Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное Советский патент 1991 года по МПК H02M5/257 

Фиг Л

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования средней мощности на нагрузке переменного тока с-синхронным подключением ее к оси.

Целью изобретения является повышение стабильности работы при изменении напряжения сети.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - вариант выполнения блока регулирования.

Устройство содержит управляемый вентильный элемент в виде встречно-параллельно включенных тиристорных оптронов 1 и 2, первый вывод которого соединен с первым выводом для подключения сети 3, а второй вывод соединен с первым выводом для подключения нагрузки 4. К второму выводу для подключения сети 5 присоединен второй вывод нагрузки 4, первые выводы первого конденсатора 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 однофазного выпрямительного моста 8 соединен с первым выводом для подключения сети 3. Параллельно выводам переменного тока однофазного выпрямительного моста 8 присоединена по- следовательная цепь, состоящая из первого 9 и второго 10 диодов и излучающих диодов тиристорных оптронов 1 и 2, при этом анод первого диода 9 соединен с первым выводом переменного тока однофазного выпря- мительного моста 8, катод первого диода 9 соединен с анодом излучающего диода ти- ристорного оптрона 1, катод которого соединен с катодом излучающего диода 2, анод последнего соединен с катодом второго ди- ода 10, а анод второго диода 10 соединен с вторым выводом переменного тока однофазного выпрямительного моста 8. Блок регулирования 11, присоединенный своим первым выводом 12 к выходному выводу однофазного выпрямительного моста 8с положительной полярностью, вторым выводом 13 - к общей точке катодов излучающих диодов тиристорных оптронов 1 и 2, а третьим выводом 14 - к выходному выводу одно- фазного выпрямительного моста 8 с отрицательной полярностью, включает второй 15 и третий 16 резисторы, ключевой элемент 17, второй конденсатор 18, управляющий переменный резистор 19, стаби- литрон 20 и транзистор 21, при этом второй вывод второго резистора 15 соединен с вторым выводом ключевого элемента 17, первый вывод которого соединен с вторым выводом третьего резистора 16 и образует

первый вывод 12 блока регулирования 11, первый вывод третьего резистора 16 соединен с анодом стабилитрона 20, базой транзистора 21 и с вторым выводом второго конденсатора 18, первый вывод которого соединен с коллектором транзистора 20, с первым выводом второго резистора 15 и образует третий вывод 14 блока 11. катод стабилитрона 20, подвижный контакт и первый вывод переменного резистора 19 объединены и образуют второй вывод 13 блока регулирования 11, а второй вывод переменного резистора 19 соединен с эмиттером транзистора 21.

Преобразователь работает следующим образом.

При подключении к сети переменного тока через первый конденсатор 6 и первый резистор 7 протекают синусоидальные токи.

При запертом пороговом элементе 17 (в качестве которого используется, например, динистор) в блоке регулирования 11 ток протекает от второго вывода 13 к третьему выводу 14 по двум параллельным цепям: последовательно соединенные стабилитрон 20 и второй конденсатор 18 и управляющий переменный резистор 19 и переход эмиттер-коллектор транзистора 21, а от первого вывода 12 - к третьему выводу 14 - через третий резистор 16 и второй конденсатор 18.

В результате большая часть тока, ограниченного первым конденсатором 6 и первым резистором 7, протекает через излучающие диоды тиристорных оптронов 1 и 2, включая их синхронно каждый полупериод, и заряжает второй конденсатор 18 до тех пор, пока напряжение на ключевом элементе 17 не достигнет его порогового значения и он не откроется. При открытом ключевом элементе 17 ток в блок регулирования 11 поступает только через первый вывод 12. так как второй резистор 15 предназначен для ограничения броска тока при отпирании ключевого элемента 17 и сопротивление между вторым и третьим выводами 12 и 14 блока регулирования 11 много меньше сопротивления между его вторым и третьим выводами 13 и 14. Ток через излучающие диоды тиристорных оптронов 1 и 2 прекращается, а второй конденсатор 18 разряжается через цепь из третьего резистора 16, открытого ключевого элемента 17 и второго резистора 15,

Через элемент 17 протекает ток, имеющий две составляющие: уменьшающуюся по экспоненциальному закону от разряда второго конденсатора 18 и пульсирующую двухполупериодную. ограниченную первым конденсатором 6. Запирание ключевого

элемента 17 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 тиристорных опт- ронов 1 и 2, начиная с того из них, на котором в этот момент анодное напряжение имеет обратный знак, чем обеспечивается синхронность включения.

Изменение величины сопротивления управляющего переменного резистора 19 изменяет величину тока через транзистор 21, причем величина этого тока не зависит от напряжения на втором конденсаторе 18 и изменения напряжения сети, поэтому заряд указанного конденсатора происходит средним постоянным током, напряжение на нем растет линейно, что повышает стабильность промежутка времени включенного состояния тиристорных оптронов 1 и 2. При этом напряжение на нагрузке становится менее зависимым от колебания напряжения сети, так как при увеличении его в большой степени возрастает зарядный ток, второй конденсатор 18 заряжается до напряжения открывания ключевого элемента 17 быстрее и время включенного состояния тиристорных оптронов 1 и 2 уменьшается, поддерживая среднее напряжение на нагрузке (амплитуда напряжения выросла, а число полупериодов напряжения уменьшилось). Аналогично стабилизация напряжения на нагрузке происходит при уменьшении напряжения сети - число полупериодов открытого состояния тиристорных оптронов 1 и 2 увеличивается.

При введении диода 22 заряд второго конденсатора 18 может быть осуществлен только через второй вывод 13 блока регулирования 11, т.е. при заряде второго конденсатора 18 весь ток, ограниченный первым конденсатором б и первым резистором 7, протекает через излучающие диоды тиристорных оптронов 1 и 2.

Формула изобретения 1. Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий управляемый вентильный элемент в виде двух встречно-параллельно соединенных тиристорных оптронов, включенный последовательно с выводами для

подключения нагрузки и выводами для подключения сети, последовательную цепь из первого конденсатора и выпрямительного однофазного моста, первый резистор, подсоединенный параллельно первому конденсатору, второй и третий резисторы, второй конденсатор, ключевой элемент, выполненный в виде порогового элемента, первый и второй диоды и управляющий переменный

резистор, при этом первый вывод первого конденсатора подсоединен к выводу нагрузки, общему с первым выводом для подключения сети, второй вывод первого конденсатора соединен с анодом первого

диода и с первым выводом для подключения переменного тока однофазного выпрямительного моста, второй вывод для подключения переменного тока которого соединен с анодом второго диода и с оставшимся выводом для подключения сети, катоды диодов соединены с анодами соответствующих излучающих диодов тиристорных оптронов, катоды последних объединены и соединены с подвижным контактом и первым выводом

управляющего переменного резистора, отрицательный вывод однофазного выпрямительного моста соединен с первыми выводами второго резистора и второго конденсатора, второй вывод последнего соединен с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с положительным выводом однофазного выпрямительного моста и первым выводом ключевого элемента, второй вывод последнего соединен с вторым выводом второго резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы при изменении напряжения сети, введены стабилитрон и транзистор, при этом катод стабилитрона соединен с первым выводом управляющего переменного резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером транзистора, коллектор транзистора соединен с первым выводом второго конденсатора, а база транзистора и анод стабилитрона объединены и соединены с вторым выводом второго конденсатора.

2. Преобразователь по п.1, от л и ч а ю- щ и и с я тем, что введен третий диод, анод

которого соединен с первым выводом третьего резистора, а катод соединен с вторым выводом второго конденсатора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования средней мощности на нагрузке переменного тока с синхронным подключением ее к сети. Цель изобретения - повышение стабильности работы при изменении напряжения сети. Устройство содержит соединенный последовательно с нагрузкой О управляемый вентильный элемент с блоком регулирования 11, в который введен активный регулятор тока на транзисторе 21. Заряд второго конденсатора 18 происходит разностью токов, один из которых поступает из сети через первый и второй выводы 12, 13 блока регулирования 11, и постоянным током, величина которого задана управляющим переменным резистором 19. При изменении (повышении) напряжения сети эта разность увеличивается, второй конденсатор 18 заряжается до порога включения ключевого элемента 17 за счет введения активного регулятора тока быстрее, и число полупериодов открытого состояния управляемого вентильного элемента уменьшается, компенсируя увеличение мощности в нагрузке из-за повышения напряжения в сети, за счет чего достигается поставленная цель. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. w Ё

Фиг. 2