RU2733650C1 - Alternating voltage booster controller - Google Patents
Alternating voltage booster controller Download PDFInfo
- Publication number
- RU2733650C1 RU2733650C1 RU2019125753A RU2019125753A RU2733650C1 RU 2733650 C1 RU2733650 C1 RU 2733650C1 RU 2019125753 A RU2019125753 A RU 2019125753A RU 2019125753 A RU2019125753 A RU 2019125753A RU 2733650 C1 RU2733650 C1 RU 2733650C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- booster
- winding
- voltage
- key
- load
- Prior art date
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
- 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
-
- 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
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)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях для гибкого регулирования и стабилизации напряжения электрической сети за счет изменения величины напряжения, вводимого последовательно в линию электропередачи (ЛЭП).The invention relates to the field of electrical engineering and electric power industry and can be used in electrical networks for flexible regulation and stabilization of the voltage of the electrical network by changing the voltage value introduced in series into the power transmission line (PTL).
Известен тиристорный регулятор вольтодобавочного переменного напряжения (патент RU на полезную модель №142160, опубл. 20.06.2014, бюл. №17, МПК Н02М 5/10), содержащий многообмоточный вольтодобавочный трансформатор, сетевая обмотка которого включена между источником питания и нагрузкой, вторичные обмотки которого подключены к ключевому преобразователю, осуществляющему их подключение к источнику питания с помощью тиристоров. За счет изменения количества и направления вторичных обмоток многообмоточного вольтодобавочного трансформатора, подключаемых к источнику питания ключевым преобразователем, изменяется действующее значение синусоидального напряжения, прикладываемого к нагрузке тиристорного регулятора вольтодобавочного переменного напряжения.Known thyristor booster voltage regulator (RU patent for utility model No. 142160, publ. 06/20/2014, bul. No. 17, IPC Н02М 5/10), containing a multi-winding booster transformer, the mains winding of which is connected between the power source and the load, secondary windings which are connected to a key converter, which connects them to a power source using thyristors. By changing the number and direction of the secondary windings of the multi-winding booster transformer connected to the power supply by the key converter, the effective value of the sinusoidal voltage applied to the load of the thyristor booster voltage regulator changes.
Недостатками данного технического решения являются пониженная надежность работы устройства в широком диапазоне изменения нагрузки, в частности в режиме короткого замыкания нагрузки.The disadvantages of this technical solution are the reduced reliability of the device in a wide range of load variation, in particular in the load short circuit mode.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является регулятор вольтодобавочного переменного напряжения (патент RU на изобретение №2671829, опубл. 07.11.2018, бюл. №31, МПК Н02М 5/00), содержащий многообмоточный вольтодобавочный трансформатор, ключевой преобразователь, последовательный управляемый ключ, датчик напряжения и блок управления. Ключевой преобразователь за счет управления управляемыми ключами, входящих в его состав, обеспечивает подключение вторичных обмоток многообмоточного вольтодобавочного трансформатора к источнику питания. Различные коэффициенты трансформации вторичных обмоток многообмоточного вольтодобавочного трансформатора и соответствующее управление управляемыми ключами ключевого преобразователя обеспечивают формирование на сетевой обмотке многообмоточного вольтодобавочного трансформатора различных уровней синусоидального напряжения, что, в свою очередь, обеспечивает формирование различных уровней синусоидального напряжения на нагрузке регулятора вольтодобавочного переменного напряжения. Применение последовательного управляемого ключа повышает надежность работы регулятора вольтодобавочного переменного напряжения в широком изменении диапазона характера нагрузки.The closest in technical essence to the proposed invention is a booster alternating voltage regulator (RU patent for invention No. 2671829, publ. 07.11.2018, bul. No. 31, IPC Н02М 5/00), containing a multi-winding booster transformer, a key converter, a serial controlled key , voltage sensor and control unit. The key converter, due to the control of the controlled keys included in its composition, provides the connection of the secondary windings of the multi-winding booster transformer to the power source. Various transformation ratios of the secondary windings of the multi-winding booster transformer and the corresponding control of the controlled keys of the key converter ensure the formation of various levels of sinusoidal voltage on the mains winding of the multi-winding booster transformer, which, in turn, provides the formation of different levels of sinusoidal voltage at the load of the booster AC voltage regulator. The use of a sequential controlled key increases the reliability of the operation of the booster voltage regulator in a wide range of load characteristics.
Недостатком данного технического решения является появление интервала времени при изменении уровня напряжения на нагрузке, в течение которого напряжение на нагрузке равно нулю, что оказывает негативное влияние на качество электроэнергии, поставляемой в нагрузку.The disadvantage of this technical solution is the appearance of a time interval when the voltage level on the load changes, during which the voltage on the load is zero, which has a negative impact on the quality of the electricity supplied to the load.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение интервалов времени, при которых напряжения на нагрузке равно нулю.The technical problem of the present invention is to eliminate the time intervals at which the voltage across the load is zero.
Технический результат заключается в повышении качества электрической энергии на нагрузке регулятора вольтодобавочного переменного напряжения.The technical result consists in improving the quality of electrical energy at the load of the booster alternating voltage regulator.
Это достигается тем, что известный регулятор вольтодобавочного переменного напряжения, содержащий многообмоточный вольтодобавочный трансформатор с сетевой обмоткой и вторичными обмотками, ключевой преобразователь, входы которого подключены к источнику питания, а выходы к соответствующим вторичным обмоткам многообмоточного вольтодобавочного трансформатора, датчик напряжения, подключенный параллельно нагрузке, а своим выходом к блоку управления, ветвь из последовательного соединения последовательного управляемого ключа и сетевой обмотки многообмоточного вольтодобавочного трансформатора, подключенная между первыми входным и выходным зажимами регулятора вольтодобавочного переменного напряжения, при этом вторые входной и выходной зажимы регулятора вольтодобавочного переменного напряжения соединены между собой, а сам регулятор вольтодобавочного переменного напряжения подключен своими первым и вторым входными зажимами к источнику питания, а первым и вторым выходными зажимами к нагрузке, снабжен дополнительным управляемым ключом, включенным параллельно ветви из последовательного соединения последовательного управляемого ключа и сетевой обмотки многообмоточного вольтодобавочного трансформатора.This is achieved by the fact that a well-known booster voltage regulator containing a multi-winding booster transformer with a mains winding and secondary windings, a key converter, the inputs of which are connected to the power source, and the outputs to the corresponding secondary windings of the multi-winding booster transformer, a voltage sensor connected in parallel with the load, and its output to the control unit, a branch from the serial connection of the serial controlled key and the mains winding of the multi-winding booster transformer, connected between the first input and output terminals of the booster voltage regulator, while the second input and output terminals of the booster voltage regulator are connected to each other, and the regulator itself booster AC voltage is connected with its first and second input terminals to the power source, and the first and second output terminals to the load, supplying It is equipped with an additional controlled key connected in parallel with the branch from the serial connection of the serial controlled key and the mains winding of the multi-winding booster 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 напряжения, формируемого на нагрузке регулятора вольтодобавочного переменного напряжения, на фиг. 3 показаны временные диаграммы основных электрических величин регулятора вольтодобавочного переменного напряжения, поясняющие работу предлагаемого изобретения.The essence of the invention is illustrated by drawings, where FIG. 1 shows a functional diagram of a booster alternating voltage regulator, FIG. 2 shows a table of states of the controlled switches of the booster alternating voltage regulator, which determine the magnitude of the sinusoidal voltage generated at the load of the booster alternating voltage regulator, in Fig. 3 shows the timing diagrams of the main electrical values of the booster alternating voltage regulator, explaining the operation of the invention.
Регулятор вольтодобавочного переменного напряжения 1, подключенный своими первым 2 и вторым 3 входными зажимами к источнику питания, а первым 4 и вторым 5 выходными зажимами к нагрузке 6, содержит многообмоточный вольтодобавочный трансформатор 7 с сетевой обмоткой 8 и первой 9 и второй 10 вторичными обмотками, а также ключевой преобразователь 11, последовательный управляемый ключ 12 и дополнительный управляемый ключ 13. При этом последовательное соединение сетевой обмотки 8 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 7 с последовательным управляемым ключом 12, а также дополнительный управляемый ключ 13, включены между первым входным зажимом 2 и первым выходным зажимом 4 регулятора вольтодобавочного переменного напряжения 1.The booster
Ключевой преобразователь 11 выполнен в виде первой 14 и второй 15 параллельных ветвей, соединенных в первой 16 и второй 17 общих точках, причем первая общая точка 16 является первым входом ключевого преобразователя 11 и подключена к первому входному зажиму 2 регулятора вольтодобавочного переменного напряжения 1, а вторая общая точка 17 является вторым входом ключевого преобразователя 11 и подключена ко второму входному зажиму 3 регулятора вольтодобавочного переменного напряжения 1 и второму выходному зажиму 5 регулятора вольтодобавочного переменного напряжения 1.The
Первая ветвь 14 ключевого преобразователя 11 содержит последовательно соединенные первый 18, второй 19 и третий 20 управляемые ключи, вторая ветвь 15 ключевого преобразователя 11 содержит последовательно соединенные четвертый 21, пятый 22 и шестой 23 управляемые ключи. При этом первая вторичная обмотка 9 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 7 своим началом подключена к первому выходу ключевого преобразователя 11, образованного общей точкой соединения первого 18 и второго 19 управляемых ключей первой ветви 14 ключевого преобразователя 11, а своим концом подключена ко второму выходу ключевого преобразователя 11, образованного общей точкой соединения четвертого 21 и пятого 22 управляемых ключей второй ветви 15 ключевого преобразователя 11. Конец второй вторичной обмотки 10 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 7 подключен к третьему выходу ключевого преобразователя 11, образованного общей точкой соединения второго 19 и третьего 20 управляемых ключей первой ветви 14 ключевого преобразователя 11, а ее начало подключено к четвертому выходу ключевого преобразователя 11, образованного общей точкой соединения пятого 22 и шестого 23 управляемых ключей второй ветви 15 ключевого преобразователя 11. К первому выходному зажиму 4 регулятора вольтодобавочного переменного напряжения 1 подключен первый вход датчика напряжения 24, второй вход которого подключен ко второму выходному зажиму 5, а выход датчика напряжения 24 соединен с блоком управления 25. Имеется управляющая связь выхода блока управления 25 с управляемыми ключами 12, 13, 18, 19, 20, 21, 22, 23.The
Регулятор вольтодобавочного переменного напряжения работает следующим образом.The booster AC voltage regulator works as follows.
Блок управления 25 по сигналам, поступающим на него от датчика напряжения 24, управляет процессом переключения управляемых ключей 12, 13, 18, 19, 20, 21, 22, 23. Формирование вольтодобавочного напряжения на сетевой обмотке 8 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 7 и, в свою очередь, напряжения на нагрузке 6 осуществляется за счет управления управляемыми ключами 18, 19, 20, 21, 22, 23 в соответствии с таблицей фиг. 2, где индекс «0» соответствует выключенному состоянию управляемого ключа, а индекс «1» соответствует его включенному состоянию. За счет различных коэффициентов трансформации вторичных обмоток 9, 10 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 7 и соответствующего включения управляемых ключей 18, 19, 20, 21, 22, 23 на нагрузке 6 возможно обеспечить семь различных уровней напряжения, три из которых по величине будут больше напряжения источника питания, еще три - меньше напряжения источника питания, оставшийся седьмой уровень равен напряжению источника питания.The
С целью обеспечения надежной работы регулятора вольтодобавочного переменного напряжения 1 на этапе изменения величины напряжения, формируемого на сетевой обмотке 8 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 7, и, в свою очередь, формируемого на нагрузке 6, вводится временная пауза, в течение которой последовательный управляемый ключ 12 находятся в выключенном состоянии. Перевод в выключенное состояние последовательного управляемого ключа 12 позволяет предварительно, до этапа смены состояний управляемых ключей 18, 19, 20, 21, 22, 23, отключать сетевую обмотку 8 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 7 от источника питания. Это, в свою очередь, позволяет исключить появление перенапряжения на управляемых ключах 18, 19, 20, 21, 22, 23 и возможность их самопроизвольного неконтролируемого включения на этапе их переключения. Введение временной паузы в работе последовательного управляемого ключа 12 приводит к обесточиванию нагрузки 6, на которой наблюдается нулевое напряжение в течении времени паузы, что негативно сказывается на качестве электроэнергии, поставляемой в нагрузку 6.In order to ensure the reliable operation of the
Наличие дополнительного управляемого ключа 13 позволяет на этапе времени паузы в работе последовательного управляемого ключа 12 обеспечивать нагрузку 6 напряжением источника питания. Это достигается тем, что в момент отключения сетевой обмотки 8 многообмоточного вольтодобавочного трансформатора 7 от источника питания, наступающий при выключении последовательного управляемого ключа 12, блок управления 25 переводит дополнительный управляемый ключ 13 во включенное состояние, за счет чего нагрузка 6 подключается к источнику питания. При этом, в течении времени паузы в работе последовательного управляемого ключа 12 производится переключение управляемых ключей 18, 19, 20, 21, 22, 23, а по окончании времени паузы последовательный управляемый ключ 12 переводится во включенное состояние, а дополнительный управляемый ключ 13 переводится в выключенное состояние.The presence of an additional controlled
Временные диаграммы иллюстрирующие процессы, протекающие в регуляторе вольтодобавочного переменного напряжения 1 при переключении со 2-ого уровня напряжения на нагрузке 6 на 3-ий уровнь напряжения на нагрузке 6 (в соответствии с фиг. 2), где нагрузка 6 представляет собой активное сопротивление, показаны на фиг. 3. При рассмотрении временных диаграмм было учтено, что в качестве управляемых ключей использовано встречно-параллельное включение тиристоров. На временных диаграммах отмечены моменты времени:Timing diagrams illustrating the processes occurring in the booster
t1 - снятие блоком управления 25 импульсов управления с последовательного управляемого ключа 12.t1 - removal by the control unit of 25 control pulses from the sequential controlled
t2 - выключение последовательного управляемого ключа 12, подача импульсов управления на дополнительный управляемый ключ 13 и его включение, снятие блоком управления 25 импульсов управления с управляемых ключей 18, 19, 20, 21, 22, 23.t2 - turning off the sequential controlled
t3 - снятие блоком управления 25 импульсов управления с дополнительного управляемого ключа 13, выключение управляемых ключей 18, 19, 20, 21, 22, 23.t3 - the control unit removes 25 control pulses from the additional controlled
t4 - подача блоком управления 25 импульсов управления на последовательный управляемый ключ 12 и управляемые ключи 18, 19, 20, 21, 22, 23 в соответствии с новым задаваемым уровнем напряжения на нагрузке 6 по фиг. 2, выключение дополнительного управляемого ключа 13.t4 - supply by the
В заявляемом изобретении отсутствуют интервалы времени в течении которых напряжение на нагрузке 6 равняется нулю, а на интервале времени t2-t4 нагрузка 6 находится под напряжением источника питания.In the claimed invention there are no time intervals during which the voltage across the
Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает достижение указанного технического результата, а именно, позволяет повысить качество электроэнергии передаваемую в нагрузку регулятора вольтодобавочного переменного напряжения.Thus, the use of the proposed invention ensures the achievement of the specified technical result, namely, it makes it possible to improve the quality of the electricity transmitted to the load of the booster AC voltage regulator.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019125753A RU2733650C1 (en) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | Alternating voltage booster controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019125753A RU2733650C1 (en) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | Alternating voltage booster controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2733650C1 true RU2733650C1 (en) | 2020-10-06 |
Family
ID=72927093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019125753A RU2733650C1 (en) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | Alternating voltage booster controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2733650C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5883503A (en) * | 1995-12-22 | 1999-03-16 | Melvin A. Lace | Voltage compensation system |
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 |
RU2656372C1 (en) * | 2017-08-11 | 2018-06-05 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Dynamic voltage compensator |
RU2671829C1 (en) * | 2017-12-27 | 2018-11-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Regulator of booster alternating-voltage |
-
2019
- 2019-08-15 RU RU2019125753A patent/RU2733650C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5883503A (en) * | 1995-12-22 | 1999-03-16 | Melvin A. Lace | Voltage compensation system |
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 |
RU2656372C1 (en) * | 2017-08-11 | 2018-06-05 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Dynamic voltage compensator |
RU2671829C1 (en) * | 2017-12-27 | 2018-11-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Regulator of booster alternating-voltage |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
---|---|---|
US20170271096A1 (en) | On-load voltage regulation tap switch for transformer and switch control method | |
CN104821711A (en) | Modularized multilevel flexible DC power transmission current converter starting method | |
CN107086605B (en) | Black start method for zero start boosting of power grids | |
CN104953696A (en) | On-line interactive uninterrupted power source | |
CN108696164A (en) | The single-phase photovoltaic grid-connected Miniature inverter of flyback and control method of DCM frequency control | |
CN104821712A (en) | MMC-MTDC system coordination starting control method | |
CN108701556A (en) | DC voltage switchs | |
RU2711587C1 (en) | Method of controlling transformer voltage under load and device for its implementation | |
RU2671829C1 (en) | Regulator of booster alternating-voltage | |
RU2733650C1 (en) | Alternating voltage booster controller | |
EP3123605A1 (en) | A high voltage power supply | |
CN109660117B (en) | Power electronic transformer starting control method | |
US10253742B2 (en) | Motor starter | |
RU2505899C1 (en) | Integrated apparatus for melting ice and compensation of reactive power | |
GB2050083A (en) | Electrical converter | |
RU2540421C2 (en) | Voltage stabiliser at plant's transformer substations | |
RU2613340C2 (en) | Device for controlling voltage and control method thereof | |
RU2727929C1 (en) | Control method of output voltage of ac sinusoidal voltage controller | |
CN215267655U (en) | Distribution network terminal low voltage regulation and control device | |
RU2746220C1 (en) | Method and device for switching on and off an electro-thermal installation | |
CN108683383A (en) | A kind of frequency conversion failure cutting frequency control circuit | |
RU2679829C1 (en) | Method for voltage regulation on the load in a regulator with regulated voltage converter | |
CN203839945U (en) | Energy-efficient power supply system | |
RU2582086C1 (en) | Method for turning on and off four-wire power transmission line | |
RU2670269C1 (en) | Reactor group switched by thyristors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201222 Effective date: 20201222 |