Преобразователь переменного напряжения в переменное /его варианты/ Советский патент 1986 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовой преобразовательной технике, и может найти применение для построения устройств для регулирования и стаби- лизации переменного напряжения средней и большой мощности. Целью изобретения (его вариантов является упрощение. На фиг. изображены принципиальные схемы устройства по первому, второму и третьему вариантам соответственно; на фиг. 4 - структурная схема системы управления устройством по первому варианту; на фиг. 5 диаграммы напряжений на элементах си стемы управления на обмотках трансформатора и на нагрузке. Устройство (фиг. 1) по первому варианту содержит четыре выполнен ньпс на диодах 1-4, 5-8, 9-12, 13-16 диодных моста, выводами перемейного тока включенных попарно и последовательно между входными выводами 17 и 18, выводы постоянного тока кото рых зашунтированы полностью управляемыми ключами в вида тиристоров 19-22, соединенных последовательно с cooTBeTCT-Byra iMH коммутирующимзя дросселями 23-26, коммутирующие конденсаторы 27-30, включенные между одноименными выводами тиристоров 19 20 и 21, 22, и трансформатор 31, первичная обмотка 32 которого включена между объединенными выводами переменного тока диодных .мостов, а вторичная 33 своими крайними вывода ми подключена к средним точкам после довательных диодных пар 34, 35 демодулятора, разноименные вьшоды ко- торых подключены к одноименным выводам постоянного тока диодных мосто на диодах 1-4 и , своими выводам аеременного тока подключенных к одному входному выводу 17. Промежуточ- ный вывод вторичной обмотки 33 трансформатора 31 подключен к выходному выводу 36, к которому подключается один вывод нагрузки 37. Другой ее вы вод может быть подключен к любому из входных вьтодов 17 или 18. В первом случае (фиг. 1) устройство работает на полную мощность нагрузки, осущест вляется глубокое регулирование переменного напряжения. Во втором - устройство работает в режиме вольтодо-. бавки и рассчитано на мощность узкодиапазонного регулирования, что ребуется при стабилизаг1;ии переменого напряжения. Схема устройства по второму варинту (фиг. 2) отличается от схемы иг. 1 наличием четырех пар тиристоов демодулятора 38-41 (вместо двух ар диодов), средние вьюоды которых акже подключены к крайним выводам торичной обмотки 33, а крайние разоименные выводы - к соответствующим выводам постоянного тока диодных мостов 1-4 и 9-12. Наличие двух пар дополнительных тиристоров демодулятора позволяет подключать вторичную обмотку в произвольном направлении и, таким образом, осуществлять реверс выходного кусочно-синусоидального напряжения относительно напряжения сети. Устройство согласно фиг. 2 может быть использовано в качестве ревер- . сивного двухполярного вольтодобавоч ного регулятора (стабилизатора переменного напряжения)о Устройство по третьему варианту (фиг. 3) отличается от устройств по первым двум вариантам тем, что крайние выводы вторичной обмотки 33 трансформатора 3 подключены каждый через тиристорные пары 38, 42 и 39, 43 к выводам постоянного тока диодных мостов 1-4, 5-8 и 9-12, 13-16 соответственно. Структурная схема системы управления (фиг. 4) устройством по первому варианту содержит задающий генератор 44, выход которого соединен с входом пересчетного устройства 45, два выхода которого соединены каждый с входом одного из расширителей 46 и 47. Выход расширителя 46 соединен с- входом формирователя 48 непосредственно, а с входом формирователя 49 через ячейку НЕ 50. Выход расширителя 47 соединен с входом формирователя 51 непосредственно, а с вхо дом формирователя 52 - через ячейку НЕ 53. Выходы Формирователей соеди иены с управляющими переходами тиристоров полностью управляемых ключей: 48 - с 20, 49 - с 19, 51 с 22, 52 - с 21. Устройство по первому варианту « (фиг. 1) работает следующим образом. Задающий генератор 44 системы управления (фиг. 4) формирует узкие импульсы . (фиг. 5), частота которых находится в линейной зависимости от напряжения, управляющего генератором 44. Попадая на пересчетное уст ройство 45, импульсы распределяются на две последовательности импульсов с меньшей в два раза частотой, кото- рые подаются на расширители 46, 47, Полученная после расширения 46 последовательность импульсов в прямом Uj и инверсном U после ячейки НЕ 50 виде подается на формирователи 49, 48 и после усиления - на тиристоры 19, 20. Последовательность импульсов и22 через формирователь 51 подается на управление тиристором 22 и после инвертирования в ячейке НЕ 52 и усиления в формирователе 52 в. виде Uj, (фиг. 5) подается на управление тиристором 21. В резуль тате поочередного переключения тири сторов 19, 20 и 21, 22 на первичной. обмотке 32 трансформатора 3 формируется импульсное напряжение U частотой, вдвое меньшей частоты-за- дающего генератора 44 U s о выше частоты сети с синусоидальной огибающей. Такую же форму U имеет и магнитная индукция в сердечнике трансформатора Крайние выводы вто- ричной обмотки 33, переключаясь в такт с первичной обмоткой, создают на выводе 17 регулятора потешщал UH относительно среднего вывода 36 кусочно Синусоидальной формы с основной частотой, равной сетевой. Оставляя неизменной ширину импульсов, формируемую расширителями 46, 47, и меняя частоту тактовых импульсов и.. можно регулировать среднее и деист- вующее значения напряжения сетевой .частоты на вьюодах 17, 36 или 18, 36.

В моменты одновременного проводящего состояния тиристоров 19, 21 вторичная обмотка 33 трансформатора 31 замыкается накоротко, создаются условия для протекания реактивного тока нагрузки в моменты нулевого напряжения на ней. Одновременное включение тиристора 20, 22 и связанньй с этим разрьт цепи нагрузки при описанном алгоритме управления исключены. Коммутация тиристоров 19-22 происхог дит следующим образом. При включенном состоянии тиристора 19 коммутирующие конденсаторы 27, 2S заряжаются до напряжения сети каядый через диод 1-4 с указанной на фиг. 1 полярность При включении тиристора 20 к тиристору 19 мгновенно прикладьшается обратное напряжение, равное сумме напряжений на конденсаторах 27, 28. Под действием этого напряжения он запирается и восстанавливает свои запираюш 1е свойства раньше, чем конденсаторы 27, 28 разрядятся через диоды 1-4. Накопленная при этом энергия в дросселе 23 переходит в конденсаторы, перезаряжая их. После полного перезаряда конденсаторы готовы к выключению тиристора 20. Аналогично происходит коммутация тиристоров 21 и 22.

Устройство по второму варианту (фиг. 2) работает аналогично описанному по первому варианггу. Кроме тиристоров 19-22 в устройстве постоянно работают две пары 38, 39 (40, 41) тиристоров демодулятора. Снимая импульсь управления с тлристоротз 38 5 39 (40, 41) и подавая их на 40, 41 (38, 39), трансформатор 31 из режима вольтодобавки (вольтоотбавки) переводят в режим вольтоотбавки (вольтодобавки).

5стройство по третьему варианту (фиг. 3) работает аналогично, при-чем если управление подается на тиристорные пары 38, 39, устройство работает в зольтодобавочпого узкодиапазонного стабилизатора, а при постоянной подаче управления на тиристорные пары 42, 43 - в режиме глубокодиапазонного 1Х.гзлятора (ста- билизатора). Возможен и третий режим, когда управление подается на тиристорные пары 38, 42, или 39, 43, тогда выходное напряжение регулирз - ется в диапазоне между минимальнь м напряжением вольтодобавочного режима и максимальным напряжением режима ч согласующего трансформатора. При периодической смене указанных режимов можно получить широкодиапазонноё .. регулирование напряжения с улучшенным гармоническим составом выходного напряжения

Формула изобретения

1, Преобразователь переменного на пряжения в переменное, содержащий четыре полностью управляемых ключа, шунтиру1ош 1х выводы постоянного тока соответствующих диодных мостов, которые своими вьшодами переменного тока попарно и последовательно вклю- чены между входными вьгоодами, и тран- сформатор с первичной обмоткой,, на чалом и концом подключенной к объеди ненным выводам переменного тока соответственно первой и второй пары последовательно соединенных диодных мостов, и вторичной обмоткой, нача™ лом и концом подключенной к объе, ненным разноименным выводам соответ ственно первой и второй пар последо- вательно соединенных диодов демодулятора, а промежуточным вьгоодом к одному выходному выводу-,. второй выходной вывод которого подключен к первому входному вьшоду, о т л и чающийся тем, что, с целью упрощения, первая и вторая пары диодов демодулятора другими разноименными выводами подключены к соответст вующим выводам постоянного тока диод ных мостов соответственно первой и второй их пар, подключенных своими выводами переменного тока к одному из входных выводов. 2, Преобразователь переменного на пряжения в переменное, содержанщй четыре полностью управляемых ключа, шунтирующих выводы постоянного тока диодных мостов, которые своими выводами переменного тока попарно и последовательно включены между входными выводами, и трансформатор с пер вичной обмоткой, началом и концом подключенной к объединенным выводам переменного тока соответственно первой и второй пар последовательно со- единенных диодньпс мостов, и вторично обмоткой, своим промежуточным выводо подключенной к одному выходному вьгао ду, причем второй выходной вьюод под ключен к первому входному выводу, и два вентильных моста демодулятора, в воды переменного тока которых подклю чены к крайним вьшодам вторичной обмотки трансформатора так, что первый вывод вторичной обмотки подключен к первым выводам первого и второго вентильных мостов демодулятора, о т- личающийся тем, что, с целью упрощения, вентильные мосты демодулятора выполнены на тиристорах вторые входные выводы переменного тока вентильных мостов демодулятора подключены к второму крайнему выводу вторичной обмотки трансформатора, а выводы постоянного тока первого и второго вентильных мостов демодулятора подключены к соответствующим выводам постоянного тока диодных мостов соответственно первой и второй их пар, подключенных своими выводами переменного тока к одному из входных выводов I 3. Преобразователи переменного напряжения в переменное, содержащий четыре полностью управляемых ключа, шунтирующих выводы постоянного тока диодных мостов, которые своими выводами переменного тока попарно и последовательно включены между вход ными выводами, и трансформатор с первичной обмоткой, началом и концом подключенной к объединенным выводам переменного тока соответственно первой и второй пары последовательно соединенных диодных мостов, и вторичной обмоткой, подключенной началом к объединенным разноименным вьшодам первой и второй пар последовательно соединенных вентилей демодулятора, концом - к объединенным разноименным вьтодам третьей и четвертой пар последовательно соединенных вентилей демодулятора, а промежуточный вьшод трансформатора подключен к одному выходному выводу, при этом второй выходной вьтод подключен к первому входному выводу, отличающийся тем, что, с целью упрощения, другие вьгооды первой и второй пар последовательно соединенных вентилей демодулятора соединены с одноименными выводами постоянного тока соответственно первого и второго последовательно включенных диодных мостов, а другие выводы третьей и четвертой пар последовательно соединенных вентилей демодулятора соединены .с одноименными выводами постоянного тока соответственно третьего и четвертого последовательно включенних диодных мостов, причем пары по- следовательно соединенных вентилей демодулятора выполнены на тиристорах.

180JS

JS

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования и стабилизации перемеиного напряжения. Цель изобретения - упрощенне. Регулирование напряжения осуществляют, поочередно переключая тиристоры 19-22, Крайние выводы вторичной обмотки 33, пере- кличаясь в такт с первичной обмоткой, создают на вьгооде 17 устройства потенциал относительно среднего вьшода 36 кусочно-синусоидальной формы с основной частотой, равной частоте сети Для коммутации тиристоров 19-22 используют конденсаторы 27-30 и дроссели 23-26. Поставленная цель - упрощение достигается сокращением числа тиристоров с узлами искусственной коммутации путем объ€ единения анодов и катодов диодных пар 34, 35 демодулятора с ,соответст (Л вующими вьшодами диодов 1-12 диод- . ных мостов. 3 с.п. ф-лы. 5 ил.