage - Google Patents

Regulator of booster alternating-voltage Download PDF

Info

Publication number
RU2671829C1
RU2671829C1 RU2017146320A RU2017146320A RU2671829C1 RU 2671829 C1 RU2671829 C1 RU 2671829C1 RU 2017146320 A RU2017146320 A RU 2017146320A RU 2017146320 A RU2017146320 A RU 2017146320A RU 2671829 C1 RU2671829 C1 RU 2671829C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
voltage
boost
key
booster
Prior art date
Application number
RU2017146320A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Иванович Панфилов
Михаил Георгиевич Асташев
Павел Ахматович Рашитов
Михаил Игоревич Петров
Александр Николаевич Рожков
Марина Анатольевна Печейкина
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2017146320A priority Critical patent/RU2671829C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2671829C1 publication Critical patent/RU2671829C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/12—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion of voltage or current amplitude only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Abstract

FIELD: electrical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical equipment and electric power engineering. Regulator of the booster-alternating voltage, connected by its first 1 and second 2 input terminals to the power supply, and first 3 and second 4 output terminals to load 5 and comprising multi-wind booster transformer 6 with mains winding 7 and secondary windings 8, 9, 10, a key transducer 11, whose inputs are connected to a power source, voltage sensor 25 and control unit 26, the network winding 7 of multiwinding booster transformer 6 being connected in series with the power supply, secondary windings 8, 9, 10 of the multi-wind booster transformer 6 are connected to the outputs of key transducer 11, the first input of voltage sensor 25 is connected to first output terminal 3, the second input is connected to second output terminal 4, and its output is connected to control unit 26, is provided with additional controllable switch 12 connected in series with network winding 7 of multiwinding booster transformer 6.
EFFECT: invention can be used in electrical networks for flexible regulation and voltage stabilization and is aimed at improving the reliability of the regulator of the booster voltage and reducing its cost.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях для гибкого регулирования и стабилизации напряжения в электрической сети за счет изменения величины напряжения, вводимого последовательно в линию электропередачи (ЛЭП).The invention relates to the field of electrical engineering and the electric power industry and can be used in electric networks for flexible regulation and stabilization of voltage in the electric network by changing the magnitude of the voltage introduced sequentially into the transmission line (power transmission line).

Известен регулятор вольтодобавочного переменного напряжения (Ю.К. Розанов, П.А. Воронин, С.Е. Рывкин, Е.Е. Чаплыгин, Справочник по силовой электронике, Издательство «МЭИ», 2014, стр. 305), содержащий в своем составе вольтодобавочный трансформатор с сетевой обмоткой, включаемой последовательно с источником питания и нагрузкой, и ключевой преобразователь, выполненный на управляемых ключах с вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора, включаемой параллельно источнику питания. За счет управления ключевым преобразователем на сетевой обмотке вольтодобавочного трансформатора наводится высокочастотное вольтодобавочное напряжение, добавляемое к напряжению сети. Изменение действующего значения вольтодобавочного напряжения осуществляется методом частотного регулирования.Known regulator boost voltage (Yu.K. Rozanov, P. A. Voronin, S. E. Ryvkin, E. E. Chaplygin, Handbook of power electronics, Publishing House "MEI", 2014, p. 305), containing in its a booster transformer with a network winding connected in series with a power source and a load, and a key converter made on controlled keys with a secondary winding of a booster transformer connected in parallel with the power supply. By controlling the key converter, a high-frequency boost voltage is added to the main winding of the boost transformer, which is added to the mains voltage. The change in the current value of the boost voltage is carried out by the method of frequency regulation.

Основным недостатком настоящего технического решения является наличие высокочастотных составляющих в спектре кривой напряжения на нагрузке.The main disadvantage of this technical solution is the presence of high-frequency components in the spectrum of the voltage curve at the load.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является тиристорный регулятор вольтодобавочного переменного напряжения (патент RU на полезную модель №142160, публ. 20.06.2014, МПК Н02М 5/10), содержащий многообмоточный вольтодобавочный трансформатор, сетевая обмотка которого включена последовательно с источником питания и нагрузкой, а вторичные обмотки которого подключены к ключевому преобразователю, осуществляющему подключение вторичных обмоток многообмоточного вольтодобавочного трансформатора к источнику питания с помощью управляемых ключей. За счет изменения количества и направления вторичных обмоток многообмоточного вольтодобавочного трансформатора, подключаемых к источнику питания ключевым преобразователем, изменяется действующее значение синусоидального напряжения, наводимого на сетевой обмотке многообмоточного вольтодобавочного трансформатора.The closest in technical essence to the present invention is a thyristor regulator of boost AC voltage (RU patent for utility model No. 142160, publ. 06/20/2014, IPC Н02М 5/10), containing a multi-winding boost transformer, the main winding of which is connected in series with the power source and load, and the secondary windings of which are connected to a key converter that connects the secondary windings of the multi-winding booster transformer to a power source with using controlled keys. By changing the number and direction of the secondary windings of the multi-winding booster transformer connected to the power source by a key converter, the effective value of the sinusoidal voltage induced on the network winding of the multi-winding booster transformer changes.

Недостатками данного технического решения являются пониженная надежность работы устройства в широком диапазоне изменения нагрузки, в частности, в режиме короткого замыкания нагрузки, а также высокая стоимость регулятора вольтодобавочного переменного напряжения за счет необходимости применения управляемых ключей повышенного класса напряжения из-за значительных перенапряжений, возникающих при их переключении.The disadvantages of this technical solution are the reduced reliability of the device in a wide range of load changes, in particular, in the short-circuit mode of the load, as well as the high cost of the boost voltage regulator due to the need to use controlled keys of an increased voltage class due to significant overvoltages arising from them switching.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение надежного переключения управляемых ключей преобразователя в широком диапазоне изменения нагрузки и ее характера.The technical task of the invention is to provide reliable switching managed keys of the Converter in a wide range of load changes and its nature.

Технический результат заключается в повышении надежности работы регулятора вольтодобавочного переменного напряжения и уменьшении его стоимости.The technical result is to increase the reliability of the regulator boost voltage and reduce its cost.

Это достигается тем, что известный регулятор вольтодобавочного переменного напряжения, подключенный своими первым и вторым входными зажимами к источнику питания, а первым и вторым выходными зажимами к нагрузке, и содержащий многообмоточный вольтодобавочный трансформатор с сетевой обмоткой и вторичными обмотками, ключевой преобразователь, входы которого подключены к источнику питания, датчик напряжения и блок управления, причем сетевая обмотка многообмоточного вольтодобавочного трансформатора подключена последовательно с источником питания, вторичные обмотки многообмоточного вольтодобавочного трансформатора подключены к выходам ключевого преобразователя, первый вход датчика напряжения подключен к первому выходному зажиму, второй вход подключен ко второму выходному зажиму, а его выход соединен с блоком управления, снабжен дополнительным управляемым ключом, включенным последовательно с сетевой обмоткой многообмоточного вольтодобавочного трансформатора.This is achieved by the fact that the known AC boost voltage regulator, connected by its first and second input terminals to the power source, and the first and second output terminals to the load, and containing a multi-winding boost transformer with a mains winding and secondary windings, a key converter, the inputs of which are connected to a power source, a voltage sensor and a control unit, the network winding of a multi-winding boost transformer connected in series with the source ohm power supply, the secondary windings of the multi-winding booster transformer are connected to the outputs of the key converter, the first input of the voltage sensor is connected to the first output terminal, the second input is connected to the second output terminal, and its output is connected to the control unit, equipped with an additional controlled key connected in series with the network winding multi-winding boost transformer.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема регулятора вольтодобавочного переменного напряжения, на фиг. 2 приведена таблица состояний управляемых ключей регулятора вольтодобавочного переменного напряжения, определяющих величину синусоидального вольтодобавочного напряжения, формируемого ключевым преобразователем на сетевой обмотке многообмоточного вольтодобавочного трансформатора. В качестве управляемых ключей может быть использовано встречно-параллельное включение тиристоров.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a functional diagram of a boost boost controller; FIG. 2 is a table of the states of the controlled keys of the boost voltage regulator that determines the value of the sinusoidal boost voltage generated by the key converter on the network winding of the multi-winding boost voltage transformer. As controlled keys, anti-parallel connection of thyristors can be used.

Регулятор вольтодобавочного переменного напряжения, подключенный своими первым 1 и вторым 2 входными зажимами к источнику питания, а первым 3 и вторым 4 выходными зажимами к нагрузке 5, содержит многообмоточный вольтодобавочный трансформатор 6 с сетевой обмоткой 7 и первой 8, второй 9 и третьей 10 вторичными обмотками, а также ключевой преобразователь 11 и дополнительный управляемый ключ 12. При этом сетевая обмотка 7 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 включена последовательно с дополнительным управляемым ключом 12 между первым входным зажимом 1 и первым выходным зажимом 3 регулятора вольтодобавочного переменного напряжения.The boost voltage regulator, connected with its first 1 and second 2 input terminals to the power source, and the first 3 and second 4 output terminals to load 5, contains a multi-winding boost transformer 6 with a mains winding 7 and the first 8, second 9 and third 10 secondary windings , as well as a key converter 11 and an additional controlled key 12. In this case, the network winding 7 of a multi-winding boost transformer 6 is connected in series with an additional controlled key 12 between the first m input terminal 1 and the first output terminal 3 regulator boost AC voltage.

Ключевой преобразователь 11 выполнен в виде первой 13 и второй 14 параллельных ветвей, соединенных в первой 15 и второй 16 общих точках, причем первая общая точка 15 является первым входом ключевого преобразователя 11 и подключена к первому входному зажиму 1 регулятора вольтодобавочного переменного напряжения, а вторая общая точка 16 является вторым входом ключевого преобразователя 11 и подключена ко второму входному зажиму 2 регулятора вольтодобавочного переменного напряжения и второму выходному зажиму 4 регулятора вольтодобавочного переменного напряжения.The key converter 11 is made in the form of the first 13 and second 14 parallel branches connected at the first 15 and second 16 common points, the first common point 15 being the first input of the key converter 11 and connected to the first input terminal 1 of the boost voltage regulator, and the second common point 16 is the second input of the key converter 11 and is connected to the second input terminal 2 of the AC boost controller and the second output terminal 4 of the AC boost controller th voltage.

Первая ветвь 13 содержит последовательно соединенные первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 управляемые ключи, вторая ветвь 14 содержит последовательно соединенные пятый 21, шестой 22, седьмой 23 и восьмой 24 управляемые ключи. При этом первая вторичная обмотка 8 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 своим началом подключена к первому зажиму первого выхода ключевого преобразователя 11, образованного общей точкой соединения первого 17 и второго 18 управляемых ключей первой ветви 13 ключевого преобразователя 11, а своим концом подключена ко второму зажиму первого выхода ключевого преобразователя 11, образованного общей точкой соединения пятого 21 и шестого 22 управляемых ключей второй ветви 14 ключевого преобразователя 11. Конец второй вторичной обмотки 9 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 подключен к первому зажиму второго выхода ключевого преобразователя 11, образованного общей точкой соединения второго 18 и третьего 19 управляемых ключей первой ветви 13 ключевого преобразователя 11, а ее начало подключено ко второму зажиму второго выхода ключевого преобразователя 11, образованного общей точкой соединения шестого 22 и седьмого 23 управляемых ключей второй ветви 14 ключевого преобразователя 11. Начало третьей вторичной обмотки 10 многообмоточного трансформатора 6 подключено к первому зажиму третьего выхода ключевого преобразователя 11, образованного общей точкой соединения третьего 19 и четвертого 20 управляемых ключей первой ветви 13 ключевого преобразователя 11, а ее конец подключен ко второму зажиму третьего выхода ключевого преобразователя 11, образованного общей точкой соединения седьмого 23 и восьмого 24 управляемых ключей второй ветви 14 ключевого преобразователя 11. К первому выходному зажиму 3 подключен первый вход датчика напряжения 25, второй вход которого подключен ко второму выходному зажиму 4, а выход соединен с блоком управления 26. Имеется управляющая связь выхода блока управления 26 с управляемыми ключами 12, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24.The first branch 13 contains serially connected first 17, second 18, third 19 and fourth 20 managed keys, the second branch 14 contains serially connected fifth 21, sixth 22, seventh 23 and eighth 24 managed keys. In this case, the first secondary winding 8 of the multi-winding booster transformer 6 is connected by its beginning to the first terminal of the first output of the key converter 11, formed by a common connection point of the first 17 and second 18 controlled keys of the first branch 13 of the key converter 11, and connected to the second terminal of the first output of the key the transducer 11 formed by the common connection point of the fifth 21 and the sixth 22 of the controlled keys of the second branch 14 of the key transducer 11. The end of the second secondary winding 9 multi-winding boost transformer 6 is connected to the first terminal of the second output of the key converter 11 formed by a common connection point of the second 18 and third 19 controlled keys of the first branch 13 of the key converter 11, and its beginning is connected to the second terminal of the second output of the key converter 11 formed by the common connection point of the sixth 22 and seventh 23 of the controlled keys of the second branch 14 of the key transducer 11. The beginning of the third secondary winding 10 of the multi-winding transformer 6 is connected the first terminal of the third output of the key converter 11 formed by the common connection point of the third 19 and the fourth 20 controlled keys of the first branch 13 of the key converter 11, and its end is connected to the second terminal of the third output of the key converter 11 formed by the common connection point of the seventh 23 and eighth 24 controlled keys the second branch 14 of the key converter 11. To the first output terminal 3 is connected the first input of the voltage sensor 25, the second input of which is connected to the second output terminal 4, and the output with One with the control unit 26. There is a control communication unit 26 outputs control with controllable switches 12, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24.

В данном случае представлена схема с многообмоточным вольтодобавочным трансформатором 6, содержащим три вторичные обмотки с разным коэффициентом трансформации. При этом в практических случаях может быть выбран многообмоточный вольтодобавочный трансформатор 6 с количеством n вторичных обмоток от 2 до 5 (при этом количество m управляемых ключей ключевого преобразователя 11 равно n+2), что не оказывает влияния на достижение заявленного технического результата.In this case, a circuit is presented with a multi-winding booster transformer 6 containing three secondary windings with different transformation ratios. Moreover, in practical cases, a multi-winding booster transformer 6 can be selected with the number n of secondary windings from 2 to 5 (the number m of controlled keys of the key converter 11 is n + 2), which does not affect the achievement of the claimed technical result.

Регулятор вольтодобавочного переменного напряжения работает следующим образом.The boost voltage regulator operates as follows.

Блок управления 26 по сигналам, поступающем на него с датчика напряжения 25 управляет процессом переключения ключевым преобразователем 11 за счет управления состоянием управляемых ключей 12, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 в соответствии с таблицей фиг. 2, где индекс «0» соответствует выключенному состоянию управляемого ключа, а индекс «1» соответствует его включенному состоянию, для формирования вольтодобавочного напряжения на сетевой обмотке 7 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6.The control unit 26, based on the signals received from the voltage sensor 25, controls the switching process by the key converter 11 by controlling the state of the keys 12, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 in accordance with the table of FIG. 2, where the index “0” corresponds to the off state of the controlled key, and the index “1” corresponds to its on state, for the formation of boost voltage on the network winding 7 of multi-winding boost transformer 6.

За счет различных коэффициентов трансформации вторичных обмоток 8, 9, 10 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 и соответствующего включения управляемых ключей возможно обеспечить на сетевой обмотке 7 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 тринадцать различных уровней вольтодобавочного напряжения, шесть из которых будут являться положительными величинами вольтодобавочного напряжения по отношению к источнику питания, а другие шесть - отрицательными величинами вольтодобавочного напряжения, при этом одна из комбинаций будет обеспечивать нулевой уровень вольтодобавочного напряжения. При нулевом значении вольтодобавочного напряжения многообмоточный вольтодобавочный трансформатор 6 работает в режиме короткого замыкания со стороны вторичных обмоток 8, 9, 10.Due to the different transformation ratios of the secondary windings 8, 9, 10 of the multi-winding booster transformer 6 and the corresponding inclusion of controlled keys, it is possible to provide thirteen different voltage boost levels on the network winding 7 of the multi-winding booster transformer 6, six of which will be positive values of the boost voltage with respect to the source power supply, and the other six - negative values of boost voltage, while one of Combinations will provide zero voltage booster. When the voltage boost voltage is zero, the multi-winding voltage boost transformer 6 operates in the short circuit mode on the side of the secondary windings 8, 9, 10.

Для обеспечения надежной работы ключевого преобразователя 11 при изменении величины вольтодобавочного напряжения, наводимого на сетевой обмотке 7 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 необходимо вводить временную паузу при переключении управляемых ключей 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 ключевого преобразователя 11. Обеспечение временной паузы при переключении управляемых ключей 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, при которой все управляемые ключи 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 ключевого преобразователя 11 должны находиться в выключенном состоянии (состоянии «0»), необходимо для устранения режима короткого замыкания как минимум одной из параллельных ветвей ключевого преобразователя 11, приводящего к срыву надежной работы ключевого преобразователя 11 и регулятора вольтодобавочного переменного напряжения в целом. Наличие паузы в работе ключевого преобразователя 11, при которой все управляемые ключи 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 находятся в выключенном состоянии, приводит к тому, что на этом интервале времени напряжение источника питания прикладывается к сетевой обмотке 7 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 и трансформируется с соответствующими коэффициентами трансформации на его вторичные обмотки 8, 9, 10, прикладываясь к запертым управляемым ключам 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24. Поскольку во многих практических случаях вольтодобавка составляет не более 20% от напряжения источника питания, на интервале паузы в работе ключевого преобразователя 11, наводимое напряжение на вторичных обмотках 8, 9, 10 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 может превышать в пять и более раз напряжение источника питания. Кроме того, в моменты переключения управляемых ключей существенно увеличивается скорость изменения напряжения на вторичных обмотках 8, 9, 10 вольтодобавочного трансформатора 6 и, соответственно, на управляемых ключах 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24. Для определенных типов управляемых ключей, например, тиристоров, скорость изменения напряжения является фактором, определяющим возможность самопроизвольного неконтролируемого включения таких приборов. Все это в совокупности приводит к необходимости многократно увеличивать класс напряжения управляемых ключей 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 в ключевом преобразователе 11 по отношению к напряжению источника питания. Необходимо подчеркнуть, что величина наведенного напряжения на вторичных обмотках 8, 9, 10 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 на интервале паузы в работе ключевого преобразователя 11 зависит также от характера нагрузки (активной, активно-индуктивной или активно-емкостной). При этом начало наступления паузы будет, как правило, совпадать с достижением током ключевого преобразователя 11 нулевого уровня.To ensure reliable operation of the key converter 11 when the magnitude of the boost voltage induced on the network winding 7 of the multi-winding boost transformer 6 is necessary to enter a temporary pause when switching the controlled keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 of the key converter 11. time pause when switching managed keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, in which all managed keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 of key converter 11 must be in the off state (state "0"), not it is necessary to eliminate the short circuit mode of at least one of the parallel branches of the key converter 11, leading to the failure of the reliable operation of the key converter 11 and the voltage-boost alternating voltage regulator as a whole. The presence of a pause in the operation of the key converter 11, in which all the controlled keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 are in the off state, leads to the fact that at this time interval the voltage of the power source is applied to the network winding 7 multi-winding booster transformer 6 and is transformed with the corresponding transformation ratios to its secondary windings 8, 9, 10, applied to the locked managed keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24. Since in many practical cases the booster is not more twenty % of the voltage of the power source, in the interval of a pause in the operation of the key converter 11, the induced voltage on the secondary windings 8, 9, 10 of a multi-winding boost transformer 6 can exceed five or more times the voltage of the power source. In addition, at the moments of switching the controlled keys, the rate of voltage change on the secondary windings 8, 9, 10 of the boost transformer 6 and, accordingly, on the controlled keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, significantly increases. controlled keys, for example, thyristors, the rate of change of voltage is a factor determining the possibility of spontaneous uncontrolled switching on of such devices. All this together leads to the need to repeatedly increase the voltage class of the controlled keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 in the key converter 11 with respect to the voltage of the power source. It must be emphasized that the magnitude of the induced voltage on the secondary windings 8, 9, 10 of a multi-winding booster transformer 6 during the pause interval in the operation of the key converter 11 also depends on the nature of the load (active, active-inductive or active-capacitive). At the same time, the beginning of the onset of a pause will, as a rule, coincide with the current reaching the zero-level key converter 11.

Наличие дополнительного управляемого ключа 12, управление которым осуществляется блоком управления 26, позволяет предварительно отключать сетевую обмотку 7 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 от источника питания на этапе смены комбинации включенных управляемых ключей 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 ключевого преобразователя 11. В этом случае, отмеченного ранее появления повышенного напряжения на вторичных обмотках 8, 9, 10 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 на интервале паузы в работе управляемых ключей 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 ключевого преобразователя 11 не будет в виду того, что на интервале паузы не будет приложено напряжение к сетевой обмотке 7 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6. В результате требования к классу напряжения применяемых управляемых ключей 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 в ключевом преобразователе 11 значительно снижаются, что в свою очередь позволяет снизить стоимость устройства в целом.The presence of an additional managed key 12, which is controlled by the control unit 26, allows you to pre-disconnect the network winding 7 of the multi-winding boost transformer 6 from the power source at the stage of changing the combination of the included managed keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 of the key converter 11. In this case, the previously noted appearance of increased voltage on the secondary windings 8, 9, 10 of a multi-winding boost transformer 6 in the interval of a pause in the operation of the controlled keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 2 3, 24 of the key converter 11 will not be in view of the fact that no voltage will be applied to the main winding 7 of the multi-winding boost transformer 6 during the pause interval. As a result of the requirement for the voltage class of the used controlled keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 in the key converter 11 are significantly reduced, which in turn allows to reduce the cost of the device as a whole.

Кроме того, включение дополнительного управляемого ключа 12 последовательно с сетевой обмоткой 7 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 6 позволяет осуществить быстродействующую защиту ключевого преобразователя 11 при коротких замыканиях нагрузки 5 за счет перевода дополнительного управляемого ключа 12 блоком управления 26 в выключенное состояние за время равное не более полупериода изменения напряжения источника питания, приводящих к длительному протеканию в ключевом преобразователе 11 больших токов, что повышает надежность работы управляемых ключей 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 и регулятора вольтодобавочного переменного напряжения в целом.In addition, the inclusion of an additional managed key 12 in series with the network winding 7 of a multi-winding booster transformer 6 allows for quick protection of the key converter 11 during short circuits of the load 5 due to the transfer of the additional managed key 12 by the control unit 26 to the off state for a time equal to no more than a half-period of voltage change power supply, leading to a long flow in the key Converter 11 high currents, which increases the reliability s operation driven keys 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 and boost the AC voltage regulator as a whole.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить надежность работы регулятора вольтодобавочного переменного напряжения за счет обеспечения надежного переключения управляемых ключей преобразователя в широком диапазоне изменения нагрузки и ее характера, осуществить быстродействующую защиту ключевого преобразователя при коротких замыканиях за счет переключения дополнительного управляемого ключа в непроводящее состояние за время, равное не более полупериода изменения напряжения источника питания, уменьшить его стоимость за счет возможности применения в составе ключевого преобразователя управляемых ключей с пониженным классом напряжения.The use of the invention allows to increase the reliability of the boost voltage regulator by ensuring reliable switching of the controlled keys of the converter in a wide range of load changes and its nature, to provide quick protection of the key converter in case of short circuits by switching the additional managed key to a non-conductive state for a time equal to more than a half-period of the voltage change of the power source, reduce its cost s due to the possibility of use in the switching converter driven keys with reduced voltage class.

Claims (1)

Регулятор вольтодобавочного переменного напряжения, подключенный своими первым и вторым входными зажимами к источнику питания, а первым и вторым выходными зажимами к нагрузке и содержащий многообмоточный вольтодобавочный трансформатор с сетевой обмоткой и вторичными обмотками, ключевой преобразователь, входы которого подключены к источнику питания, датчик напряжения и блок управления, причем сетевая обмотка многообмоточного вольтодобавочного трансформатора подключена последовательно с источником питания, вторичные обмотки многообмоточного вольтодобавочного трансформатора подключены к выходам ключевого преобразователя, первый вход датчика напряжения подключен к первому выходному зажиму, второй вход подключен ко второму выходному зажиму, а его выход соединен с блоком управления, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным управляемым ключом, включенным последовательно с сетевой обмоткой многообмоточного вольтодобавочного трансформатора.A boost voltage regulator, connected by its first and second input terminals to the power source, and the first and second output terminals to the load and containing a multi-winding boost transformer with a network winding and secondary windings, a key converter, the inputs of which are connected to the power source, a voltage sensor and a unit control, and the network winding of the multi-winding boost transformer is connected in series with the power source, the secondary windings are many a winding boost transformer connected to the outputs of the key converter, the first input of the voltage sensor is connected to the first output terminal, the second input is connected to the second output terminal, and its output is connected to the control unit, characterized in that it is equipped with an additional controlled key connected in series with the network winding multi-winding boost transformer.
RU2017146320A 2017-12-27 2017-12-27 Regulator of booster alternating-voltage RU2671829C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146320A RU2671829C1 (en) 2017-12-27 2017-12-27 Regulator of booster alternating-voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017146320A RU2671829C1 (en) 2017-12-27 2017-12-27 Regulator of booster alternating-voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2671829C1 true RU2671829C1 (en) 2018-11-07

Family

ID=64103381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017146320A RU2671829C1 (en) 2017-12-27 2017-12-27 Regulator of booster alternating-voltage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2671829C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702340C1 (en) * 2018-12-28 2019-10-08 Дмитрий Иванович Панфилов Method of controlling voltage at transformer output
RU2733650C1 (en) * 2019-08-15 2020-10-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Alternating voltage booster controller
RU2804371C1 (en) * 2023-04-27 2023-09-28 Дмитрий Иванович Панфилов Method for regulating sinusoidal voltage on load and device for its implementation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1005247A2 (en) * 1978-01-02 1983-03-15 Предприятие П/Я Г-4489 Method and apparatus for discrete conversion of voltage
WO2001004720A1 (en) * 1999-07-13 2001-01-18 Abb Service S.R.L. Transformer with secondary voltage electronic adjustment
US20030006741A1 (en) * 2001-02-23 2003-01-09 David Soler Soneira Voltage stabiliser for electrical energy transportation and distribution applications
RU142160U1 (en) * 2013-09-09 2014-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Thyristor Variable Voltage Regulator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1005247A2 (en) * 1978-01-02 1983-03-15 Предприятие П/Я Г-4489 Method and apparatus for discrete conversion of voltage
WO2001004720A1 (en) * 1999-07-13 2001-01-18 Abb Service S.R.L. Transformer with secondary voltage electronic adjustment
US20030006741A1 (en) * 2001-02-23 2003-01-09 David Soler Soneira Voltage stabiliser for electrical energy transportation and distribution applications
RU142160U1 (en) * 2013-09-09 2014-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Thyristor Variable Voltage Regulator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2702340C1 (en) * 2018-12-28 2019-10-08 Дмитрий Иванович Панфилов Method of controlling voltage at transformer output
RU2733650C1 (en) * 2019-08-15 2020-10-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Alternating voltage booster controller
RU2804371C1 (en) * 2023-04-27 2023-09-28 Дмитрий Иванович Панфилов Method for regulating sinusoidal voltage on load and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105814788B (en) Voltage source type converter
RU2664387C2 (en) Steplessly variable saturation compensation choke
RU2011100177A (en) ELECTRIC POWER TRANSMISSION PLANT
RU2671829C1 (en) Regulator of booster alternating-voltage
US9136776B2 (en) Current supply arrangement for the rectifying three-phase AC current into multi-pulse DC current
RU2711587C1 (en) Method of controlling transformer voltage under load and device for its implementation
US11201558B2 (en) Operating circuit for coupling a synchronous machine with a voltage network and method for operating it
Wu et al. Design of modular multilevel converter hardware-in-loop platform based on RT-lab
Nguyen et al. Single-phase Z-source-based voltage sag/swell compensator
RU2505899C1 (en) Integrated apparatus for melting ice and compensation of reactive power
RU2631678C1 (en) Reactor group, switched by thyristors
RU195453U1 (en) MULTILEVEL DEVICE FOR COMPENSATION OF REACTIVE POWER AND SUPPRESSION OF HIGH HARMONIC CURRENT
RU2715047C1 (en) Power transformer switching device
RU2733650C1 (en) Alternating voltage booster controller
RU2679829C1 (en) Method for voltage regulation on the load in a regulator with regulated voltage converter
RU2475922C1 (en) Ac voltage converter
RU2660926C1 (en) Single-phase voltage regulator
RU2648280C1 (en) Voltage control device
GB2050083A (en) Electrical converter
RU2680146C1 (en) Ac voltage regulator
WO2015124461A1 (en) Apparatus and method for reducing harmonics
RU2670269C1 (en) Reactor group switched by thyristors
US9923480B2 (en) DC-to-AC power converter with high efficiency
RU2613340C2 (en) Device for controlling voltage and control method thereof
RU2772983C1 (en) Three-phase booster device with high-frequency galvanic isolation

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191211

Effective date: 20191211