Регулируемый преобразователь переменного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M5/22 

мирователь управляющего сигнала (ФУС) 10 и формирователь управляющих импульсов, включающий D-триггеры 4, 5, 6, элементы И 8, 9 и элемент 2И-ИЛИ 7. Ключ 2 включен последовательно между : входными и выходными выводами. Входы ФС 3 подключены к питающей сети, а выходи - к С-входам)-триггеров 4, 5 соответственно. S-вход D-триггера 4 подключен к прямому выходу D-триггера 6. Инверсные выходыD-триггеров 4, 5 подключены к прямым входам элемента 2 И-ИЛИ 7. Вторые входы элементов И 8, 9 подключены соответственно к прямым выходамD-триггеров 4, 5, а выходы - к входам БС 1. Выход элемента 2 И-ИЛИ 7 подключен к С-входу D JPnrrepa 6, D-вход которого подключен к инверсному выходу и к S-входу В-триггера 5.D -входы В-триггеров 4,

Изобретение относится к электро- технике и предназначено для регулирования переменного напряжения.

Цель изобретения - уменьшение искажений питающей сети и повышение КПД

На фиг.i представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - формирователь управляющего сигнала; на фиг.З - блок согласования; на фиг.4 - формирователь синхроимпульсов. I. .

Устройство содержит блок ) согласования, выход которого: подключен к выводам управления ключа 2, который представляет собой тиристорный переключающий элемент. Ключ 2 включен последовательно между входными и выходными выводами устройства. Устройство содержит также формирователь 3 синхроимпульсов , входа которого подключены к питающей сети, а выходы к с-входам первогоD-триггера 4 и второго D -триггера 5 соответственно. S-вход первого D-триггера 4 подключен к прямому выходу третьего D-триггера 6. Инверсные выхода первого D-триггера 4 и второго)-триггера 5 подключены к прямым входам элемента 2 И-ИЛИ 7. Выходы формирователя 3 синхроимпульсов подключены, соответ5 подключены к выходу ФУС 10, который включает последовательно соединенные трансформатор, выпрямитель, фильтр, а также элемент сравнения и источник опорного напряжения. Выполнение ФС 3 с двумя выходами и указанное выполнение формирователя управляющих импульсов обеспечивают переключение ключа 2 в моменты времени, при которых напряжение сети близко к нулю, что приводит к резкому снижению динамических потерь в ключе 2. Благодаря подаче на ключ 2 управляющего напряжения в определенные моменты времени исключаются перегрузки ключа и трансформатора за счет токов подмагничивания и устраняется возможность перекашивания фаз питающей сети.4 ил.

ственно, к первым входам элементов И 8 и 9 и к первым входам элемента 2И-ИПИ 7. Вторые входы элементов И 8 и 9 подключены, соответственно,

К прямь м выходам первого триггера 4 и второго триггера 5, а выходы - к входам блока I согласования. Выход элемента 2И-ШШ 7 подключен к С-входу третьего триггера 6, D-в):од которого подключен к инверсному выходу и к S-входу второгоD-триггера 5. В-входыХ -триггеров 4 и 5 подключены к выходу формирователя 10 управляющего сигнала.

Формирователь управляющего сигнала (фиг.2) содержит трансформатор 11, выпрямитель 12, фильтр 13, элемент 14 сравнения, источник 15 опорного напряжения. Выход фильтра 13 может

служить выходом устройства, если нагрузка питается постоянным напряжением.

Блок 1 согласования (фиг.З) содер- жит токовые согласователи, выполненные на транзисторах 16 и 17, токоог- раничительные резисторы 18-20 и опто- пары 21 и 22.

Формирователь 3 синхроимпульсов (фиг.4) представляет собой два фор

.мирователя. импульсов, выполненр1ые

один на транзисторе 23, диоде 24, токорграничительных резисторах 25, 2б и инверторе 27, а второй на транзисторе 28, диоде 29, токоограничи- тельных резисторах 30 и 31 и инверто ре 32. Первый формирователь запускаеся от положительной полуволны сетево напряжения через трансформатор 33, второй - от отрицательной полуволны.

Устройство работает следующим об- разом.

Синусоидальное напряжение сети, поступающее на входы формирователя 3 синхроимпульсов, преобразуется в па- рафазные синхросигналы прямоугольной формы, которые используются для тактирования первого и второго D-триге- ров 4, 5 и управления моментом включения ключа 2 через элементы И 8, 9 и блок 1 согласования.

При изменении напряжения питания сети в сторону увеличения во вторичной обмотке трансформатора 11 напряжение также увеличивается, что приводит к повышению напряжения на выходе фильтра 13. Напряжение с выхода фильтра и напряжение с источника i 5 опор-ного напряжения поступают на входы элементов 14 сравнения, который в данном случае вырабатывает потенциал ло- гического О, поступающий на1) -входы В-триггеров 4 и 5. Однако, этот

,сигнал может записаться только в один из триггеров, так как на их S-входы поступают сигналы с прямого и инверсного выходов третьего D-триггера 6.

Если третий)-триггер 6 находится в состоянии О, то логический О запишется в первый Р -триггер 4. Сигнал с прямого выходаD -триггера 4 закрывает элемент И 8 и запрещает импульсу с выхода формирователя 3 синхроимпульсов поступить через блок i согласования на вывод управления ключа 2.

В результате в промежуток времени, равный полупериоду сетевого напряжения, ключ 2 будет закрыт, вследствие чего напряжение на выходе фильтра 13 50 несколько снизится.

Одновременно сигнал с инверсного выхода первого D -триггера 4 открывает элемент 2И-ИЛИ 7 для прохождения импульса с выхода формирователя 3 син- 55 хроимпульсов на С-вход третьего D-триггера 6, что приводит к изменению его состояния на противоположное

5

0

5 20

25

о

5

0

5

0

5

(третий В-триггер 6 включен по схеме делителя на два).

Если напряжение на выходе фильтра 13 продолжает превьшшть номинальное, то на выходе элемента I4 сравнения будет сохраняться потенциал логического О, что приведет к записи этого сигнала во второй)-триггер 5. Сигнал с прямого выхода второго D-триггера 5 закрывает элемент И9 и эапр1е- щает импульсу с выхода формирователя 3 синхроиьтульсов поступить через блок 1 согласования на вывод управления ключа 2,

Так как сигналы с выхода формирователя 3 импульсов поступают на элементы И 8 и 9 в разные моменты времени, а именно на первый элемент ИЗ в момент времени, совпадающий с положительной полуволной сетевого напряжения , а на второй элемент И9 в момент времени, совпадающий с отрицательной полуволной сетевого напряжения,.то выключение может происходить только поочередно в периоды положительной и отрицательной полуволн, что исключает появление тока подмагничивания трансформатора 11 и перекашивание фаз пит ающей сети.

Когда напряжение на выходе фильтра 13 станет несколько меньше опорного, на выходе элемента 14 сравнения появится потенциал логической I, Ь-триггеры 4 и 5 устанавливаются в состояние 1, элементы И 8 и 9 открываются и позволяют сигналам с выхода формирователя 3 синхроимпульсов через блок 1 согласования включить ключ 2 в начале каждой полуволны сетевого напряжения. В результате напряжение на выходе фильтра 13 начинает повышаться со скоростью, опре- деляеь)ой параметрами фильтра 13. Одновременно сигналы с инверсных выходов Р-триггеров 4 и 5 запрещают прохождение синхросигналов через элемент 2И-ИЛИ 7 на С-вход J)-триггера 16, он сохраняет свое состояние, соответствующее знаку последней полуволны сетевого напряжения, при которой ключ 2 был включен.

В установившемся режиме выходное напряжение фильтра I3 будет колебаться около своего номинального значения. Амплитуда и частота этих колебаний определяется параметрами фильтра 13. Энергия, выделяющаяся на ключе 2 за время одного включения (дигде А I

и t..

намические потери), определяются, формулой

А.. вьзделяемая энергия; амплитуда тока, протекающего через ключ 2 в конце цикла отпирания;

амплитудное значение напряжения на ключе в начале цикла отпирания; время включения ключа. Из приведенной формулы следует,

что потери энергии на ключе 2 отстоят от момента времени, когда напряжение

сети близко к нулю. Таким образом, так как переключение ключа 2 в данном устройстве происходит в моменты времени, при которых напряжение сети близко к нулю, резко снижаются динамичес- кие потери в ключе 2, что повышает КПД устройства. Благодаря подаче на ключ 2 управляющего напряжения в определенные моменту времени устраняется возможность перегрузки ключа и трансформатора за счет токов подмагничи- вания, что, в свою очередь , увеличивает КПД, снижает уровень помех, создаваемых устройством, и устраняет возможность перекашивания фаз питающей сети.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь пере- Менного напряжения, содержащий ключ, включенньй последовательно между входными и выходньми выводами преобразователя, и узел управления содержащий формирователь синхроиз тульсов, форми- рователь управляющего сигнала и фор

f

Сеть Ч

мирователь управляющих импульсов, при этом выход формирователя управляющих импульсов через блок согласования связан с выводами управления ключа, входы формирователя синхроимпульсов связаны с выводами для подключения питающей сети, а его выход с одним из входов формирователя управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений пи- таюЩей сети и повьшения КПД формирователь синхроимпульсов выполнен двух- выходовым, формирователь управляющих импульсов содержит триD-триггера, элемент 2И-ИШ, два элемента И, причем D -входы первого и второго триггеров подключены к выходу формирователя управляющего сигналаj S-входы этих триггеров подключены соответственно к прямому и инверсному выходам третьего D -триггера, С-входы первого и второго триггеров подключены jk соот ветствующим выходам формирователя синхроимпульсов, соединенными соответственно с первыми входами элементов И и с инверсным входом Элемента 2И-ИЛИ, прямые входы которого подключены к инверсным выходам соответству- Ю01ИХ первого и Второго J)-триггеров, выхода элементов И подключены к соответствующим входам блока согласования, пря1« е выходы первого и второго D-триггеров подключены соответственно к вторым входам элементов И,S -вход второго)-триггера подключен к j -входу третьего D-триггера, С-вход третьего J) -триггера подключен к вьпсоду элемента 2И-ИЛЙ, входы формирователя управляющего сигнала подключены к выходу ключа и выводу для подключения питшощей сети.

/2

73

I

;

Фиг, 2

Фиг. 3

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для регулирования переменного напряжения. Цель изобретения - уменьшение искажений питающей сети и повышение КПД. Преобразователь содержит блок согласования (ЕС) 1, выходом подключенный к выводам управления ключа 2, формирователь синхроимпульсов (ФС) 3, форf pMCffl0ffo/ne/ru упраапйнлш/ж ампцльрдд

Ли Сеть

Редактор Л. Коссей

Составитель И. Головннова

Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Патай

Заказ 4628/54

Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ФигМ