Однофазный регулятор переменного напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M5/257 G05F1/20 H02P13/16 

Изобретение относится к устройствам силовой преобразовательной техники и промышленной электроники, используемым для решения задач стабилизации, регулирования симметрирования и коммутации переменных токов и напряжений.

Известно устройство для регулирования переменного однофазного напряжения импульсным способом, содержащее конденсатор и дроссель искусственной коммутации, зарядные и гасящие тиристоры 1.

Недостатками такого устройства являются ограниченная область применения и низкий КПД.

Наиболее близок к предлагаемому однофазный регулятор переменного напряжения, содержащий два тйристорных регулирующих ключа, каждый из которых включен между соответствующими входными и выходными выводами, первый выпрямительный мост, выполненный на диодах, вход которого соединен с цепью нагрузки, а параллельно его входу включен тиристор, второй выпрямительный мост, вход которого через дроссель соединен с входными выводами для подключения питающей сети, а выход - с LC-фильтром, два зарядйых и один коммутирующий тиристоры, блок управления тиристорами и цепочку искусственной коммутации, состоящую из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, причем первый зарядный тиристор включен в прямом направлении между общей точкой соединения дросселя и конденсатора фильтра и

свободным выводом одной обкладки КОН-.

денсатора цепочки искусственной коммутации, свободный конец дросселя которой соединен с анодной группой диодов первого выпрямительного моста, второй зарядный тиристор анодом соединен с катодной груп-. пой диодов первого выпрямительного моста, а катодом с анодной группой вентилей второго выпрямительного моста и катодом коммутирующего тиристора, анод которого соединен с катодом первого зарядного тиристора 2.

В-данном устройстве отключение нагрузки от сети питания производится путем принудительного гащения силовых тиристоров, входящих в состав двух вентильных ключей, включенных последовательно в цепь питания нагрузки. При этом импульс тока коммутации протекает одновременно по двум параллельным цепям, включающим последовательно соединенные диод выпрямительного адоста, один из встречно-параллеяьно соединенных силовых тиристоров и один из диодов диодного моста. В результате этого осуществляется выключение одного силового тиристора вентильного ключа, для которого ток разряда коммутирующего конденсатора является встречным. Тиристоры силовых вентильных ключей, для которых ток разряда коммутирующего конденсатора является прямым, ведут его одновременно с гасящим

тиристором до окончания перезаряда коммутирующего конденсатора, после чего все силовые и гасящие тиристоры выключаются. Цепь нагрузки оказывается отключенной 5 от сети и закороченной шунтирующим вентильным к тючом. При следующем отпирании зарядных тиристоров и тиристоров силовых вентильных ключей происходит запирание тиристора, входящего в состав щунтирующего вентильного ключа, и нагрузка вновь подключается к питающей сети. Протекание импульса тока коммутации одновременно по двум параллельным цепям приводит к необходимости завышать установленную мощность элементов цепи искусственной коммутации, чтобы добиться требуемой амплитуды тока коммутации в каждой из ветви. Это приводит к увеличению установленной мощности всего устройства и снижению его КПД.

Цель изобретения - снижение установ0 ленной мощности, а также повышение КПД регулятора путем сокращения числа элементов и параллельных ветвей, по которым одновременно протекает импульс тока коммутации.

Поставленная цель достигается тем, что 5 в однофазном регуляторе переменного напряжения, содержащем два тйристорных регулирующих ключа, каждый из которых включен между соответствующими входным и выходным выводами, первый выпрямительный мост, выполненный на диодах, вход которого соединен с цепью нагрузки, а парал лельно его входу включен тиристор, второй выпрямительный мост, вход которого через дроссель соединен с входными выводами для подключения питающей сети, а выход - с LC-фильтром, два зарядных и один коммутирующий тиристоры, блок управления тиристорами и цепочку искусственной коммутации, состоящую из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, причем первый зарядный тиристор включен в прямом направлении между общей точкой соединения дросселя и конденсатора фильтра и свободным выводом одной обкладки кон. денсатора цепочки искусственной коммутации, свободный конец дросселя которой соединен с анодной группой диодов первого выпрямительного моста, второй зарядный тиристор анодом соединен с катодной группой диодов первого выпрямительного моста, а катодом - с анодной группой вентилей второго выпрямительного моста и катодом коммутирующего тиристора, анод которого соединен с катодом первого зарядного тиристора, в качестве вентилей анодной группы второго выпрямительного моста использованы тиристоры и дополнительно введены датчик направления тока и блок логики, причем датчик направления тока включен между одним из входных выводов и соответствующим тиристорным регулируюп1им клюМо.м, его выход сосдинср) с одним входо блока логики, другой вход которого соединен с выходами блока управления, а выход - с управляющими электродами тиристоров анодной группы второго выпрямительного моста. На фиг. I приведена схема устройства; на фиг. 2 - эпюры импульсов, действующих на выходах блока управления (Ui и Uj), датчика тока (Uj), блока логики (U, U), последовательности импульсов, формируемых на выходе блока логики, на эпюре помечены цифрами в скобках, указывающими номера коммутирующих тиристоров, на которые они поступают; на фиг. 3 - эпюры напряжений питающей сети (Ug) и нагрузки (Ua), поясняющие принцип работы регулятора. Регулятор однофазного переменного напряжения содержит силовую цепь, включающую демпфирующий дроссель I, силовые регулирующие ключи, составленные из встречно-параллельно соединеннь1х тиристоров 2, 3 и 4, 5 и включенных последовательно между соответствующими входным и выходным выводами, к которым подключаются сеть питания и нагрузка соответственно, 11 унтирующий вентильный ключ, включающий диодный выпрямительный мост 6, выводы переменного тока которого соединены с выходными выводами, и тиристор 7, замыкающий выводы постоянного тока Диодного моста 6, цепь коммутации, включающую коммутирующий тиристор 8 и два зарядных тиристора 9 и 10, коммутирующую цепочку, состоящую из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора Ц и коммутирующего дросселя 12, выпрямительный мост со сглаживающим фильт ром 13, анодная группа ве(Пилей которого составлена из тиристоров 14 и 15. Выводы переменного тока выпрямительного моста подключены к сети питания, а выводы постоянного тока через сглаживающий фильтр к аноду зарядного тиристора 9 и общей точке соединения катодов коммутирующего тиристора 8 и зарядного тиристора 10. Последовательно в цепь нагрузки введен датчик 16 направления тока, выход которого соединен с управляющим входом блока 17 логики, через который управляющие электроды тиристоров 14 и 15 дополнительно связаны с выходом блока 18 управления, соединенного с управляющими электродами всех тиристоров. Устройство работает следующим образом. Управляющие импульсы гюдаются одновременно на тиристоры силовых вентильных ключей 2--5 и зарядные тиристоры 9 и 10. К нагрузке при этом прикладываются напряжение сети через отпертые тиристоры 2, 5 или 3, 4. Коммутирующий конденсатор И заряжается от источника постоянного напряжения (выпрямительный мост со сглаживающим фильтром 13) через зарядные Тиристоры 9 и 10, дроссель 12 и диодный мост б. Приобретая полярность, указанную на фиг. 1 без скобок. Принудительная избирательная коммутация силовых тиристоров осуществляется при включении коммутирующего тиристора 8 импульсом управления Uj (фиг. 2) и одного моста 13 U4 или Ug. Одновременно подаются импульсы управления на тиристор 7 шунтирующего вентильного ключа 6 и силовые тиристоры 2-5. Для принудительной коммутации тиристоров 3 (или 5) к нему в обратном направлении прикладывается запирающее напряжение через коммутирующий тиристор 8 и тиристор 14 (или 15) анодной группывентилей выпрямительного моста 13. После коммутации цепь нагрузки шунтируется силовым ключом, содержащим диодный мост 6 и тиристор 7. При включении тиристоров 8 и 14 (или 15) конденсатор 11 перезаряжается через выпрямительный и диодный мосты. приобретая полярность, показанную на фиг. 1 в скобках. Для принудительной коммутации шунтирующего диодный мост 6 тиристора 7 к нему в обратном направлении прикладывается запирающее напряжение через зарядные тиристоры 9 и 10. Избирательная коммутация силовых тиристоров 3 (или 5) обеспечивается с помощью датчика тока 16 и блока 17 логики, которые дают разрешение на включение нужных тиристоров анодной группы вентилей выпрямительного моста 13. Включение тиристоров 2--5, так же как и тиристора 7, происходит периодически через равные отрезки времени, определяемые частотой коммутации. Принудительная коммутация силового тиристора происходит путем приложения к нему запирающего напряжения через соответствующие тиристоры следующим образом. Пусть, например, в проводящем состоянии Е1аходятся тиристоры 2 и 5 (или 3 и 4), тогда включаются тиристоры 8 и 15 (или 8 и 14) и тиристор 7. При этом Г1ротекает импульс тока, заряженный до полярности. указаиной на фиг. 1 без скобок, через тирлсторы 8 и 15 (или 14), диод катодной группы вентилей диодного моста 6, тиристор 7, дроссель 12. Этот процесс приводит к перезаряду кондеисатора 11 до полярности. указанной на фиг. I в скобках. Очередность включения тиристороь поясняется эпюрами импульсов управления тиристоров, которые приведены на фиг. 2. При включении силовых ключей нагрузка подключается к питающей сети, а при их -выключении она отключается от сети и пJyнтиpyeтcя через шунтирующий ключ. В результате таких переключений, происходящих периодически, с частотой коммутации, а также путем регулирования относительной длительности включенного состоякия силовых ключей производится регулирование переменного напряжения на выходе .устройства. 5«

Использование изобретения позволяетв 1,5 раза и одновременно повысить КПД

снизить массогабаритные показатели эле-регулятора путем снижения потерь в вентиментов коммутирующей цепочки примернолях цепи коммутации.

1064395

ОДНОФАЗНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий два тиристорных регулирующих ключа, каждый из которых включен между соответствующими входным и выходным выводами, первый выпрямительный мост, выполненный на диодах, вход которого соединен с цепью нагрузки, а параллельно его входу включен тиристор, второй выпрямительный мост, вход которого через дроссель соединен с входными выводами для подключения питающей сети, а выход - с LC-фильтром, два зарядных и один коммутирующий тиристоры, блок управления тиристорами и цепочку искусственной когмутации, состоящую из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, причем первый заряд.ный тиристор включен в прямом направле, а НИИ между общей точкой соединения дросселя и Ынденсатора фильтра и свободным выводом одной обкладки конденсатора цепочки искусственной коммутации, свободный конец дросселя которой соединен с анодной группой диодов первого выпрямительного моста, второй зарядный тнристор анодом соединен с катодной группой диодов первого выпрямительного моста, а катодом - с анодной группой вентилей второго выпрямительного моста и катодом коммутирующего тиристора, анод которого соединен с катодом первого зарядного тиристора, отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощности и повышения КПД, в качестве вентилей анодной группы второго выпрямительного моста использованы тиристоры и дополнительно введены датчик направления тока и блок логики, причем датчик направления тока включен между одним из входных выводов и соответствующим тиристорным регулирующим ключом, его выход соединен с одним входом блока логики, другой вход которого соединен с выходами блока управления, а выход -. с управляющими электродами тиристоров анодной группы второго выпрямительного моста. 8ко упраёпения

ж

TV

W

4г.J