Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму
Пристрої перетворювальної техніки з трансформаторно-ключовими виконавчими структурами (ТКВС) призначені для реалізації дуальних видів цілеспрямованої зміни величини вхідної напруги U₁ – регулювання та стабілізації вихідної напруги U₂ на будь-якому необхідному її рівні. Для зручності аналізу процесів...
Gespeichert in:
| Datum: | 2017 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електродинаміки НАН України
2017
|
| Schriftenreihe: | Технічна електродинаміка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158880 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму / К.О. Липківський, А.Г. Можаровський // Технічна електродинаміка. — 2017. — № 2. — С. 35-39. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-158880 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1588802025-02-09T13:47:17Z Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму Особенности реализации функции преобразования трансформаторно-ключeвой исполнительной структуры регулятора-стабилизатора напряжения переменного тока Implementation features of the transfer function of the transformerand- switches executive structure of the ac voltage regulator-stabilizer Липківський, К.О. Можаровський, А.Г. Перетворення параметрів електричної енергії Пристрої перетворювальної техніки з трансформаторно-ключовими виконавчими структурами (ТКВС) призначені для реалізації дуальних видів цілеспрямованої зміни величини вхідної напруги U₁ – регулювання та стабілізації вихідної напруги U₂ на будь-якому необхідному її рівні. Для зручності аналізу процесів, що відбуваються при цьому, введено визначення "поля перетворення" (ПП) – зони на площині U₁U₂, в межах якої знаходиться множина робочих точок перетворювача. Метою роботи є визначення особливостей формування ПП та масиву коефіцієнтів передачі дискретного перетворювача напруги змінного струму. Запропоновано розглядати поле перетворення як сукупність чарунків, у кожному з яких ТКВС діє як звичайний двохобвитковий трансформуючий елемент з притаманним йому коефіцієнтом передачі за напругою. Задачу вирішено в узагальненому вигляді при будь-яких діапазонах стабілізації та регулювання. Визначено залежності кількості коефіцієнтів передачі та їхніх значень від параметрів ПП та припустимої похибки встановлення необхідного значення напруги. Наведено приклади варіантів реконфігурації поля перетворення. Устройства преобразовательной техники с трансформаторно-ключевыми исполнительными структурами (ТКВС) предназначены для реализации дуальных видов целенаправленного изменения величины входного напряжения U₁ – регулирования и стабилизации выходного напряжения U₂ на любом необходимом ее уровне. Для удобства анализа процессов, происходящих при этом, введено определение "поле преобразования" (ПП) – зоны на плоскости U₁U₂, в пределах которой находится множество рабочих точек преобразователя. Целью работы является определение особенностей формирования ПП и массива коэффициентов передачи дискретного преобразователя напряжения переменного тока. Предложено рассматривать поле преобразования как совокупность ячеек, в каждой из которых ТКВС действует как обычный двухобмоточный трансформирующий элемент с присущим ему коэффициентом передачи по напряжению. Задачу решено в общем виде при любых диапазонах стабилизации и регулирования. Определены зависимости количества коэффициентов передачи и их значений от параметров ПП и допустимой погрешности установки требуемого значения напряжения. Приведены примеры вариантов реконфигурации поля преобразования. Devices of the converter equipment with transformer-and-switches executive structures (TSES) intended for implementation of dual types of purposeful changes in the magnitude of the input voltage U₁, regulation and stabilization of the output voltage U₂ at any required level. To facilitate the analysis of the processes occurring at the same time, it was introduced the definition of a zone on the U₁U₂ plane as "conversion field", within which there is a plurality of operating points of the converter. The aim of this work is to determine the characteristics of the formation of the conversion field and an array of transfer coefficients of the AC voltage discrete converter. It was proposed to consider the conversion field as a set of cells, in each of which the transformer-and-switches executive structure acts as a conventional two-winding transforming element with inherent voltage transmission coefficient. The problem has been solved in a general form in all ranges of the stabilization and regulation. Dependencies of the number of transfer coefficients and their values from the parameters of the conversion field and the allowable error of the desired voltage value have been determined. Examples of options for the reconfiguration of the conversion field have been presented. 2017 Article Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму / К.О. Липківський, А.Г. Можаровський // Технічна електродинаміка. — 2017. — № 2. — С. 35-39. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 1607-7970 DOI: https://doi.org/10.15407/techned2017.02.035 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158880 621.314 uk Технічна електродинаміка application/pdf Інститут електродинаміки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Перетворення параметрів електричної енергії Перетворення параметрів електричної енергії |
| spellingShingle |
Перетворення параметрів електричної енергії Перетворення параметрів електричної енергії Липківський, К.О. Можаровський, А.Г. Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму Технічна електродинаміка |
| description |
Пристрої перетворювальної техніки з трансформаторно-ключовими виконавчими структурами (ТКВС) призначені для реалізації дуальних видів цілеспрямованої зміни величини вхідної напруги U₁ – регулювання та стабілізації вихідної напруги U₂ на будь-якому необхідному її рівні. Для зручності аналізу процесів, що відбуваються при цьому, введено визначення "поля перетворення" (ПП) – зони на площині U₁U₂, в межах якої знаходиться множина робочих точок перетворювача. Метою роботи є визначення особливостей формування ПП та масиву коефіцієнтів передачі дискретного перетворювача напруги змінного струму. Запропоновано розглядати поле перетворення як сукупність чарунків, у кожному з яких ТКВС діє як звичайний двохобвитковий трансформуючий елемент з притаманним йому коефіцієнтом передачі за напругою. Задачу вирішено в узагальненому вигляді при будь-яких діапазонах стабілізації та регулювання. Визначено залежності кількості коефіцієнтів передачі та їхніх значень від параметрів ПП та припустимої похибки встановлення необхідного значення напруги. Наведено приклади варіантів реконфігурації поля перетворення. |
| format |
Article |
| author |
Липківський, К.О. Можаровський, А.Г. |
| author_facet |
Липківський, К.О. Можаровський, А.Г. |
| author_sort |
Липківський, К.О. |
| title |
Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму |
| title_short |
Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму |
| title_full |
Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму |
| title_fullStr |
Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму |
| title_full_unstemmed |
Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму |
| title_sort |
особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| publishDate |
2017 |
| topic_facet |
Перетворення параметрів електричної енергії |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158880 |
| citation_txt |
Особливості реалізації функції перетворення трансформаторно-ключової виконавчої структури регулятора-стабілізатора напруги змінного струму / К.О. Липківський, А.Г. Можаровський // Технічна електродинаміка. — 2017. — № 2. — С. 35-39. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| series |
Технічна електродинаміка |
| work_keys_str_mv |
AT lipkívsʹkijko osoblivostírealízacíífunkcííperetvorennâtransformatornoklûčovoívikonavčoístrukturiregulâtorastabílízatoranaprugizmínnogostrumu AT možarovsʹkijag osoblivostírealízacíífunkcííperetvorennâtransformatornoklûčovoívikonavčoístrukturiregulâtorastabílízatoranaprugizmínnogostrumu AT lipkívsʹkijko osobennostirealizaciifunkciipreobrazovaniâtransformatornoklûčevojispolnitelʹnojstrukturyregulâtorastabilizatoranaprâženiâperemennogotoka AT možarovsʹkijag osobennostirealizaciifunkciipreobrazovaniâtransformatornoklûčevojispolnitelʹnojstrukturyregulâtorastabilizatoranaprâženiâperemennogotoka AT lipkívsʹkijko implementationfeaturesofthetransferfunctionofthetransformerandswitchesexecutivestructureoftheacvoltageregulatorstabilizer AT možarovsʹkijag implementationfeaturesofthetransferfunctionofthetransformerandswitchesexecutivestructureoftheacvoltageregulatorstabilizer |
| first_indexed |
2025-11-26T10:21:17Z |
| last_indexed |
2025-11-26T10:21:17Z |
| _version_ |
1849847951822684160 |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 2 35
УДК 621.314
ОСОБЛИВОСТІ РЕАЛІЗАЦІЇ ФУНКЦІЇ ПЕРЕТВОРЕННЯ
ТРАНСФОРМАТОРНО-КЛЮЧОВОЇ ВИКОНАВЧОЇ СТРУКТУРИ
РЕГУЛЯТОРА-СТАБІЛІЗАТОРА НАПРУГИ ЗМІННОГО СТРУМУ
К.О. Липківський*, докт.техн.наук, А.Г. Можаровський**, канд.техн.наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна.
E-mail: lypkivskyk@ukr.net; AnatMozhrvsk@ukr.net
Пристрої перетворювальної техніки з трансформаторно-ключовими виконавчими структурами (ТКВС) при-
значені для реалізації дуальних видів цілеспрямованої зміни величини вхідної напруги U1 – регулювання та ста-
білізації вихідної напруги U2 на будь-якому необхідному її рівні. Для зручності аналізу процесів, що відбувають-
ся при цьому, введено визначення "поля перетворення" (ПП) – зони на площині U1U2, в межах якої знаходиться
множина робочих точок перетворювача. Метою роботи є визначення особливостей формування ПП та маси-
ву коефіцієнтів передачі дискретного перетворювача напруги змінного струму. Запропоновано розглядати
поле перетворення як сукупність чарунків, у кожному з яких ТКВС діє як звичайний двохобвитковий трансфор-
муючий елемент з притаманним йому коефіцієнтом передачі за напругою. Задачу вирішено в узагальненому
вигляді при будь-яких діапазонах стабілізації та регулювання. Визначено залежності кількості коефіцієнтів
передачі та їхніх значень від параметрів ПП та припустимої похибки встановлення необхідного значення на-
пруги. Наведено приклади варіантів реконфігурації поля перетворення. Бібл. 10, рис. 5.
Ключові слова: трансформаторно-ключова виконавча структура, tap chanching, tap switching, коефіцієнт пере-
дачі, регулятор, стабілізатор, поле перетворення, реконфігурація.
Цілеспрямовану зміну величини напруги без спотворення її форми та генерації будь-яких гар-
монік у мережу живлення доцільно реалізовувати високоефективними пристроями перетворювальної
техніки з трансформаторно-ключовими виконавчими структурами – ТКВС [2]. Неодмінною складо-
вою цих структур є трансформуючі елементи (ТЕ) з секціонуванням обвиток (так звані tap chanching
[5, 7, 10], tap switching [8, 9] або smart transformers [6]), комутацією яких за допомогою напівпровідни-
кових ключових елементів (КЕ) змінного струму [3] з дискретно-разовим керуванням [4] досягається
у визначені моменти необхідна зміна коефіцієнта передачі ТКВС за напругою – 12 UUK = .
На основі ТКВС будуються пристрої дуальних видів функціонального перетворення напруги –
або її регулювання при незмінній напрузі живлення, або її стабілізації при можливій зміні вхідної на-
пруги у певних межах. Зрозуміло, що внаслідок дискретності керування ці перетворення відбувають-
ся з припустимою відносною похибкою δ ( )( )нminmax UUU 222 −=δ , яка задається на етапі проекту-
вання пристрою.
Розрахунок та виконання секціонованих трансформуючих елементів (трансформаторів, авто-
трансформаторів, вольтододавчих трансформаторів або їхньої комбінації) для різних видів перетво-
рення мають свої особливості, які необхідно до того ж врахувати в процесі створення певного "уні-
версального" перетворювача рівня напруги – "регулятора-стабілізатора". Крім того, такий пристрій
зможе реалізовувати більш складні види перетворення, а саме – регулювання, в разі потреби, рівня
напруги, що стабілізується, або виконання необхідного регулювання вихідної
напруги при можливих відхиленнях напруги живлення.
Як було доведено раніше (зокрема, у [1]), доцільним рішенням є варіант
побудови такого перетворювача з єдиним автотрансформатором (АТ) та двома
комутаторами Км1 та Км2 з ( )21 NN + напівпровідниковими ключовими еле-
ментами, що розміщені, відповідно, у первинному та вторинному колі ТКВС
(рис. 1). Передбачалося, що вхідний комутатор Км1 повинен реагувати на змі-
ну вхідної напруги і реалізовувати стабілізацію вхідної напруги, а вихідний
Км2 – її регулювання [1]. Подальші дослідження дозволили при тій самій кіль-
кості можливих станів J=N1×N2 запропонувати таке алгоритмічне рішення
© Липківський К.О., Можаровський А.Г., 2017
*ORCID ID http://orcid.org/0000-0002-3292-1360; ** http://orcid.org/0000-0001-9801-2728
Рис. 1
36 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 2
36
процесу перетворення (при коригуванні закону секціонування обвиток), за яким ключі обох комута-
торів формують коефіцієнти передачі за напругою з єдиної множини Kj ( )J,j 1= , члени якої обира-
ються за законом геометричної прогресії Kj= jK −⋅ 11 γ , де K1= maxK ( )JmaxminJ KKK −⋅== 1γ , а
γ= ( ) ( )δδ −+ 11 [2]. Тобто ключові елементи обох комутаторів не "спеціалізовані", а беруть участь у
всіх видах перетворення напруги.
Задля наочності представлення процесів цілеспрямованої зміни вихідної напруги у пристроях
цього типу було введено термін "поля перетворення" (ПП) – зони на площині координат U1U2, у ме-
жах якої може знаходитися робоча точка на одній із залежностей вихідної напруги від значення вхід-
ної напруги та завдання регулювання. ПП має у загальному випадку форму прямокутника, обмежено-
го по горизонталі заданими мінімальними UПП1min та максимальними UПП1max значеннями вхідної на-
пруги, нормованими за номінальною її величиною Uн (відповідно μ= нmaxПП UU1 та
ρ= нmaxПП UU1 ), а по вертикалі – бажаними відносними значеннями мінімальної та максимальної
вихідної напруги (М= нminПП UU2 та R= нmaxПП UU2 ). На рис. 2 крім ПП представлено також від-
різки променів, що виходять з нульового значення осей координат, нахили яких відповідають J зна-
ченням коефіцієнтів передачі за напругою, зокрема K1=tgα, KJ=tgβ.
Рис. 2 Рис. 3
Мета роботи – визначення особливостей формування поля перетворення та масиву коефіцієнтів
передачі трансформаторно-ключової виконавчої структури дискретного стабілізатора напруги змін-
ного струму з плавним регулюванням рівня напруги, що стабілізується.
Зображене у збільшеному масштабі на рис. 3 поле перетворення для зручності аналізу поділене
на Q піддіапазонів стабілізації та F піддіапазонів (рівнів) регулювання, що попарно межують між со-
бою (тобто найменша та найбільша можливі напруги f-го рівня співпадають, відповідно з найбільшою
напругою (f+1)-го рівня та найменшою напругою (f–1)-го рівня). Ще раз наголосимо, що крім вказа-
них F рівнів стабілізації, які названі нами "базовими" (розрахунковими), є можливість стабілізувати
напругу з тією самою похибкою δ на будь-якому іншому рівні, який можна змінювати плавно попри
власне дискретний принцип регулювання.
Таким чином, ПП поділяється на Q×F окремих чарунків, у кожному з яких ТКВС діє як звичай-
ний двохобвитковий трансформатор з відповідним коефіцієнтом передачі. Нумеруючи (для зручності
дослідження) зазначені чарунки, логічним було б обрати за перший чарунок з найбільшим коефіцієн-
том передачі K1=Kmax (для нього f=1, q=1), а за останній – чарунок з найменшим коефіцієнтом переда-
чі – Kq=Kmin (для нього f=F, q=Q). При цьому множина нетотожних коефіцієнтів передачі, необхідних
для виконання всіх функціональних перетворень у межах ПП, дорівнюватиме J=F+Q–1. (Зауважимо,
що ці чарунки не є тотожними – їхня ширина збільшується у γ разів з кожним кроком зростання па-
раметра q, а висота, навпаки, зменшується у γ разів з кожним кроком зростання f. Тобто при q=1 та
f=F маємо найменший за площею чарунок, а при q=Q та f=1 – найбільший).
U*1
U*2
μ ρM
R
K1=tgα
KJ=tgβα β
K1
KJ
f q 1 2 QQ-1q
1
2
f0
F
μ ρ
M
R
Kf
K1 K2 Kq KQ
KF
KF+1 KF+Q KF+Q-1
KQ-1
KQ
KJ
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 2 37
Слід підкреслити, що ТКВС має один і той самий коефіцієнт передачі Kj, одну й ту саму конфі-
гурацію та одну й ту саму пару працюючих КЕ у всіх fq чарунках, у яких (f+q)=j+1. Наприклад, якщо
j=3, то це чарунки, для яких f=1, q=3 або f=2, q=2 або f=3, q=1.
На рис. 3 через f0 позначено рівень, що відповідає номінальній напрузі Uн, по якій нормуються
всі напруги у ТКВС. У загальному випадку положення f0 у множині ( )F,f 1 визначається розташу-
ванням поля перетворення на площині U1U2.
Поле перетворення характеризується наступними залежностями між введеними коефіцієнтами
R=MγF, ρ=μγQ, через які знаходять коефіцієнти передачі K1= μγR , Kj= jR μγ , KJ= ργM . Залежності
цих коефіцієнтів тільки від γ та j визначаються розміщенням f0 у множині ( )F,f 1 , оскільки
R= δγ +−10f = ( ) ( )1110 +−+− γγγ f . Так, якщо регулювання рівня напруги, що стабілізується, відбува-
ється тільки у бік зниження, тобто f0=1, то R= ( )12 +γγ , а якщо тільки у бік збільшення, то
R= ( ) ( )111 +−+− γγγ F . Частка найбільшого і найменшого коефіцієнтів передачі, навпаки, не зале-
жить від значення f0 і дорівнює JKK1 = 2μγρ MR . Згідно з задекларованим законом зміни коефіціє-
нтів передачі JKK1 =γJ–1, маємо 2μγρ MR = γJ–1, звідки знаходимо, що кількість коефіцієнтів пере-
дачі J (нагадаємо J=N1×N2), яка забезпечує підтримання у полі перетворення з параметрами R, M, ρ, μ
необхідної напруги з похибкою ±δ, дорівнює
J= ( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]δδδμδρ −++− 1111 lnMRln = ( ) ( ) ( )[ ]δδμρ −+ 11lnMRln –1.
Якщо значення J задається, наприклад, наявними N1 та N2, то можна знайти величину похибки
за тих самих параметрів поля перетворення
δ= ( ) ( )11 11 +− ++ JJ MRMR μρμρ .
Ці міркування щодо особливостей формування множини коефіцієнтів передачі та поля пере-
творення дозволяють перейти до питання можливості його реконфігурації.
Розглянемо конкретний випадок ТКВС – АТ з трьома КЕ у первинному комутаторі Kм1 (V1,
V2, V3) та трьома КЕ (V4, V5, V6) у вторинному Км2 (тобто N1=N2=3, J=3×3=9) при регулюванні рів-
ня напруги, що стабілізується, у бік зменшення від номінального значення (f0=1). Припустимо, що
діапазони зміни вхідної та вихідної напруг майже не відрізняються. Оберемо ПП з параметрами R, M,
ρ, μ й однаковими значеннями Q та F. З виразу J=F+Q–1 знаходимо F=Q=5 (див. рис. 4, на якому
штриховою лінією позначено нормовану номінальну напругу ( *нU =1)). Перший (найбільший) коефі-
цієнт передачі К1 реалізується при ввімкненні ключів V1 та V6, другий К2 – ключів V1 та V5, К3 – V1
та V4, К4 – V2 та V6, К5 – V2 та V5, К6 – V2 та V4, К7 – V3 та V6, К8 – V3 та V5, К9 – V3 та V4.
Для цього ТКВС можна (за необхідності) змінити форму ПП шляхом відповідного коригування
співвідношення Q та F при незмінній їхній сумі (тобто за тієї самої кількості тих самих коефіцієнтів
передачі й тих самих співвідношеннях витків секцій АТ).
Якщо, наприклад, виникає необхідність стабілізації у більш широкому діапазоні зміни вхідної
напруги, це можна зробити шляхом збільшення ρ до
ρ'=ργ (при цьому Q=6) за рахунок звуження діапазону
регулювання рівня вихідної напруги шляхом підви-
щення M до M' (при цьому F=4).
Аналогічно можна збільшити діапазон регулю-
вання рівня вихідної напруги шляхом зменшення M до
M"= γM (при цьому F=6) за рахунок зменшення діа-
пазону можливої зміни вхідної напруги шляхом змен-
шення ρ до ρ"= γρ (при цьому Q=4).
Як видно, в обох випадках зберігається співвід-
ношення μρ MR = μρ 'M'R = μρ "M"R , що підтверд-
жує задекларовану вище незмінність при цих проце-
дурах кількості і значень коефіцієнтів передачі та по-
хибки встановлення напруги.
Рис. 4
1 2 3 4 5 6
K9
K8
K7
K6
K5K4K3K2K1
f
q
μ
ρ
ρ'
ρ"
M
M '
M "
R
1
2
3
4
5
6
38 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 2
38
Якщо у подібному ТКВС з J=9 виникає необхідність
реконфігурації ПП (див. рис. 5) внаслідок, наприклад, мож-
ливості зменшення діапазону регулювання вихідної напруги
(збільшення М до М'=γМ) при тому самому діапазоні зміни
вхідної напруги (те ж саме ρ), то похибка стабілізації дещо
зменшиться δ'= ( ) ( )11 22 +− ++ JJ MRMR μρμρ <δ, що при-
зведе до необхідності повного перерахунку коефіцієнтів пе-
редачі та відповідно виткових співвідношень секцій обвитки
автотрансформатора.
Можливі й варіанти простого переміщення ПП у пло-
щині U1U2 без його реконфігурації. Проте, якщо вони по-
в’язані з обраною спочатку множиною коефіцієнтів передачі, то ці переміщення завжди будуть від-
буватися вздовж похилих ліній (променів), які їх визначають. Наприклад, якщо у ПП (рис. 4) понизи-
ти М до М"= γM , а найвищий рівень напруги з R до R"= γR , то треба зменшити у γ разів ρ (до
ρ"= γρ ) та μ (до μ"= γμ ). При цьому '"M"'R μρ = μρ MR , тобто похибка регулювання залишиться
такою самою, як до переміщення.
Отримані результати, які ще раз свідчать про багатоваріантність побудови трансформаторно-
ключових виконавчих структур, дозволять цілеспрямовано підходити до розрахунку трансформуючо-
го елемента у ТКВС перетворювачів напруги змінного струму.
Висновки. Поле перетворення на площині U1U2, в якому відбувається регулювання або стабілі-
зація напруги на потрібному рівні, доцільно розглядати як сукупність нетотожних чарунків, у кожно-
му з яких ТКВС перетворювача напруги змінного струму діє як звичайний двохобвитковий трансфор-
муючий елемент з певним коефіцієнтом передачі. Можливість реконфігурації поля перетворення, в
разі необхідності, є багатоваріантною.
1. Липківський К.О. Особливості регулювання рівня напруги, що стабілізується, за допомогою перетворю-
вача з трансформаторно-ключовою виконавчою структурою // Техн. електродинаміка. – 2012. – № 1. – С. 23–26.
2. Липковский К.А. Трансформаторно-ключевые исполнительные структуры преобразователей перемен-
ного напряжения. – Киев: Наук. думка, 1983. – 216 с.
3. Халіков В.А. Огляд стану та можливостей поліпшення організації комутаційних процесів у силових
трансформаторно-ключових вузлах // Техн. електродинаміка. – 2012. – № 5. – C. 28–37.
4. Bimal, K. Bose. Power Electronics – Why the Field is so Exciting // IEEE Power Electronics Society Newslet-
ter Fourth Quarter. – 2007. – Vol. 19. – No 4. – Pp. 11–20.
5. Huang M. Research on the Differential Protection Algorithm of Multi-Tap Special Transformer // Journal of
Power and Energy Engineering. – 2014. – Vol. 2. – No 9. – Pp. 98–105.
6. Willems W. Development of a smart transformer to control the power exchange of a microgrid // IEEE PES
ISGT Europe 2013. – 2013. – Pp. 1–5.
7. Peter Hammond. Hybrid tap-changing transformer with full range of control and high resolution. Patent US
6472851 B2, G05F1/147, 29.10.2002.
8. James W. Kronberg. Digitally-controlled AC voltage stabilizer. Patent US 6417651 B1, G05F1/14, 2002.
9. Electronic Tap Switching Voltage Regulator. Available at: http://www.ustpower.com/comparing-automatic-
voltage-regulation-technologies/avr-guide-electronic-tap-switching-voltage-regulator/ (accessed 07.12.2016).
10. Engineering articles. Tap chanching transformers. Available at: http://top10electrical.blogspot.com/ (accessed
07.12.2016).
УДК 621.314
ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНО-
КЛЮЧEВОЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ РЕГУЛЯТОРА-СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
К.А. Липковский, докт.техн.наук, А.Г. Можаровский, канд.техн.наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев, 03057, Украина.
E-mail: lypkivskyk@ukr.net; AnatMozhrvsk@ukr.net
Устройства преобразовательной техники с трансформаторно-ключевыми исполнительными структурами
(ТКВС) предназначены для реализации дуальных видов целенаправленного изменения величины входного напря-
жения U1 – регулирования и стабилизации выходного напряжения U2 на любом необходимом ее уровне. Для
Рис. 5
1
2
3
4
1 2 3 4 5 6f
q
K1 K2 K3 K4 K5 K6
K7
K8
K9
μ ρ
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2017. № 2 39
удобства анализа процессов, происходящих при этом, введено определение "поле преобразования" (ПП) – зоны
на плоскости U1U2, в пределах которой находится множество рабочих точек преобразователя. Целью рабо-
ты является определение особенностей формирования ПП и массива коэффициентов передачи дискретного
преобразователя напряжения переменного тока. Предложено рассматривать поле преобразования как сово-
купность ячеек, в каждой из которых ТКВС действует как обычный двухобмоточный трансформирующий
элемент с присущим ему коэффициентом передачи по напряжению. Задачу решено в общем виде при любых
диапазонах стабилизации и регулирования. Определены зависимости количества коэффициентов передачи и их
значений от параметров ПП и допустимой погрешности установки требуемого значения напряжения. Приве-
дены примеры вариантов реконфигурации поля преобразования. Библ. 10, рис. 5.
Ключевые слова: трансформаторно-ключевая исполнительная структура, tap chanching, tap switching, коэффи-
циент передачи, регулятор, стабилизатор, поле преобразования, реконфигурация.
IMPLEMENTATION FEATURES OF THE TRANSFER FUNCTION OF THE TRANSFORMER-
AND-SWITCHES EXECUTIVE STRUCTURE OF THE AC VOLTAGE REGULATOR-STABILIZER
K.O. Lypkivskyi, A.G. Mozharovskyi
Institute of Electrodynamics National Academy of Sciences of Ukraine
рr. Peremohy, 56, Kyiv, 03057, Ukraine. e-mail: lypkivskyk@ukr.net; AnatMozhrvsk@ukr.net
Devices of the converter equipment with transformer-and-switches executive structures (TSES) intended for implemen-
tation of dual types of purposeful changes in the magnitude of the input voltage U1, regulation and stabilization of the
output voltage U2 at any required level. To facilitate the analysis of the processes occurring at the same time, it was
introduced the definition of a zone on the U1U2 plane as "conversion field", within which there is a plurality of operat-
ing points of the converter. The aim of this work is to determine the characteristics of the formation of the conversion
field and an array of transfer coefficients of the AC voltage discrete converter. It was proposed to consider the conver-
sion field as a set of cells, in each of which the transformer-and-switches executive structure acts as a conventional
two-winding transforming element with inherent voltage transmission coefficient. The problem has been solved in a
general form in all ranges of the stabilization and regulation. Dependencies of the number of transfer coefficients and
their values from the parameters of the conversion field and the allowable error of the desired voltage value have been
determined. Examples of options for the reconfiguration of the conversion field have been presented.
References 10, figures 5.
Key words: transformer-and-switches executive structure, tap chanching, tap switching, transfer factor, regulator, stabi-
lizer, converting field, reconfiguration.
1. Lypkivskyi K.O. Features of regulation of stabilized voltage level by means of converter with transformer-
and-switches executive structure // Tekhnichna Elektrodynamika. – 2012. – No 1. – Pp. 23–26. (Ukr)
2. Lypkivskyi K.O. Transformer-and-Switches Executive Structures of Alternating Current Voltage Converters.
– Kiev: Naukova Dumka, 1983. – 216 p. (Rus)
3. Khalikov V.А. Review of the status and opportunities to improve the organization of switching processes in
the power transformer and the switches nodes // Tekhnichna Elektrodynamika. – 2012. – No 5. – Pp. 28–37. (Ukr)
4. Bimal, K. Bose. Power Electronics – Why the Field is so Exciting // IEEE Power Electronics Society News-
letter Fourth Quarter. – 2007. – Vol. 19. – No 4. – Pp. 11–20.
5. Huang M. Research on the Differential Protection Algorithm of Multi-Tap Special Transformer // Journal of
Power and Energy Engineering. – 2014. – Vol. 2. – No 9. – Pp. 98–105.
6. Willems W. Development of a smart transformer to control the power exchange of a microgrid // IEEE PES
ISGT Europe 2013. – 2013. – Pp. 1–5.
7. Peter Hammond. Hybrid tap-changing transformer with full range of control and high resolution. Patent US
6472851 B2, G05F1/147, 29.10.2002.
8. James W. Kronberg. Digitally-controlled AC voltage stabilizer. Patent US 6417651 B1, G05F1/14, 2002.
9. Electronic Tap Switching Voltage Regulator. Available at: http://www.ustpower.com/comparing-automatic-
voltage-regulation-technologies/avr-guide-electronic-tap-switching-voltage-regulator/ (accessed 07.12.2016).
10. Engineering articles. Tap chanching transformers. Available at: http://top10electrical.blogspot.com/ (ac-
cessed 07.12.2016).
Надійшла 09.12.2016
Остаточний варіант 12.12.2016
|