RU2680146C1 - Ac voltage regulator - Google Patents

Ac voltage regulator Download PDF

Info

Publication number
RU2680146C1
RU2680146C1 RU2018121109A RU2018121109A RU2680146C1 RU 2680146 C1 RU2680146 C1 RU 2680146C1 RU 2018121109 A RU2018121109 A RU 2018121109A RU 2018121109 A RU2018121109 A RU 2018121109A RU 2680146 C1 RU2680146 C1 RU 2680146C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
voltage
transformer
input
winding transformer
Prior art date
Application number
RU2018121109A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Иванович Панфилов
Михаил Георгиевич Асташев
Михаил Игоревич Петров
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 RU2018121109A priority Critical patent/RU2680146C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2680146C1 publication Critical patent/RU2680146C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/24—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices
    • G05F1/253—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices the transformers including plural windings in series between source and load
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering and electric power industry and can be used in electrical networks. AC voltage regulator is connected with its first (1) and second (2) input terminals to the power supply, and first (3) and second (4) output terminals to load (5), moreover, second input (2) and second output (4) terminals are combined. Regulator contains multi-winding transformer (6) with power winding (7) and secondary windings (8, 9), key transducer (10), the inputs of which are connected to a power source; the number of outputs is equal to the number of secondary windings of multi-winding transformer (6). Regulator contains voltage sensor (23) and control unit (24). Power winding (7) of multi-winding transformer (6) is connected at its end to first output terminal (3). Secondary windings (8, 9) of multi-winding transformer (6) are connected to the corresponding outputs of key transducer (10). First input of voltage sensor (23) 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 (24). Regulator is equipped with first (11) and second (12) additional controlled keys, while first additional controlled key (11) is connected between the beginning of power winding (7) of multi-winding transformer (6). Second additional controlled key (12) is connected between the beginning of power winding (7) of multi-winding transformer (6) and first input terminal (1).EFFECT: technical result is the expansion of the scope by increasing the range and discreteness of voltage regulation on the load without increasing the mass-dimensional parameters and cost of the device.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 электрической сети.The invention relates to the field of electrical engineering and electric power industry and can be used in electric networks for flexible regulation and stabilization of the voltage of the electric network.

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 вольтодобавочный трансформатор с сетевой обмоткой, включаемой последовательно с источником питания и нагрузкой, ключевой преобразователь, выполненный на управляемых ключах, входы которого подключены параллельно источнику питания, а к его выходу подключена вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора. За счет управления ключевым преобразователем на сетевой обмотке вольтодобавочного трансформатора наводится высокочастотное вольтодобавочное напряжение, добавляемое к напряжению сети. Изменение действующего значения вольтодобавочного напряжения на сетевой обмотке осуществляется методом частотного регулирования.Known regulator booster AC voltage (Yu.K. Rozanov, P.A. Voronin, S.E. Ryvkin, E.E. Chaplygin, Handbook of power electronics, MEI Publishing House, 2014, p. 305), containing booster transformer with a network winding connected in series with the power source and the load, a key converter made on controlled keys, the inputs of which are connected in parallel with the power source, and the secondary winding of the boost-up transformer is connected to its output. 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 on the network winding is carried out by the method of frequency regulation.

Недостатком настоящего технического решения является низкое качество напряжения на нагрузке вследствие наличия высокочастотных составляющих в его спектре.The disadvantage of this technical solution is the low quality of the voltage at the load due to the presence of high-frequency components in its spectrum.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является регулятор переменного напряжения (патент RU на полезную модель №142160, публ. 20.06.2014, МПК H02M 5/10), входные зажимы которого подключены к источнику питания, а выходные зажимы к нагрузке, построенный на основе тиристорного регулятора переменного напряжения, содержащего многообмоточный трансформатор, сетевая обмотка которого включена последовательно с источником питания и нагрузкой, а вторичные обмотки которого подключены к соответствующим выходам ключевого преобразователя, за счет изменения количества и направления вторичных обмоток многообмоточного трансформатора, подключаемых к источнику питания ключевым преобразователем, изменяется действующее значение напряжения, наводимого на сетевой обмотке многообмоточного трансформатора.The closest in technical essence to the present invention is an AC voltage regulator (RU patent for utility model No. 142160, publ. 06/20/2014, IPC H02M 5/10), the input terminals of which are connected to a power source, and the output terminals to the load, built on the basis of a thyristor AC voltage regulator containing a multi-winding transformer, the network winding of which is connected in series with the power source and load, and the secondary windings of which are connected to the corresponding outputs of the key conversion However, due to changes in the number and direction of the secondary windings of the multi-winding transformer connected to the power supply by the key converter, the effective value of the voltage induced on the network winding of the multi-winding transformer changes.

Недостатками данного технического решения являются малая дискретность управления уровнями напряжения на нагрузке при обеспечении его синусоидальной формы, а также высокие массогабаритные показатели и стоимость при его работе в широком диапазоне изменения напряжения на нагрузке, вследствие необходимости увеличения мощности и количества вторичных обмоток многообмоточного трансформатора, а также применения управляемых ключей с повышенным классом по напряжению.The disadvantages of this technical solution are the small discreteness of controlling the voltage levels at the load while ensuring its sinusoidal shape, as well as the high weight and size indicators and the cost of its operation in a wide range of voltage changes at the load, due to the need to increase the power and number of secondary windings of the multi-winding transformer, as well as the application managed keys with a higher voltage class.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение диапазона и дискретности регулирования напряжения на нагрузке без повышения массогабаритных показателей и стоимости устройства.The technical task of the invention is to increase the range and resolution of voltage regulation on the load without increasing the overall dimensions and cost of the device.

Техническим результатом, на получение которого направлено предлагаемое техническое решение, является расширение области применения регуляторов напряжения, построенных на основе схем с вольтодобавкой.The technical result, to which the proposed technical solution is directed, is to expand the scope of voltage regulators, built on the basis of circuits with voltage boost.

Это достигается тем, что известный регулятор переменного напряжения, подключенный своими первым и вторым входными зажимами к источнику питания, а первым и вторым выходными зажимами к нагрузке, причем второй входной и второй выходной зажимы объединены, и содержащий многообмоточный трансформатор с сетевой обмоткой и вторичными обмотками, ключевой преобразователь, входы которого подключены к источнику питания, а количество выходов равно количеству вторичных обмоток многообмоточного трансформатора, датчик напряжения и блок управления, причем сетевая обмотка многообмоточного трансформатора своим концом подключена к первому выходному зажиму, вторичные обмотки многообмоточного трансформатора подключены к соответствующим 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 первым и вторым дополнительными управляемыми ключами, при этом первый дополнительный управляемый ключ подключен между началом сетевой обмотки многообмоточного трансформатора и вторым выходным зажимом, а второй дополнительный управляемый ключ включен между началом сетевой обмотки многообмоточного трансформатора и первым входным зажимом.This is achieved by the fact that the known AC voltage regulator connected by its first and second input terminals to a power source, and the first and second output terminals to a load, the second input and second output terminals combined, and containing a multi-winding transformer with a mains winding and secondary windings, a key converter, the inputs of which are connected to a power source, and the number of outputs is equal to the number of secondary windings of a multi-winding transformer, a voltage sensor and a control unit, p Moreover, the network winding of the multi-winding transformer is connected with its end to the first output terminal, the secondary windings of the multi-winding transformer are connected to the corresponding 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 the first and second additional controlled keys, while the first additional controlled key is connected between the beginning of the network winding goobmotochnogo transformer and a second output terminal, and a second additional controllable switch connected between the start of the network winding of the multiple transformer and the first input terminal.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема регулятора переменного напряжения, на фиг. 2 приведена таблица состояний управляемых ключей регулятора переменного напряжения, определяющих величину напряжения, формируемого ключевым преобразователем на сетевой обмотке многообмоточного трансформатора и величину напряжения на нагрузке при выбранных коэффициентах трансформации многообмоточного 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 an AC voltage regulator; FIG. Figure 2 shows the table of states of the controlled keys of the AC voltage regulator, which determine the voltage generated by the key converter on the network winding of the multi-winding transformer and the voltage value at the load for the selected transformation ratios of the multi-winding transformer. As controlled keys, anti-parallel connection of thyristors can be used.

Регулятор 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, причем второй входной 2 и второй выходной 4 зажимы выполнены объединенными, содержит многообмоточный трансформатор 6 с сетевой обмоткой 7 и первой 8, второй 9 вторичными обмотками, выполненными с различными коэффициентами трансформации, а также ключевой преобразователь 10, первый дополнительный управляемый ключ 11 и второй дополнительный управляемый ключ 12. При этом сетевая обмотка 7 многообмоточного трансформатора 6 своим концом соединена с первым выходным зажимом 3 регулятора переменного напряжения, а своим началом подключена последовательно со вторым дополнительным управляемым ключом 12 к первому входному зажиму 1. Первый дополнительный управляемый ключ 11 включен между началом сетевой обмотки 7 и вторым выходным зажимом 4 регулятора переменного напряжения.The AC voltage regulator, connected by its first 1 and second 2 input terminals to the power source, and the first 3 and second 4 output terminals to load 5, the second input 2 and second output 4 terminals made together, contains a multi-winding transformer 6 with a network winding 7 and the first 8, second 9 secondary windings made with different transformation ratios, as well as a key converter 10, a first additional controlled key 11 and a second additional controlled key 12. In this case, the network winding A multi-winding transformer 6 is connected at its end to the first output terminal 3 of the AC voltage regulator, and at its beginning it is connected in series with the second additional controlled key 12 to the first input terminal 1. The first additional controlled key 11 is connected between the beginning of the main winding 7 and the second output terminal 4 AC voltage regulator.

Ключевой преобразователь 10 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 10 и подключена к первому входному зажиму 1 регулятора переменного напряжения, а вторая общая точка 16 является вторым входом ключевого преобразователя 10 и подключена ко второму входному зажиму 2 регулятора переменного напряжения. Первая параллельная ветвь 13 ключевого преобразователя 10 выполнена в виде последовательного соединения первого 17, второго 18 и третьего 19 управляемых ключей, а вторая параллельная ветвь 14 выполнена в виде последовательного соединения четвертого 20, пятого 21 и шестого 22 управляемых ключей.The key converter 10 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 10 and connected to the first input terminal 1 of the AC voltage regulator, and the second common point 16 is the second input of the key converter 10 and is connected to the second input terminal 2 of the AC voltage regulator. The first parallel branch 13 of the key transducer 10 is made in the form of a serial connection of the first 17, second 18 and third 19 managed keys, and the second parallel branch 14 is made in the form of a serial connection of the fourth 20, fifth 21 and sixth 22 managed keys.

При этом первая вторичная обмотка 8 многообмоточного трансформатора 6 подключена к первому выходу ключевого преобразователя 10 так, что ее начало подключено к общей точке соединения первого 17 и второго 18 управляемых ключей первой параллельной ветви 13 ключевого преобразователя 10, а своим концом подключена к общей точке соединения четвертого 20 и пятого 21 управляемых ключей второй параллельной ветви 14 ключевого преобразователя 10. Вторая вторичная обмотка 9 многообмоточного трансформатора 6 подключена ко второму выходу ключевого преобразователя 10 так, что ее начало подключено к общей точке соединения пятого 21 и шестого 22 управляемых ключей второй параллельной ветви 14, а ее конец подключен к общей точке соединения второго 18 и третьего 19 управляемых ключей первой параллельной ветви 13. К первому выходному зажиму 3 регулятора переменного напряжения подключен первый вход датчика напряжения 23, второй вход которого подключен ко второму выходному зажиму 4, а выход соединен с блоком управления 24. Имеется управляющая связь выхода блока управления 24 с управляемыми ключами 17, 18, 19, 20, 21, 22 и дополнительными управляемыми ключами 11, 12.In this case, the first secondary winding 8 of the multi-winding transformer 6 is connected to the first output of the key transducer 10 so that its beginning is connected to a common connection point of the first 17 and second 18 controlled keys of the first parallel branch 13 of the key transformer 10, and its end is connected to the common connection point of the fourth 20 and fifth 21 of the controlled keys of the second parallel branch 14 of the key transformer 10. The second secondary winding 9 of the multi-winding transformer 6 is connected to the second output of the key transformer atelier 10 so that its beginning is connected to a common connection point of the fifth 21 and sixth 22 managed keys of the second parallel branch 14, and its end is connected to the common connection point of the second 18 and third 19 managed keys of the first parallel branch 13. To the first output terminal 3 of the controller AC voltage is connected to the first input of the voltage sensor 23, the second input of which is connected to the second output terminal 4, and the output is connected to the control unit 24. There is a control connection between the output of the control unit 24 and the controlled keys 17, 18, 19, 20, 21, 22 and additional managed keys 11, 12.

В данном случае многообмоточный трансформатор 6 выполнен с двумя вторичными обмотками 8 и 9 с разными коэффициентами трансформации. В случаях, когда многообмоточный трансформатор выполнен с большим числом вторичных обмоток, технический эффект будет достигаться за счет увеличения количества управляемых ключей в каждой из параллельных ветвей 13 и 14 ключевого преобразователя 10 и соответствующего подключения вторичных обмоток к соответствующим выходам ключевого преобразователя 10.In this case, the multi-winding transformer 6 is made with two secondary windings 8 and 9 with different transformation ratios. In cases where a multi-winding transformer is made with a large number of secondary windings, the technical effect will be achieved by increasing the number of controlled keys in each of the parallel branches 13 and 14 of the key transformer 10 and the corresponding connection of the secondary windings to the corresponding outputs of the key transformer 10.

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

Для формирования напряжения на сетевой обмотке 7 многообмоточного трансформатора 6 блок управления 24 по сигналам, поступающем на него с датчика напряжения 23, управляет процессом переключения ключевого преобразователя 10 за счет управления состоянием управляемых ключей 17, 18, 19, 20, 21, 22 в соответствии с таблицей фиг. 2, где индекс «0» соответствует выключенному состоянию управляемого ключа, а индекс «1» соответствует его включенному состоянию.To generate voltage on the network winding 7 of the multi-winding transformer 6, the control unit 24 controls the switching process of the key converter 10 by controlling the state of the controlled keys 17, 18, 19, 20, 21, 22 according to the signals received from the voltage sensor 23, in accordance with the table of FIG. 2, where the index “0” corresponds to the off state of the managed key, and the index “1” corresponds to its on state.

В предлагаемом изобретении уровни напряжения на нагрузке 5 могут формироваться двумя способами. При первом способе, который обеспечивает формирование высоких уровней напряжения на нагрузке, первый дополнительный управляемый ключ 11 находится в выключенном состоянии, а второй дополнительный управляемый ключ 12 находится во включенном состоянии, и напряжение на нагрузке 5 определяется суммой величины напряжения источника питания и напряжения, формируемого на сетевой обмотке 7 многообмоточного трансформатора 6. При втором способе, который обеспечивает формирование низких уровней напряжения на нагрузке, состояния первого 11 и второго 12 дополнительных управляемых ключей изменяются на противоположные: первый дополнительный управляемый ключ 11 находится во включенном состоянии, а второй дополнительный управляемый ключ 12 находится в выключенном состоянии. При таких состояниях первого 11 и второго 12 дополнительных управляемых ключей напряжение на нагрузке 5 будет определяться только величиной напряжения, формируемого на сетевой обмотке 7 многообмоточного трансформатора 6, поскольку данная комбинация включения дополнительных управляемых ключей 11 и 12 обеспечивает параллельное подключение нагрузки 5 к сетевой обмотке 7 многообмоточного трансформатора 6.In the present invention, the voltage levels at the load 5 can be formed in two ways. In the first method, which provides the formation of high levels of voltage at the load, the first additional controlled switch 11 is in the off state, and the second additional controlled switch 12 is in the on state, and the voltage at the load 5 is determined by the sum of the voltage of the power source and the voltage generated on network winding 7 of multi-winding transformer 6. In the second method, which provides the formation of low voltage levels on the load, the state of the first 11 and second 12 additional managed keys are reversed: the first additional managed key 11 is in the on state, and the second additional managed key 12 is in the off state. Under such conditions of the first 11 and second 12 additional controlled keys, the voltage on the load 5 will be determined only by the voltage generated on the network winding 7 of the multi-winding transformer 6, since this combination of the inclusion of additional controlled keys 11 and 12 provides a parallel connection of the load 5 to the network winding 7 of the multi-winding transformer 6.

Таким образом, в зависимости от состояний первого 11 и второго 12 дополнительных управляемых ключей реализуются различные диапазоны изменения напряжения на нагрузке 5. При этом за счет выбора определенных коэффициентов трансформации первой 8 и второй 9 вторичных обмоток многообмоточного трансформатора 6 и соответствующего включения управляемых ключей 11, 12, 17, 18, 19, 20, 21, 22 на нагрузке 5 регулятора переменного напряжения по схеме фиг. 1 возможно обеспечить десять различных уровней напряжения, три из которых будут являться суммой напряжения источника питания с напряжением сетевой обмотки 7 многообмоточного трансформатора 6, еще три определяются как разность напряжения источника питания с напряжением сетевой обмотки 7 многообмоточного трансформатора 6, еще три уровня напряжения на нагрузке будут равняться величине напряжения, формируемого непосредственно на сетевой обмотке 7 многообмоточного трансформатора 6, а оставшийся десятый уровень обеспечивает напряжение на нагрузке 5 равное напряжению источника питания.Thus, depending on the states of the first 11 and second 12 additional controlled keys, different ranges of voltage variation at load 5 are realized. Moreover, due to the selection of certain transformation ratios of the first 8 and second 9 secondary windings of the multi-winding transformer 6 and the corresponding inclusion of controlled keys 11, 12 , 17, 18, 19, 20, 21, 22 on the load 5 of the AC voltage regulator according to the circuit of FIG. 1 it is possible to provide ten different voltage levels, three of which will be the sum of the voltage of the power source with the voltage of the network winding 7 of the multi-winding transformer 6, three more are defined as the difference between the voltage of the power source with the voltage of the network winding 7 of the multi-winding transformer 6, three more voltage levels will be equal the magnitude of the voltage generated directly on the network winding 7 of the multi-winding transformer 6, and the remaining tenth level provides voltage at load 5 equal to the voltage of the power source.

В таблице фиг. 2 приведен пример реализации на базе схемы фиг. 1 десяти уровней выходного напряжения регулятора переменного напряжения при коэффициентах трансформации первой вторичной обмотки 8 и второй вторичной обмотки 9 многообмоточного трансформатора 6 равных 2.2 и 3.3 соответственно. Относительные величины напряжений, приведенные в таблице, нормируются к напряжению источника питания. Управление управляемыми ключами 17, 18, 19, 20, 21, 22 ключевого преобразователя 10 позволяет получить относительно напряжения источника питания семь различных значений напряжения на сетевой обмотке 7 многообмоточного трансформатора 6: -18%, -30%, -45%, +18%, +30%, +45% и 0, и при соответствующем управлении первого 11 и второго 12 дополнительных управляемых ключей (фиг. 2) количество формируемых на нагрузке 5 относительных уровней напряжения будет составлять 10, как это показано в таблице на фиг. 2. При этом важно отметить, что максимальное относительное значение напряжения на сетевой обмотке 7 многообмоточного трансформатора 6 не превышает 45% от напряжения источника питания.In the table of FIG. 2 shows an example implementation based on the circuit of FIG. 1 ten levels of the output voltage of the AC voltage regulator with the transformation ratios of the first secondary winding 8 and the second secondary winding 9 of multi-winding transformer 6 equal to 2.2 and 3.3, respectively. The relative magnitudes of the voltages given in the table are normalized to the voltage of the power source. Management of the controlled keys 17, 18, 19, 20, 21, 22 of the key converter 10 allows to obtain seven different voltage values on the power winding 7 of the multi-winding transformer 6 relative to the voltage of the power supply: -18%, -30%, -45%, + 18% , + 30%, + 45% and 0, and with appropriate control of the first 11 and second 12 additional controlled keys (Fig. 2), the number of relative voltage levels generated at load 5 will be 10, as shown in the table in FIG. 2. It is important to note that the maximum relative voltage value at the network winding 7 of the multi-winding transformer 6 does not exceed 45% of the voltage of the power source.

Формирование напряжения на нагрузке 5 в устройстве по прототипу определяется только алгебраической суммой величины напряжения источника питания и напряжения на сетевой обмотке 7. При аналогичных коэффициентах трансформации первой вторичной обмотки 8 и второй вторичной обмотки 9 многообмоточного трансформатора 6 равных 2.2 и 3.3, на сетевой обмотке 7 многообмоточного трансформатора 6 могут быть сформированы относительные уровни напряжения, равные: -15%, -23%, +18%, +45% и 0. При этом на нагрузке 5 в устройстве по прототипу возможно обеспечить только 5 следующих уровней напряжения относительно напряжения источника питания: 77%, 85%, 100%, 118%, 145%. При этом для более глубокого регулирования напряжения на нагрузке 5 в прототипе необходимо вводить вольтодобавочные напряжения, формируемые на сетевой обмотке 7 многообмоточного трансформатора 6, соизмеримые с величиной напряжения источника питания, что значительно увеличивает установленную мощность многообмоточного трансформатора 6.The formation of voltage at load 5 in the device according to the prototype is determined only by the algebraic sum of the voltage of the power source and voltage at the network winding 7. With similar transformation ratios of the first secondary winding 8 and the second secondary winding 9 of multi-winding transformer 6 equal to 2.2 and 3.3, on the network winding 7 of multi-winding transformer 6 can be formed relative voltage levels equal to -15%, -23%, + 18%, + 45% and 0. Moreover, at load 5 in the device of the prototype it is possible to provide only 5 s the following voltage levels relative to the voltage of the power source: 77%, 85%, 100%, 118%, 145%. Moreover, for a deeper regulation of the voltage at the load 5 in the prototype, it is necessary to introduce voltage boosting generated on the network winding 7 of the multi-winding transformer 6, comparable with the voltage of the power source, which significantly increases the installed power of the multi-winding transformer 6.

Таким образом, в отличие от прототипа в заявляемом устройстве за счет добавления первого дополнительного управляемого ключа 11 и второго дополнительного управляемого ключа 12, реализуются 10 различных относительных значений напряжения на нагрузке 5: 18%, 30%, 45%, 55%, 70%, 82%, 100%, 118%, 130% и 145% без увеличения установленной мощности многообмоточного трансформатора 6.Thus, in contrast to the prototype in the inventive device by adding the first additional managed key 11 and the second additional managed key 12, 10 different relative values of the load voltage are realized 5: 18%, 30%, 45%, 55%, 70%, 82%, 100%, 118%, 130% and 145% without increasing the installed capacity of the multi-winding transformer 6.

Исходя из вышесказанного видно, что, использование предлагаемого изобретения позволяет расширить область применения регулятора переменного напряжения за счет увеличения диапазона и дискретности регулирования напряжения на нагрузке без увеличения мощности и изменения конструкции многообмоточного трансформатора.Based on the foregoing, it is seen that the use of the invention allows to expand the scope of the AC voltage regulator by increasing the range and discreteness of voltage regulation at the load without increasing power and changing the design of a multi-winding transformer.

Claims (1)

Регулятор переменного напряжения, подключенный своими первым и вторым входными зажимами к источнику питания, а первым и вторым выходными зажимами к нагрузке, причем второй входной и второй выходной зажимы объединены, и содержащий многообмоточный трансформатор с сетевой обмоткой и вторичными обмотками, ключевой преобразователь, входы которого подключены к источнику питания, а количество выходов равно количеству вторичных обмоток многообмоточного трансформатора, датчик напряжения и блок управления, причем сетевая обмотка многообмоточного трансформатора своим концом подключена к первому выходному зажиму, вторичные обмотки многообмоточного трансформатора подключены к соответствующим 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 первым и вторым дополнительными управляемыми ключами, при этом первый дополнительный управляемый ключ подключен между началом сетевой обмотки многообмоточного трансформатора и вторым выходным зажимом, а второй дополнительный управляемый ключ включен между началом сетевой обмотки многообмоточного трансформатора и первым входным зажимом.An AC voltage regulator connected by its first and second input terminals to a power source, and the first and second output terminals to a load, the second input and second output terminals being combined, and containing a multi-winding transformer with a network winding and secondary windings, a key converter, the inputs of which are connected to a power source, and the number of outputs is equal to the number of secondary windings of a multi-winding transformer, a voltage sensor and a control unit, and the network winding is multi-winding end of the transformer is connected to the first output terminal, the secondary windings of the multi-winding transformer are connected to the corresponding 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 first and second additional controlled keys, while the first additional controlled key is connected between the beginning of the network winding transformer and the second output terminal, and the second additional controlled key is connected between the beginning of the network winding of the multi-winding transformer and the first input terminal.
RU2018121109A 2018-06-07 2018-06-07 Ac voltage regulator RU2680146C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121109A RU2680146C1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Ac voltage regulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121109A RU2680146C1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Ac voltage regulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2680146C1 true RU2680146C1 (en) 2019-02-18

Family

ID=65442688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121109A RU2680146C1 (en) 2018-06-07 2018-06-07 Ac voltage regulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2680146C1 (en)

Citations (8)

* 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
GB2073919B (en) * 1980-04-14 1983-11-23 Westinghouse Electric Corp High-power ac voltage stabilizer
US5883503A (en) * 1995-12-22 1999-03-16 Melvin A. Lace Voltage compensation system
WO2001004720A1 (en) * 1999-07-13 2001-01-18 Abb Service S.R.L. Transformer with secondary voltage electronic adjustment
JP2003513603A (en) * 1999-10-29 2003-04-08 インバーパワー コントロールズ リミテッド Static regulator
CA2728107A1 (en) * 2009-01-20 2010-07-29 Cskk(Hkg) Limited Automatic voltage regulator and toroidal transformer
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
RU2612621C2 (en) * 2014-11-11 2017-03-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Alternating voltage regulator

Patent Citations (8)

* 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
GB2073919B (en) * 1980-04-14 1983-11-23 Westinghouse Electric Corp High-power ac voltage stabilizer
US5883503A (en) * 1995-12-22 1999-03-16 Melvin A. Lace Voltage compensation system
WO2001004720A1 (en) * 1999-07-13 2001-01-18 Abb Service S.R.L. Transformer with secondary voltage electronic adjustment
JP2003513603A (en) * 1999-10-29 2003-04-08 インバーパワー コントロールズ リミテッド Static regulator
CA2728107A1 (en) * 2009-01-20 2010-07-29 Cskk(Hkg) Limited Automatic voltage regulator and toroidal transformer
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
RU2612621C2 (en) * 2014-11-11 2017-03-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Alternating voltage regulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Iman-Eini et al. Analysis and design of power electronic transformer for medium voltage levels
US10224716B2 (en) Apparatus for generating AC superimposed DC signal
WO2020152746A1 (en) Power conversion device and direct-current distribution system
RU2711537C1 (en) Static reactive power compensator
RU2675726C1 (en) Voltage converter
KR101152362B1 (en) Smart filter for hvdc
Li et al. A design method for LCC resonant converter over wide load range with wide-range input and output
RU2680146C1 (en) Ac voltage regulator
RU2671829C1 (en) Regulator of booster alternating-voltage
RU2631678C1 (en) Reactor group, switched by thyristors
Zhao et al. An adaptive piecewise droop control strategy for DC microgrids
RU195453U1 (en) MULTILEVEL DEVICE FOR COMPENSATION OF REACTIVE POWER AND SUPPRESSION OF HIGH HARMONIC CURRENT
RU2660926C1 (en) Single-phase voltage regulator
RU2726946C1 (en) Ac voltage regulator
RU2679829C1 (en) Method for voltage regulation on the load in a regulator with regulated voltage converter
RU2622114C1 (en) Reactor group, switched by thyristors
RU2368937C1 (en) Ac voltage controller
RU2791058C1 (en) Static reactive power compensator
Shakir et al. Fuzzy logic based closed loop buck boost AC-AC automatic voltage regulator
Zinoviev et al. Three-phase AC voltage regulator as part of an autonomous system
RU2743251C1 (en) Ac voltage regulator in three-phase network
RU2648280C1 (en) Voltage control device
RU2786130C1 (en) Static reactive power compensator
Loef et al. An efficiency-optimized mode of operation for a resonant dc-dc converter with extended input voltage range for solar applications in dc-microgrids: Using topology-morphing to improve converter efficiency
RU192528U1 (en) AC voltage regulator

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201216

Effective date: 20201216