РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК H02M5/293 

Предлагаемое изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким. Такой регулятор может быть использован как стабилизатор трехфазного переменного напряжения, безтрансформаторное устройство повышения переменного напряжения, регулируемый источник стабильного переменного напряжения и как устройство плавного пуска асинхронных двигателей.

Известен регулятор переменного напряжения, содержащий в каждой фазе последовательно включенные входной LC-фильтр, входной ключ, выполненный в виде встречно-параллельного соединения вентиля с полным управлением и диода, реактор выходного фильтра, а также выходной ключ, подсоединенный к точке соединения входного ключа и реактора выходного фильтра (Пат. 2122274 C1 RU, МПК H02M 5/22. Регулятор трехфазного напряжения).

Однако указанный регулятор имеет большое количество реактивных элементов и ключей.

Кроме того, известен регулятор переменного напряжения (Z. Peng, L. Chen, F. Zhang. Simple Topologies of PWM AC-AC Converters, 1540-7985/03$17.00 ©2003 IEEE, P.10-13), взятый за прототип, содержащий в каждой фазе реакторы, включенные последовательно с источником питания, накопительные конденсаторы, включенные параллельно нагрузке, два трехфазных диодных выпрямительных моста, первый из которых выводами переменного тока подключен ко вторым выводам нагрузки, а второй - к точкам соединения реакторов с первыми выводами нагрузки, а также два транзистора, которые по одному подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока диодных выпрямительных мостов.

Однако этот регулятор способен только повышать напряжение, то есть имеет ограниченный диапазон регулирования напряжения.

Задачей предлагаемого изобретения является создание регулятора переменного напряжения с широким диапазоном регулирования.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом регуляторе переменного напряжения введены дополнительные конденсаторы, включенные последовательно между точками соединения реакторов с первыми выводами нагрузки и выводами переменного тока второго трехфазного диодного выпрямительного моста.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого регулятора переменного напряжения. На фиг.2 приведены временные диаграммы токов и напряжений (при уменьшенной частоте коммутации для ясности диаграмм).

Предлагаемый регулятор переменного напряжения (фиг.1) содержит в каждой фазе реакторы 1, включенные последовательно с фазами A, B, C источника питания, накопительные конденсаторы 2, включенные параллельно каждой фазе a, b, c нагрузки 3, два трехфазных диодных выпрямительных моста 4, 5, первый из которых выводами переменного тока подключен ко вторым выводам нагрузки, а второй - к выводам дополнительных конденсаторов 6, которые другими выводами подключены к точкам соединения реакторов с первыми выводами нагрузки, а также два транзистора 7, 8, которые подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока соответствующих диодных выпрямительных мостов 4, 5, соответственно.

На временных диаграммах токов и напряжений (фиг.2) показаны: a) входной ток i_A и напряжение u_A фазы А, б) импульсы, подаваемые на транзистор 8, в) выходной ток i_a и напряжение u_a нагрузки.

Регулятор (фиг.1) работает следующим образом. Высокочастотные импульсы (фиг.2б), подаваемые на транзисторы 7 и 8, поочередно включают их, тем самым замыкая и разрывая нулевые точки трехфазных звезд цепи нагрузки и цепи, содержащей дополнительные конденсаторы 6. При замыкании транзистора 8 последовательно с источником питания оказываются включенными реакторы 1 и дополнительные конденсаторы 6. При замыкании транзистора 7 происходит обмен энергией реакторов 1 и источника питания с накопительными конденсаторами 2 и фазами нагрузки 3, приводящий к изменению напряжения на нагрузке. На интервале проводящего состояния транзистора 8 противо-ЭДС дополнительных конденсаторов 6 уменьшает напряжение на реакторах 1, ограничивая рост тока и регулируя длительности проводящего состояния транзистора 8, можно влиять на величину тока в реакторах 1, то есть на энергию, поступающую от реакторов 1 и источника в конденсаторы 2 и фазы нагрузки 3.

Таким образом, предлагаемый регулятор дает возможность повышать и понижать выходное напряжение. Повышение напряжения обеспечивается за счет ″накачки″ во входных реакторах токов, больших, чем требует цепь нагрузки во время подключения дополнительных конденсаторов к ним с последующей отдачей этого избытка энергии в конденсаторы, соединенные параллельно нагрузке. Понижение напряжения обеспечивается как обычно его широтно-импульсным регулированием. В целом, это позволяет регулировать напряжение как вверх, так и вниз от напряжения входа, т.е. в широком диапазоне.

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного неременного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким. Технический результат заключается в создании регулятора переменного напряжения с широким диапазоном регулирования. Для этого предлагаемый регулятор переменного напряжения содержит в каждой фазе реакторы, включенные последовательно с источником питания, накопительные конденсаторы, включенные параллельно нагрузке, два трехфазных диодных выпрямительных моста, первый из которых выводами переменного тока подключен ко вторым выводам нагрузки, а второй - к выводам дополнительных конденсаторов, которые другими выводами подключены к точкам соединения реакторов с первыми выводами нагрузки, а также два транзистора, которые по одному подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока диодных выпрямительных мостов. 2 ил.

Регулятор переменного напряжения, содержащий в каждой фазе реакторы, включенные последовательно с источником питания, накопительные конденсаторы, включенные параллельно нагрузке, два трехфазных диодных выпрямительных моста, первый из которых выводами переменного тока подключен ко вторым выводам нагрузки, два транзистора, которые подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока соответствующих диодных выпрямительных мостов, отличающийся тем, что введены дополнительные конденсаторы, которые включены последовательно между точкам соединения реакторов с первыми выводами нагрузки и выводами переменного тока второго трехфазного диодного выпрямительного моста.