RU2765226C1 - Ac voltage regulator - Google Patents

Ac voltage regulator Download PDF

Info

Publication number
RU2765226C1
RU2765226C1 RU2021111076A RU2021111076A RU2765226C1 RU 2765226 C1 RU2765226 C1 RU 2765226C1 RU 2021111076 A RU2021111076 A RU 2021111076A RU 2021111076 A RU2021111076 A RU 2021111076A RU 2765226 C1 RU2765226 C1 RU 2765226C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
voltage
zero
logic element
Prior art date
Application number
RU2021111076A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Александрович Хайченко
Владимир Владимирович Бабенко
Валерий Николаевич Крысанов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет"
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 "Воронежский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority to RU2021111076A priority Critical patent/RU2765226C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765226C1 publication Critical patent/RU2765226C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic 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
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/24Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices
    • G05F1/26Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices
    • G05F1/30Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices semiconductor devices 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

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, in particular to converter technology, and can be used to regulate voltage and reactive power in electrical networks, as well as to limit short-circuit currents in electrical networks. The substance of the invention lies in the fact that in the circuit diagram of a thyristor voltage regulator containing the main and booster transformers, the first and second thyristor switches, a phase-sensitive unit made in the form of two measuring transformers, two zero-elements, a logical element " AND", a comparison unit, made in the form of a zero-organ, logical elements "OR" and "AND", two amplifiers, a voltage measuring transformer, an auxiliary zero-organ, in a phase-sensitive block, a logical element "AND" is made with three inputs, the third input of which is connected to the output of an additional logical element "NOT", to the input of which a signal of emergency control is received, which transfers the AC voltage regulator to the mode of limiting short-circuit currents.
EFFECT: regulation of voltage and reactive power in electrical networks and limitation of short-circuit currents in electrical networks.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для регулирования напряжения и реактивной мощности в электрических сетях, а также для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях.The invention relates to electrical engineering, in particular to converter technology, and can be used to regulate voltage and reactive power in electrical networks, as well as to limit short-circuit currents in electrical networks.

Известен регулятор переменного напряжения - патент №2612621 С2 РФ, В.Н. Крысанов, Ю.В. Шарапов; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет» - 2014145372; 11.11.2014; 09.03.2017, Бюл. №7 - содержащий основной и вольтодобавочный трансформаторы, первый и второй тиристорные ключи, фазочувствительный блок, выполненный в виде двух измерительных трансформаторов, двух нуль-органов, логического элемента «И», блок сравнения, выполненного в виде нуль-органа, логических элементов «ИЛИ» и «И», усилитель, выход которого соединен с управляющими электродами первого тиристорного ключа, элемент задержки, вход которого подключен к измерительному трансформатору напряжения через вспомогательный нуль-орган, усилитель, выход которого соединен с управляющими электродами второго тиристорного ключа, измерительный трансформатор напряжения, вспомогательный нуль-орган, вход которого подключен параллельно выходу измерительного трансформатора напряжения, а его выход через элемент задержки соединен с одними из входов вспомогательного логического элемента «И», второй вход которого соединен непосредственно с выходом блока сравнения, а его выход - с управляющими электродами второго тиристорного ключа через усилитель, логический элемент «И», один из входов которого соединен с выходом блока сравнения через логический элемент «НЕ», а второй вход логического элемента «И» через элемент задержки и вспомогательный нуль-орган подключен параллельно выходу измерительного трансформатора напряжения, выход логического элемента «И» соединен со входом вспомогательного логического элемента «ИЛИ», второй вход которого непосредственно соединен с выходом фазочувствительного блока, а выход вспомогательного логического элемента «ИЛИ» соединен через усилитель с управляющими электродами первого тиристорного ключа, дополнительный регулируемый элемент задержки, вход которого подключен к выходу усилителя и одному из управляющих электродов второго тисторного ключа, а выход соединен с другим управляющим электродом второго тиристорного ключа.A variable voltage regulator is known - patent No. 2612621 C2 of the Russian Federation, V.N. Krysanov, Yu.V. Sharapov; Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Voronezh State Technical University" - 2014145372; 11/11/2014; 03/09/2017, Bull. No. 7 - containing the main and booster transformers, the first and second thyristor switches, a phase-sensitive unit made in the form of two measuring transformers, two zero-organs, a logical element "AND", a comparison unit made in the form of a null-organ, logical elements "OR ” and “AND”, an amplifier, the output of which is connected to the control electrodes of the first thyristor switch, a delay element, the input of which is connected to the measuring voltage transformer through an auxiliary zero-organ, an amplifier, the output of which is connected to the control electrodes of the second thyristor switch, the measuring voltage transformer, auxiliary zero-organ, the input of which is connected in parallel with the output of the measuring voltage transformer, and its output is connected through the delay element to one of the inputs of the auxiliary logic element "AND", the second input of which is connected directly to the output of the comparison unit, and its output - to the control electrodes of the second thyristor key and through the amplifier, the logical element "AND", one of the inputs of which is connected to the output of the comparison unit through the logical element "NOT", and the second input of the logical element "AND" through the delay element and the auxiliary zero-organ is connected in parallel to the output of the measuring voltage transformer, the output logic element "AND" is connected to the input of the auxiliary logic element "OR", the second input of which is directly connected to the output of the phase-sensitive block, and the output of the auxiliary logic element "OR" is connected through an amplifier to the control electrodes of the first thyristor switch, an additional adjustable delay element, the input of which connected to the amplifier output and one of the control electrodes of the second thyristor switch, and the output is connected to another control electrode of the second thyristor switch.

Недостатком такого устройства является отсутствие возможности работы в дополнительном режиме ограничения тока короткого замыкания в электрических сетях.The disadvantage of this device is the inability to work in an additional mode of limiting the short circuit current in electrical networks.

Изобретение направлено на получение нового качества, а именно, дополнительного режима ограничения тока короткого замыкания в электрических сетях.The invention is aimed at obtaining a new quality, namely, an additional short-circuit current limiting mode in electrical networks.

Это достигается тем, что в фазочувствительный блок введен логический элемента «И» с тремя входами, третий вход которого соединен с выходом дополнительного логического элемента «НЕ», переводящего регулятор переменного напряжения в режим ограничения токов короткого замыкания.This is achieved by the fact that a logic element "AND" with three inputs is introduced into the phase-sensitive unit, the third input of which is connected to the output of an additional logic element "NOT", which switches the AC voltage regulator to the mode of limiting short-circuit currents.

Техническая сущность изобретения поясняется общей схемой на фиг. 1.The technical essence of the invention is illustrated by the general scheme in Fig. one.

Регулятор содержит основной трансформатор 1 и вольтодобавочный трансформатор 2, тиристорные ключи 3 и 4, фазочувствительный блок 5, выполненный в виде измерительных трансформаторов 6 и 7, нуль-органов 8 и 9, логического элемента «И» 10, третий вход которого соединен с выходом логического элемента «НЕ» 26, блок сравнения 11, выполненного в виде нуль-органа 12, логических элементов «ИЛИ» 13 и «И» 14, усилитель 15, выход которого соединен с управляющими электродами тиристорного ключа 3, элемент задержки 16, вход которого подключен к измерительному трансформатору напряжения 18 через вспомогательный нуль-орган 19, усилитель 17, выход которого соединен с управляющими электродами тиристорного ключа 4, измерительный трансформатор напряжения 18, вспомогательный нуль-орган 19, вход которого подключен параллельно выходу измерительного трансформатора напряжения 18, а его выход через элемент задержки 16 соединен с одними из входов вспомогательного логического элемента «И» 20, второй вход которого соединен непосредственно с выходом блока сравнения 11, а его выход - с управляющими электродами тиристорного ключа 4 через усилитель 17, логический элемент «И» 23, один из входов которого соединен с выходом блока сравнения 11 через логический элемент «НЕ» 21, а второй вход логического элемента «И» 23 через элемент задержки 22 и вспомогательный нуль-орган 19 подключен параллельно выходу измерительного трансформатора напряжения 18, выход логического элемента «И» 23 соединен со входом вспомогательного логического элемента «ИЛИ» 24, второй вход которого непосредственно соединен с выходом фазочувствительного блока 5, а выход вспомогательного логического элемента «ИЛИ» 24 соединен через усилитель 15 с управляющими электродами тиристорного ключа 3, дополнительный регулируемый элемент задержки 25, вход которого подключен к выходу усилителя 17 и одному из управляющих электродов тисторного ключа 4, а выход соединен с другим управляющим электродом тисторного ключа 4.The regulator contains a main transformer 1 and a booster transformer 2, thyristor switches 3 and 4, a phase-sensitive unit 5, made in the form of measuring transformers 6 and 7, zero-organs 8 and 9, a logic element "AND" 10, the third input of which is connected to the output of the logic element "NOT" 26, comparison unit 11, made in the form of a null body 12, logic elements "OR" 13 and "AND" 14, amplifier 15, the output of which is connected to the control electrodes of the thyristor switch 3, delay element 16, the input of which is connected to the measuring voltage transformer 18 through the auxiliary zero-organ 19, the amplifier 17, the output of which is connected to the control electrodes of the thyristor switch 4, the measuring voltage transformer 18, the auxiliary null-organ 19, the input of which is connected parallel to the output of the measuring voltage transformer 18, and its output through delay element 16 is connected to one of the inputs of the auxiliary logic element "AND" 20, the second input of which is connected directly to the output of the comparison unit 11, and its output - with the control electrodes of the thyristor switch 4 through the amplifier 17, the logic element "AND" 23, one of the inputs of which is connected to the output of the comparison unit 11 through the logic element "NOT" 21, and the second input logic element "AND" 23 through the delay element 22 and the auxiliary zero-organ 19 is connected in parallel to the output of the measuring voltage transformer 18, the output of the logic element "AND" 23 is connected to the input of the auxiliary logic element "OR" 24, the second input of which is directly connected to the output of the phase-sensitive block 5, and the output of the auxiliary logic element "OR" 24 is connected through the amplifier 15 with the control electrodes of the thyristor switch 3, an additional adjustable delay element 25, the input of which is connected to the output of the amplifier 17 and one of the control electrodes of the thyristor switch 4, and the output is connected to another the control electrode of the thystor key 4.

Устройство работает следующим образом. В режиме регулирования напряжения, в момент времени, когда подается питающее напряжение на основной трансформатор 1, появляется напряжение на тиристорах 3 и 4, которое подается через измерительные трансформаторы 6 и 7 фазочувствительного блока 5, и нуль-органы 8 и 9 на два входа логического элемента «И» 10, на его третьем входе есть сигнал разрешения с выхода логического элемента «НЕ» 26. Далее напряжение подается через измерительный трансформатор напряжения 18 и нуль-орган 12 на вход логического элемента «И» 14 блока сравнения 11 и элемент задержки 16 через вспомогательный нуль-орган 19. Сформированный сигнал с выхода фазочувствительного блока 5, через логический элемент «ИЛИ» 24 подается на вход усилителя 15, который отрабатывает сигнал на своем выходе, и на вход логического элемента «ИЛИ» 13, в результате чего на выходе блока сравнения 11 появляется напряжение, которое сохраняется до момента прохождения напряжения сети через нулевое значение.The device works as follows. In the voltage regulation mode, at the moment when the supply voltage is applied to the main transformer 1, voltage appears on the thyristors 3 and 4, which is supplied through the measuring transformers 6 and 7 of the phase-sensitive unit 5, and zero-organs 8 and 9 to two inputs of the logic element "AND" 10, at its third input there is a permission signal from the output of the logic element "NOT" 26. Next, the voltage is supplied through the measuring voltage transformer 18 and null body 12 to the input of the logic element "AND" 14 of the comparison unit 11 and the delay element 16 through auxiliary null-organ 19. The generated signal from the output of the phase-sensitive block 5 is fed through the logic element "OR" 24 to the input of the amplifier 15, which processes the signal at its output, and to the input of the logic element "OR" 13, resulting in the output of the block comparison 11, a voltage appears, which is maintained until the mains voltage passes through zero.

С выхода блока сравнения 11 сигнал подается на один из входов логического элемента «И» 20, на другой вход которого поступает сигнал с выхода элемента задержки 16, который запускается в момент прохождения напряжения через нулевое значение.From the output of the comparison unit 11, the signal is fed to one of the inputs of the AND logic element 20, the other input of which receives a signal from the output of the delay element 16, which is triggered at the moment the voltage passes through zero.

Далее по сигналу, появившемуся на выходе усилителя 15, открывается тиристорный ключ 3, что приводит к снятию сигнала на выходе фазочувствительного блока 5.Further, according to the signal that appeared at the output of the amplifier 15, the thyristor switch 3 opens, which leads to the removal of the signal at the output of the phase-sensitive unit 5.

В свою очередь, в соответствии с заданным углом регулирования, на выходе элемента задержки 16 вырабатывается импульс, который через логический элемент «И» 20 и усилитель 17 подается на регулируемый элемент задержки 25, подключенного к одному из управляющих электродов тиристорного ключа 4, выход которого соединен с другим управляющим электродом тиристорного ключа 4. В данном режиме регулирования напряжения, задержка регулируемого элемента 25 имеет нулевое значение.In turn, in accordance with the given adjustment angle, a pulse is generated at the output of the delay element 16, which is fed through the logic element "AND" 20 and amplifier 17 to the adjustable delay element 25 connected to one of the control electrodes of the thyristor switch 4, the output of which is connected with another control electrode of the thyristor switch 4. In this mode of voltage regulation, the delay of the regulated element 25 has a zero value.

Включение тиристорного ключа 4 приводит к выключению тиристорного ключа 3, так как последний оказывается под обратным напряжением, т.е. введением вольтодобавочной ЭДС от первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 2 в цепь питания основного трансформатора 1.Turning on the thyristor key 4 leads to turning off the thyristor key 3, since the latter is under reverse voltage, i.e. introduction of booster EMF from the primary winding of booster transformer 2 into the power circuit of the main transformer 1.

Открытие тиристорного ключа 4 приводит к снятию напряжения на выходе вспомогательного нуль-органа 19 и появлению его на выходе нуль-органа 8.The opening of the thyristor key 4 leads to the removal of voltage at the output of the auxiliary null-organ 19 and its appearance at the output of the null-organ 8.

Такое состояние схемы сохраняется до момента времени, когда напряжение сети проходит через нулевое значение, и кратковременно, вследствие этого, исчезает напряжение на выходах нуль-органа 12 и вспомогательного нуль-органа 19, что приводит к снятию сигнала на выходе элемента задержки 16 и выходе блока сравнения 11.This state of the circuit is maintained until the moment when the mains voltage passes through the zero value, and for a short time, as a result, the voltage disappears at the outputs of the null-organ 12 and the auxiliary null-organ 19, which leads to the removal of the signal at the output of the delay element 16 and the output of the block comparisons 11.

При этом состояние тиристорных ключей 3 и 4 не изменяется, тиристорный ключ 3 закрыт, а тиристорный ключ 4 проводит ток до момента времени, когда ток нагрузки проходит через нулевое значение, после чего происходит естественное выключение тиристорного ключа 4 и появление напряжения на выходе вспомогательного нуль-органа 19.In this case, the state of the thyristor keys 3 and 4 does not change, the thyristor key 3 is closed, and the thyristor key 4 conducts current until the moment when the load current passes through zero, after which the thyristor key 4 turns off naturally and the voltage appears at the output of the auxiliary zero- body 19.

Таким образом, осуществляется ввод вольтодобавочной ЭДС в течение времени от момента прохождения тока через нулевое значение до момента прохождения напряжения через нуль.Thus, the booster EMF is input during the time from the moment the current passes through zero until the voltage passes through zero.

Для осуществления ввода вольтодобавочной ЭДС в течение времени от момента прохождения напряжения через нулевое значение до момента прохождения тока через нуль необходимо управлять моментом включения тиристорного ключа 3, что осуществляется с помощью элемента задержки 22, логического элемента «И» 23, логического элемента «НЕ» 21, вспомогательного логического элемента «ИЛИ» 24.To implement the input of a booster EMF during the time from the moment the voltage passes through zero to the moment the current passes through zero, it is necessary to control the moment of switching on the thyristor key 3, which is carried out using the delay element 22, the logic element "AND" 23, the logic element "NOT" 21 , auxiliary logic element "OR" 24.

Логический элемент «НЕ» 21 осуществляет инвертирование сигнала с выхода блока сравнения 11, создавая тем самым на выходе логического элемента «И» 23 условие для прохождения управляющего сигнала с выхода элемента задержки 22 на вход вспомогательного логического элемента «ИЛИ» 24 и далее на вход усилителя 15, только в течение времени от момента прохождения напряжения через нулевое значение до момента прохождения тока через нуль.Logic element "NOT" 21 inverts the signal from the output of the comparison unit 11, thereby creating at the output of the logic element "AND" 23 the condition for the passage of the control signal from the output of the delay element 22 to the input of the auxiliary logic element "OR" 24 and then to the input of the amplifier 15, only during the time from the moment the voltage passes through the zero value until the moment the current passes through zero.

Подача сигнала с выхода вспомогательного нуль-органа 19 обеспечивает запуск элемента задержки 22 и последующее снятие сигнала с его выхода в моменты прохождения напряжения сети через нулевое значение.The supply of a signal from the output of the auxiliary zero-organ 19 ensures the launch of the delay element 22 and the subsequent removal of the signal from its output at the moments when the mains voltage passes through the zero value.

В случае подачи сигнала с выхода элемента задержки 22 в течение времени от момента прохождения тока через нулевое значение до момента прохождения напряжения через нуль, прохождение сигнала на вспомогательный логический элемент «ИЛИ» 24 блокируется отсутствием разрешающего сигнала на выходе логического элемента «НЕ» 21.In the case of a signal from the output of the delay element 22 during the time from the moment the current passes through zero to the moment the voltage passes through zero, the passage of the signal to the auxiliary logic element "OR" 24 is blocked by the absence of an enabling signal at the output of the logic element "NOT" 21.

В случае подачи сигнала с выхода элемента задержки 22 в течение времени от момента прохождения напряжения через нулевое значение до момента прохождения тока через нуль, осуществляется включение тиристорного ключа 3.In the case of a signal from the output of the delay element 22 during the time from the moment the voltage passes through zero until the current passes through zero, the thyristor switch 3 is turned on.

Включение тиристорного ключа 3 приводит к выключению тиристорного ключа 4, так как последний оказывается под обратным напряжением.Turning on the thyristor key 3 leads to turning off the thyristor key 4, since the latter is under reverse voltage.

Такое состояние схемы сохраняется до момента времени, когда ток проходит через нулевое значение. В этот момент происходит естественное выключение ключа 3 и появление напряжения на выходе нуль-органа 9 фазочувствительного блока 5.This state of the circuit is maintained until the moment when the current passes through zero. At this moment, the switch 3 turns off naturally and the voltage appears at the output of the null-organ 9 of the phase-sensitive block 5.

Далее процессы протекают аналогично описанным выше в режиме регулирования напряжения.Further processes proceed similarly to those described above in the voltage regulation mode.

В режиме регулирования реактивной мощности алгоритм работы системы управления коммутацией тиристорных ключей 3 и 4 остается прежним (возможность изменения уровня вводимой вольтодобавочной ЭДС), лишь с той разницей, что благодаря регулируемому элементу задержки 25, реализуются различные моменты включения тиристоров ключа 4 (изменяя время открытого состояния тиристоров ключа 4). При этом, формируется, управляемая элементом задержки 25, постоянная составляющая в гармоническом составе напряжения на вольтодобавочном трансформаторе 2, которая изменяет потребляемую трансформаторами 1 и 2 реактивную мощность.In the reactive power control mode, the operation algorithm of the switching control system for thyristor switches 3 and 4 remains the same (the possibility of changing the level of the introduced booster EMF), with the only difference being that, thanks to the adjustable delay element 25, various moments of turning on the thyristors of the switch 4 are realized (changing the open time thyristors key 4). At the same time, a constant component in the harmonic composition of the voltage on the booster transformer 2 is formed, controlled by the delay element 25, which changes the reactive power consumed by the transformers 1 and 2.

В дополнительном режиме ограничения тока короткого замыкания в электрических сетях (в случае, когда в электрической сети происходит короткое замыкание) появляется сигнал на входе логического элемента «НЕ» 26. На его выходе исчезает сигнал разрешения, поступающий на третий вход логического элемента «И» 10, снимаются сигналы управления на усилители 15, 17, что приводит к отключению управляющей обмотки вольтодобавочного трансформатора от третичной обмотки основного трансформатора. В таком режиме вольтодобавочный трансформатор будет работать как дроссель (его индуктивное сопротивление резко возрастет, при этом ток короткого замыкания, протекающий через трансформатор 1 и вольтодобавочный трансформатор 2, значительно снизится).In the additional mode of limiting the short-circuit current in electrical networks (in the case when a short circuit occurs in the electrical network), a signal appears at the input of the logic element "NOT" 26. At its output, the permission signal disappears, coming to the third input of the logic element "AND" 10 , control signals are removed to amplifiers 15, 17, which leads to disconnection of the control winding of the booster transformer from the tertiary winding of the main transformer. In this mode, the booster transformer will work like a choke (its inductive resistance will increase sharply, while the short-circuit current flowing through transformer 1 and booster transformer 2 will decrease significantly).

Таким образом, за счет реализации дополнительного «дроссельного» режима (с разомкнутой вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора), путем введения в фазочувствительный блок логического элемента «И» с тремя входами, третий вход которого соединен с выходом дополнительного логического элемента «НЕ», переводящего регулятор переменного напряжения в режим ограничения токов короткого замыкания, данное устройство позволяет устранить такие недостатки как, отсутствие возможности работы в дополнительном режиме ограничения тока короткого замыкания в электрических сетях.Thus, due to the implementation of an additional "choke" mode (with an open secondary winding of the booster transformer), by introducing an "AND" logic element with three inputs into the phase-sensitive block, the third input of which is connected to the output of an additional "NOT" logic element, which transfers the variable regulator voltage in the mode of limiting short-circuit currents, this device allows you to eliminate such disadvantages as the inability to work in an additional mode of limiting short-circuit current in electrical networks.

Пример осуществления устройстваDevice implementation example

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для регулирования напряжения и реактивной мощности в электрических сетях, а также для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях.The invention relates to electrical engineering, in particular to converter technology, and can be used to regulate voltage and reactive power in electrical networks, as well as to limit short-circuit currents in electrical networks.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит основной и вольтодобавочный трансформаторы, первый и второй тиристорные ключи, фазочувствительный блок, элементы логики, обеспечивающие работу в нескольких режимах: режиме регулируемой вольтодобавки (основной режим), режиме регулирования реактивной мощности (дополнительный режим), а также в аварийном «дроссельном» режиме (с разомкнутой вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора). В аварийном режиме (в случае, когда в электрической сети происходит короткое замыкание), используя сигнал о возникновении короткого замыкания, система управления устройства блокирует импульсы на открытие тиристорных ключей, что приводит к отключению управляющей обмотки вольтодобавочного трансформатора от третичной обмотки основного трансформатора. В таком режиме вольтодобавочный трансформатор будет работать как дроссель (его индуктивное сопротивление резко возрастет, при этом ток короткого замыкания, протекающий через основной и вольтодобавочный трансформаторы, значительно снизится).The essence of the invention lies in the fact that the device contains the main and booster transformers, the first and second thyristor switches, a phase-sensitive unit, logic elements that provide operation in several modes: adjustable voltage boost mode (main mode), reactive power control mode (additional mode), and also in emergency "choke" mode (with an open secondary winding of the booster transformer). In emergency mode (in the case when a short circuit occurs in the electrical network), using a signal about the occurrence of a short circuit, the control system of the device blocks the impulses to open the thyristor switches, which leads to disconnection of the control winding of the booster transformer from the tertiary winding of the main transformer. In this mode, the booster transformer will work like a choke (its inductive resistance will increase sharply, while the short-circuit current flowing through the main and booster transformers will decrease significantly).

Преимуществом подобного решения является возможность создания многофункционального силового трансформаторного устройства, позволяющего осуществлять как регулирование напряжения и реактивной мощности в электроэнергетических системах различных уровней напряжения, так и ограничение токов короткого замыкания при аварийных режимах в них.The advantage of such a solution is the possibility of creating a multifunctional power transformer device that allows both regulation of voltage and reactive power in electric power systems of various voltage levels, and limitation of short-circuit currents during emergency modes in them.

Область применения - высоковольтные электроэнергетические системы.Scope - high-voltage electric power systems.

Данное устройство характеризуется высокой степенью новизны. Во второй тиристорный ключ с целью ограничения тока короткого замыкания в электрических сетях, в него введен в фазочувствительном блоке, вместо логического элемента «И» с двумя входами, логический элемент «И» с тремя входами, третий вход которого соединен с выходом дополнительно введенного логического элемента «НЕ», переводящего регулятор переменного напряжения в режим ограничения токов короткого замыкания. В ходе исследований проводилась разработка оптимальной структуры системы управления данного устройства для различных по уровню напряжения, электроэнергетических систем. При внедрении данного устройства в производство ожидается значительный эффект от реализации.This device is characterized by a high degree of novelty. In the second thyristor key, in order to limit the short-circuit current in electrical networks, it is introduced in a phase-sensitive unit, instead of the logical element "AND" with two inputs, the logical element "AND" with three inputs, the third input of which is connected to the output of an additionally introduced logical element "NOT", transferring the AC voltage regulator to the mode of limiting short-circuit currents. In the course of research, the development of the optimal structure of the control system of this device for various voltage levels, electric power systems was carried out. When introducing this device into production, a significant effect from the implementation is expected.

Одним из возможных путей коммерческой реализации данного устройства является его внедрение в современные системы энергоснабжения, что позволит обеспечить стабильный уровень напряжения, оптимальный баланс реактивной мощности в электроэнергетических системах с учетом различных режимов потребления, и защиту от токов короткого замыкания.One of the possible ways of commercial implementation of this device is its implementation in modern power supply systems, which will ensure a stable voltage level, an optimal balance of reactive power in electric power systems, taking into account various consumption modes, and protection against short circuit currents.

В учебных целях данная программа может быть дополнена лабораторным стендом, моделирующим либо целую электроэнергетическую систему, в состав которой будут включены регуляторы переменного напряжения, либо отдельный регулятор переменного напряжения (в виде линейного регулятора), который будет иметь возможность поддерживать постоянный требуемый уровень напряжения и компенсацию реактивной мощности, осуществлять эффективную защиту от короткого замыкания отдельного потребителя электрической энергии (на напряжения от 0,4 кВ до 10 кВ). Данный лабораторный стенд будет на практике представлять современные технологии регулирования переменного напряжения и компенсации реактивной мощности, совмещенные с защитой от короткого замыкания в сети. Описанное устройство может быть использовано в курсе лабораторных работ по дисциплине «Общая энергетика», «Электроснабжение», «Преобразовательная техника».For educational purposes, this program can be supplemented with a laboratory stand that simulates either an entire electric power system, which will include AC voltage regulators, or a separate AC voltage regulator (in the form of a linear regulator), which will be able to maintain a constant required voltage level and compensate for reactive power, to carry out effective protection against short circuit of an individual consumer of electrical energy (for voltages from 0.4 kV to 10 kV). This laboratory stand will present in practice modern technologies for regulating alternating voltage and reactive power compensation, combined with protection against short circuits in the network. The described device can be used in the course of laboratory work on the discipline "General Energy", "Power Supply", "Converting Technology".

Claims (1)

Регулятор переменного напряжения, включающий основной и вольтодобавочный трансформаторы, первый и второй тиристорные ключи, фазочувствительный блок, выполненный в виде двух измерительных трансформаторов, двух нуль-органов, логического элемента «И», блок сравнения, выполненный в виде нуль-органа, логических элементов «ИЛИ» и «И», первый усилитель, выход которого соединен с управляющими электродами первого тиристорного ключа, элемент задержки, вход которого подключен к измерительному трансформатору напряжения через вспомогательный нуль-орган, второй усилитель, выход которого соединен с управляющими электродами второго тиристорного ключа, измерительный трансформатор напряжения, вспомогательный нуль-орган, вход которого подключен параллельно выходу измерительного трансформатора напряжения, а его выход через элемент задержки соединен с одним из входов вспомогательного логического элемента «И», второй вход которого соединен непосредственно с выходом блока сравнения, а его выход - с управляющими электродами второго тиристорного ключа через второй усилитель, логический элемент «И», один из входов которого соединен с выходом блока сравнения через логический элемент «НЕ», а второй вход логического элемента «И» через элемент задержки и вспомогательный нуль-орган подключен параллельно выходу измерительного трансформатора напряжения, выход логического элемента «И» соединен со входом вспомогательного логического элемента «ИЛИ», второй вход которого непосредственно соединен с выходом фазочувствительного блока, а выход вспомогательного логического элемента «ИЛИ» соединен через первый усилитель с управляющими электродами первого тиристорного ключа, дополнительный регулируемый элемент задержки, вход которого подключен к выходу второго усилителя и одному из управляющих электродов второго тиристорного ключа, а выход соединен с другим управляющим электродом второго тиристорного ключа, отличающийся тем, что в фазочувствительном блоке логический элемент «И» выполнен с тремя входами, третий вход которого соединен с выходом дополнительного логического элемента «НЕ», переводящего регулятор переменного напряжения в режим ограничения токов короткого замыкания.AC voltage regulator, including the main and booster transformers, the first and second thyristor switches, a phase-sensitive unit made in the form of two measuring transformers, two zero-organs, an AND logic element, a comparison unit made in the form of a null-organ, logic elements " OR" and "AND", the first amplifier, the output of which is connected to the control electrodes of the first thyristor switch, the delay element, the input of which is connected to the measuring voltage transformer through an auxiliary zero-organ, the second amplifier, the output of which is connected to the control electrodes of the second thyristor switch, measuring voltage transformer, an auxiliary zero-organ, the input of which is connected in parallel with the output of the measuring voltage transformer, and its output is connected through a delay element to one of the inputs of the auxiliary logic element "AND", the second input of which is connected directly to the output of the comparison unit, and its output - to driving them with the electrodes of the second thyristor switch through the second amplifier, the logical element "AND", one of the inputs of which is connected to the output of the comparison unit through the logical element "NOT", and the second input of the logical element "AND" through the delay element and the auxiliary zero-organ is connected in parallel to the output measuring voltage transformer, the output of the logic element "AND" is connected to the input of the auxiliary logic element "OR", the second input of which is directly connected to the output of the phase-sensitive unit, and the output of the auxiliary logic element "OR" is connected through the first amplifier to the control electrodes of the first thyristor switch, additional adjustable delay element, the input of which is connected to the output of the second amplifier and one of the control electrodes of the second thyristor switch, and the output is connected to another control electrode of the second thyristor switch, characterized in that the logic element "AND" in the phase-sensitive block is made with three inputs, third whose input is connected to the output of an additional logic element "NOT", which switches the AC voltage regulator into the mode of limiting short-circuit currents.
RU2021111076A 2021-04-19 2021-04-19 Ac voltage regulator RU2765226C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111076A RU2765226C1 (en) 2021-04-19 2021-04-19 Ac voltage regulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111076A RU2765226C1 (en) 2021-04-19 2021-04-19 Ac voltage regulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765226C1 true RU2765226C1 (en) 2022-01-26

Family

ID=80445445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111076A RU2765226C1 (en) 2021-04-19 2021-04-19 Ac voltage regulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765226C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2821433C1 (en) * 2024-04-27 2024-06-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Variable voltage regulator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56135213A (en) * 1980-03-24 1981-10-22 Mitsubishi Electric Corp Automatic voltage regulator
SU930570A1 (en) * 1980-08-05 1982-05-23 Киевское Высшее Инженерное Радиотехническое Училище Противовоздушной Обороны Method and device for control of thyristorized m-phase ac voltage converter
US4536698A (en) * 1983-08-25 1985-08-20 Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky I Proektny Institut Po Ochikh Tke Tekhnologichesky Gazov, Stochnykh Vod I Ispolzovaniju Vtorichnykh Energoresursov Predpriyaty Chernoi Metallurgii Vnipichermetenergoochist Ka Method and apparatus for supplying voltage to high-ohmic dust electrostatic precipitator
SU1267384A2 (en) * 1985-06-27 1986-10-30 Азербайджанский Научно-Исследовательский Институт Энергетики Им.И.Г.Есьмана A.c.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 (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56135213A (en) * 1980-03-24 1981-10-22 Mitsubishi Electric Corp Automatic voltage regulator
SU930570A1 (en) * 1980-08-05 1982-05-23 Киевское Высшее Инженерное Радиотехническое Училище Противовоздушной Обороны Method and device for control of thyristorized m-phase ac voltage converter
US4536698A (en) * 1983-08-25 1985-08-20 Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky I Proektny Institut Po Ochikh Tke Tekhnologichesky Gazov, Stochnykh Vod I Ispolzovaniju Vtorichnykh Energoresursov Predpriyaty Chernoi Metallurgii Vnipichermetenergoochist Ka Method and apparatus for supplying voltage to high-ohmic dust electrostatic precipitator
SU1267384A2 (en) * 1985-06-27 1986-10-30 Азербайджанский Научно-Исследовательский Институт Энергетики Им.И.Г.Есьмана A.c.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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2821433C1 (en) * 2024-04-27 2024-06-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Variable voltage regulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4560917A (en) Static VAR generator having reduced harmonics
RU2711537C1 (en) Static reactive power compensator
RU2612621C2 (en) Alternating voltage regulator
RU2765226C1 (en) Ac voltage regulator
RU2673799C1 (en) Device for automatic compensation of current of single phase-to-earth fault
GB1523322A (en) Dc to ac inverter
RU2713739C1 (en) Ac voltage regulator
RU2752865C1 (en) Method for controlling transformer voltage under load
Ankushe et al. Multiple SVS system for voltage regulation by using direct self tuning regulator
RU2746124C1 (en) Voltage control method of transformer under load
RU2716139C1 (en) Single-phase alternating current multi-zone rectifier
RU2741336C1 (en) Device for transformer under load voltage control
RU2761173C1 (en) Device to control transformer voltage under load
SU1049874A1 (en) Voltage stabilizer
RU2702340C1 (en) Method of controlling voltage at transformer output
RU2761522C1 (en) Apparatus for controlling the voltage of a transformer under load
RU2658346C1 (en) Method of controlled shunt reactor commutation
Tabarov et al. Development of a device for voltage regulation in a high-voltage electrical network
Patil et al. Microcontroller based TBSC compensator with transient free switching for reactive power compensation
RU55222U1 (en) CAPACITOR CONTROL VOLTAGE CONTROL DEVICE
RU2680146C1 (en) Ac voltage regulator
Lozynskyi et al. Reduction of Phase Interactions in Control Processes of Arc Steel-Making Furnace–Power Supply System” Complex Electrical technological System
SU881713A1 (en) Ac voltage regulating device
RU2670269C1 (en) Reactor group switched by thyristors
RU49390U1 (en) UNINTERRUPTED POWER SUPPLY SYSTEM