Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное Советский патент 1989 года по МПК H02M5/257 

СП

ND N5

СО

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования средней мошности на нагрузке переменного тока с син- хронным подключением ее к сети.

Цель изобретения - обеспечение симметричности напряжения на нагрузке и упрощение управления.

На фиг. 1 представлена принципи- альная схема регулируемого преобразователя переменного напряжения в переменное; на фиг. 2,3,4 - вариант выполнения его блока регулирования.

Устройство содержит управляемый вентильный элемент в виде тиристор- ных оптронов 1 и 2, включенных встрено-параллельно, первый вывод которого соединен с первым выводом для подключения сети 3, а второй вывод соединен с выводом для подключения нагрузки 4. К второму выводу для подключения сети 5 присоединен оставшийся вывод для подключения нагрузки 4 и первые выводы первого ко денсатора 6 и первого резистора 7, вторые выводы которых соединены с первым выводом для подключения напряжения переменного тока однофазного выпрямительного моста 8, а второй вывод переменного тока моста 8 соединен с выводом для подключени сети 3. Параллельно выводам переменного тока однофазного выпрямительного моста 8 присоединена последовательная цепочка, состоящая из первого диода 9 и второго диода 10 и источником излучения тиристорных оптронов 1 и 2, при этом анод первого диода 9 соединен с первым выводом переменного тока однофазного выпрямительного моста 8, катод первого диода 9 соединен с анодом излучающего диода фототиристора ти- ристорного оптрона 1, катод которого соединен с катодом излучающего диода фототиристора тиристорного оптрона 2, анод последнего соединен с катодом второго диода 10, а анод второго диода 10 соединен с вторым выводом переменного тока однофазно- го выпрямительного моста 8. Блок регулирования 11, присоединенный своим первым выводом 12 к выводу вьтрямленного напряжения однофазного выпрямительного моста 8 с поло- жительной полярностью, вторым выводом 13 - к общей точке катодов излучающих диодов фототиристоров тиристорных оптронов 1 и 2, а третьим

0 5 о 0 5

5

0

5

пыводом 14 - к пыводу выпрямленного напряжения однофазного выпрямительного моста 8 с отрицатапьной полярностью, включает второй резистор 15, третий резистор 16 и четвертьо резистор 17, ключевой элемент 18, вто рой конденсатор 19 и переменный резистор 20, при этом первый вывод второго резистора 15 соединен с первым выводом ключевого элемента 18, второй вывод которого соединен с первым выводом третьего резистора

16и образует первый вывод 12 блока регулирования 11, второй вывод третьего резистора 16 соединен с перпым выводом четвертого резистора 17 и с первым выводом второго конденсатора 19, второй вывод которого соединен

с первым выводом переменного резистора 20, с вторым выводом второго резистора 15 и образует третий вывод 14 блока регулирования 11, а второй вывод четвертого резистора 17, подвижный контакт и второй вывод переменного резистора 20 объединены и образуют второй вывод 13 блока регулирования 1 t.

На фиг. 2 показана схема блока регулирования 11, в которой последовательно с -четвертым резистором

17введен третий диод 21, из-за чего второй конденсатор 19 может разряжаться только через цепь, содержащую ключевой элемент 18, что увеличивает длительность паузы и делает ее независимой от величины введенного сопротивления переменного резистора 20.

На фиг. 3 показана схема блока регулирования 11, в которой последовательно с третьим резистором 16 введен четвертый диод 22, из-за чего заряд второго конденсатора 19 может быть только через второй вывод 13 блока регулирования 11, т.е. при заряде второго конденсатора 19 весь ток, ограниченный первым К1-1Нденсато- ром 6 и первым резистором 7, протекает через излучающие диоды фототиристоров тиристорных оптронов 1 и 2.

Введе1 ные в схекгу блока регулирования It (фиг.2 и 3) третий 21 и четвертый 22 диоды в ряде случаев вьтолнения преобразователя существенно улучшают его характеристики в зависимости от требуемых диапазона регулирования, длительности импульса и паузы и характеристик используемых тиристорных рптрон(н 1,2,

5

На фиг. 4 1и кача)1а t:xcMa блока регулирования 11, г Koropofi третий Резистор 1 f 1 ныиолиеи ii виде переменного pt siinop,-i и М о ло вижный контакт связан с ;1(1лпижн; м ко нтактом пс рем ;нног о резистофл В этом случае расип ряется диапазон регулирования мс шности преобразователем, так как при одновреме1 нсм увеличе- }ши сопротивлений пе 1еменного резистора 20 и резистора 1Ь увеличиваетс ток заряда .второго конденсатора 19, т.е. время его заряда уменьшается, а время разряда - увеличивается и преоОразователь работает при уменьшающейся длительности поданного на нагрузку напряжения, следующей за увеличивающейся по длительности паузой и наоборот.

На фиг. 5 представлены временные диаграммы, поясняющие работу устройства, где диаграмма 23 - напряжение на нагрузке 4 в процессе регулирования напряжения, диаграмма 24 - напр жение сети и ток в первом конденсаторе 6, диаграмма 25 - напряжение на четвертом резисторе 17 и втором конденсаторе )9, диаграммы 26, 27 - соответственно т{ к, протекаюрщй чере второй 13 и первый 12 выводы блока регулирования 11, диаграмма 28 - напряжение на нагрузке.

Устройство работает следующим

образом.

При запертом ключевом элементе

18 (в качестве которого используется, например, динистор) в блоке регулирования 11 ток протекает от второго вывода 13 к третьеьгу выводу 14 по двум параллельным цепочкам: последовательно сое;1иненным четвертому резистору 17 - второму конденсатору 19 - переменному резистору 20 от первого вывода 12 - к третьему выводу 14 - через третий резистор 1Ь и второй конденсатор 19 с параллельной ему цепочкой: из четвертого резистора 17 - сменного резистора 20. В peзyл тaтe большая часть тока ограниченного первым конденсатором 6 и первым резистором 7, протекает через излучаюпще диоды фототиристоров тиристорных оптронов 1 и 2,включая их синхронно каждый полупериод, и заряжает конденсатор 19 до тех пор, пока напряжение на ключевом злеме)1те 18 не достигнет его поро- г ового значениу; и он не откроется.

;м,6

При открытом к, -че«о.м HTt- IF. ток в блок регу;:ироваь ия 1 1 постуна- ci только через его перрып вывод 12, тяк как второй резистор 1j предна- начен для ограничения ( роска тока при отпирании ключевого элемента 18 и сопротивление между первым 12 и третьим 14 вывoдa п блока рег лиро- вания 11 МН01Ч1 меньо е сопротивления между его третьим 13 и четвертым 14 выводами. Ток через излучаю1Щ1е диоды тиристорных оптронов 1 и 2 гтрекраща- ется, а второй конденсатор 19 разряжается через две параллельные пепоч- ки, первую: через третий резистор 16 - открытьш ключевой элемент 18 - В1орой резистор 15 и вторую: через четвертый резистор 17 и переменный резистор 20. Открытое состояние ключевого элемента 18 и, следовательно, пауза в работе преобразователя (фототиристоры тиристорных оптронов 1 и 2 заперты) продолжается до запира- }1пя ключевого элемента 18.

Через ключевой элемент 18 протекает ток, имеющий две составляюпще: уменьшающуюся по экспоненциальноьгу закону от разряда второго конденсатора 19 и пульсирующую двухполупе- риодную, ограниченную первым конденсатором 6 и выпрям.;енную однофазнь м выпрямительным мостом 8. Запирание ключевого элемента 18 возможно, когда ток в нем станет меньше тока удержания, т.е. в моменты, когда пульсирующая составляющая близка к нулю. С этого момента начинает поступать ток в излучающие диоды фототиристоров тиристорных оптронов 1 и 2, начиная с того из них, на котором в этот момент анодное напряжение отрицательно, чем обеспечивается синхронность включения.

Изменение величины сопротивления переменного резистора 20 изменяет величину тока, заряжающего второй конденсатор 19 и, в меньшей степени, разрядного тока, следовательно, длительность включенного и выключенного состояния фототиристоров тиристорных оптронов 1 и 2 регулируется переменным резистором 20. При малой величине сопротивления переменного резистора 20 напряжение на втором конденсаторе 19 не достигает значения порогового напряжения ключевого элемента 18 и фототиристоры тиристорных оптронов 1 и 2 постоянно включены.

Формула изобретения

1. Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий управляемый вентильный элемент с двусторонней проводимостью, включенный последовательно с нагрузкой к выводам для подключения сети, последовательную цепочку из первого конденсатора и первого диода первый резистор, подсоединенньп1 параллельно первому конденсатору, второй конденсатор, ключевой элемент, выполненный в виде порогового элемента, второй диод и второй резистор, при этом первый вывод первого конденсатора соединен с общей точкой вывода для подключения нагрузки и первого вывода для подключения сети, второй вывод первого конденсатора соединен с анодом первого диода, анод второго диода соединен с общей точкой оставшегося вывода для подключения сети и первого вывода управ ляемого вентильного элемента, второй вывод которого соединен с вторым выводом для подключения нагрузки, первый вывод ключевого элемента соединен с первым выводом второго резистора, отли чающийся тем, что, с целью обеспечения симметричности напряжения на нагрузке и упрощения управления, управляемый вентильный элемент выполнен в виде двух встречно-параллельно соединенных тиристорных оптронов,введены однофазный вьтрямительный мост, третий и четвертый резисторы и управляющий переменный резистор, при этом второй вывод ключевого элемента соединен с положительным выводом однофазного выпрямительного моста и первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с пер

5

0

5

0

5

0

пым выводом второт о конденсатора и первым выводом четвертого резистора, второй вывод второго конденсатора соединен с вторым выводом второго резистора, первым выводом переменного резистора и отрицательным выводом однофазного выпрямител1,ного моста, выводы для подключения яап1)я- жения переменного тока которого соединены соответственно с анодами первого и второго диодов, катод первого диода соединен с анодом излучающего диода первого тиристорного опт- рона, катод второго диода соединен с анодом излучающего диода второго тиристорного оптрона, а катоды излучающих диодов тиристорных оптронов объединены и соединены с вторым выводом четвертого резистора и с подвижным контактом и вторым выводом переменного резистора.

2.Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что введен третий диод, анод которого соединен с первым выводом четвертого резистора, а катод соединен с общим выводом третьего резистора и второго конденсатора.

3.Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что введен четвертый диод, катод которого соединен с вторым выводом третьего резистора, а анод соединен с общим выводом четвертого резистора и второго конденсатора.

4.Преобразователе по п.1, о т - личающийс я тем, что третий резистор вьшолнен в виде переменного резистора, при этом ег о подвижный контакт соединен с общим выводом четвертого резистора и второго конденсатора и механически спязан с подвижным контактом первого ггерсменно- го резистора.

1}

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - обеспечение симметричности напряжения на нагрузке и упрощение управления. При подключении устройства к питающей сети начинает работать релаксационный RC - генератор, в котором конденсатор 19 заряжается через регулируемый резистор 20 двухполупериодным опережающим током, протекающим через излучающие диоды фототиристоров тиристорных оптронов 1 и 2. При достижении напряжением на конденсаторе 19 значения порогового напряжения ключевого элемента 18 конденсатор 19 разряжается и излучающие диоды фототиристоров тиристорных оптронов 1 и 2 обесточиваются. В результате на нагрузку 4 подаются регулируемые импульсы в виде ряда синхронных периодов напряжения сети. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

Фи9.2

Menf irfHuf efiru

Фал.

Фм.Ч

/|.. J, ищм. /1.1

ГУ If l/l/l/v 1(1

Ofnnvfiaieu/rf yeit rtuneff 7i SffKf tXfSSmS r

f

ГГГГГ( . .