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

(Л

С

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - обеспечение симметричности напряжения на нагрузке и расширение диапазона регулирования. Положительная полуволна зарядного тока конденсатора RC-генератора блока управления открывает управляемый вентильный элемент- симистор 1 в начале положительного полупериода напряжения сети. При закрытом тиристоре 20 симистор 1 открывается и в отрицательные полупериоды напряжения сети. После отпирания ключевого порогового элемента 10 управляющий переход симистора 1 шунтируется, и нагрузка отключается от сети. При запирании ключевого порогового элемента 10 конденсатор 14 поддерживает открытое состояние тиристора 20. Благодаря этому обеспечивает синхронность включения симистора 1 в первый положительный полупериод напряжения сети. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

с ю о

К)

ю

фиг.1

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

Известен регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное с использованием релаксационного RC-генератора и ключевого порогового элемента, в котором силовой управляемый вентильный элемент - встречно-параллельно соединенные оптронные тиристоры - открываются опережающим напряжение сети током, одновременно заряжающим конденсатор RC-генератора. Время заряда конденсатора до порогового напряжения ключевого элемента определяет время включенного состояния тиристоров, а время разряда его через этот ключевой элемент - время паузы. Преимуществом устройства является симметричность синхронного напряжения на нагрузке, недостатком - выполнение силового элемента в виде двух оптотиристоров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, использующее аналогичный RC-re- нератор, в котором управляемый силовой элемент выполнен в виде симистора, Устройство обеспечивает синхронное несимметричное напряжение на нагрузке; другим недостатком его является регулирование только длительности паузы при постоянной длительности включенного состояния симистора.

Цель изобретения - обеспечение симметричности напряжения на нагрузке и расширение диапазона регулирования.

Указанная цель достигается тем, что в регулируемом преобразователе переменного напряжения в переменное, содержащем управляемый вентильный элемент в виде симистора, включенный лрследова- тельно с выводами для подключения нагрузки и выводами для подключения сети, последовательную цепочку из первого резистора с параллельным ему первым конденсатором, первого диода, ключевого элемента, выполненного в виде порогового элемента и второго резистора, второй конденсатор, второй,третий и четвертый диоды и третий резистор, при этом катод второго диода соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с первым выводом ключевого элемента и первым выводом второго конденсатора, второй вывод последнего соединен с анодом третьего диода и первым выводом третьего резистора, введены управляющий переменный резистор, токоограничительный элемент триодный тиристор, четвертый и пятый резисторы и пятый диод, при этом первый вывод четвертого резистора соединен с общей точкой вывода для подключения нагрузки и

вывода для подключения сети, второй вывод четвертого резистора соединен с оставшимся выводом первого резистора, анод второго диода соединен с вторым выводом третьего резистора, катодом треть0 его диода, катодом введенного тиристора м первым выводом токоогранмчительного элемента, второй вывод которого соединен с управляющим электродом симистора, катод пятого диода и анод тиристора

5 соединен с общей точкой катода симисто- рз и оставшегося вывода для подключения сети, управляющий электрод тиристора соединен с катодом четвертого диода, анод которого соединен с первым выводом пято0 го резистора, второй вывод последнего соединен с анодом пятого диода оставшимся выводом второго резистора и первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом клю5 чевэго элемента и первым выводом управляющего переменного резистора, а второй вывод переменного резистора соединен с анодом третьего диода.

По сравнению с устройством-прототи0 пом использован более простой управляющий элемент- переменный резистор, кроме того, введен ряд элементов, обеспечивающих синхронное симметричное включение управляемого вентильного элемента.

5На фиг 1 и 2 показаны примеры выполнения принципиальной схемы преобразователя,

Преобразователь содержит управляемый вентильный элемент-симистор 1, анод

0 которого соединен с выводом 2 для подключения нагрузки 3, з катод - с выводом 4 для подключения сети, к оставшемуся выводу 5 для подключения сети присоединена последовательная цепочка из четвертого резисто5 ра 6, первого конденсатора 7, параллельно которому подсоединен первый резистор 8, первого диода 9, ключевого порогового элемента 10, второго резистора 11 и пятого диода 12. Преобразователь содержит также

0 второй конденсатор 13, третий конденсатор 14, третий резистор 15, пятый резистор 16, зторой, третий и четвертый диоды 17, 48 и 19 соответственно, тиристор 20, управляющий переменный резистор 21 и тогоограни5 метельный элемент 22,

Преобразователь работает следующим образом

При подключении устройства к сети и установившемся режиме ерез резистор G (резистор 6 ограничивает коммутационные

токи, резистор 8 - разрядный)и конденсатор 7 протекают синусоидальные ток. опережающие напряжения сети на угол, близкий к 90°.

При запертом пороговом элементе 10 (в качестве которою используется, например, динистор) положительные полуволны этого тока протекают через диод 9, далее большая их часть - через конденсатор 13, диод 18, токоограничитвльный элемент 22 (в качестве которого используется резистор или стабилитрон) и управляющий переход симистора 1. Благодаря этому симистор открывается, подключая нагрузку в начале каждого положительного полупериода, так как ч устройстве используются симисторы, не отпирающиеся положительным током управления при отрицательном напряжении на аноде (такими являются большинство симисторов, например, типов ТС 112-ТС 142), В отрицательные полупериоды симистор открывается отрицательными полуволнами того же емкостного тока, проходящего от вывода сети 4 через управляющий переход симисгора 1, элемент 22, диод 17 и далее как положительные полуволны к выводу сети 5, в результате чего на нагрузку подается последовательность синхронных положительных и отрицательных полупериодов напряжения сети.

Каждая положительная полуволна тока, протекающая через конденсатор 13, заряжает его (во время отрицательных полупериодов этот конденсатор несколько разряжается на переменный резистор 21), и, когда напряжение на конденсаторе 13 достигнет порогового напряжения ключевого элемента 10, последний откроется, - после чего конденсатор 13 начинает разряжаться на резистор 21 и цепочку из открытого элемента 10, резисторов 11 и 16, диода 19, управляющего перехода тиристора 20 и резистора 15, Тиристор 20 открывается и ток разряда конденсатора 13 протекает через него, поддерживая в открытом состоянии.

Пока открыт элемент 10, синусоидальный ток, ограниченный конденсатором 7, не попадает в управляющий переход сими- сторз 1, так как положительная полуволна протекает через диод 9, элемент 10, резистор 11 (для нормальной работы падение напряжения на нем составляет несколько вольОи диод 12, а отрицательная полуволна - через тиристор 20 и диод 17. Открытое состояний элемента 10 и тиристора 20 при этом поддерживается частью экспоненциального разрядного юка конденсатора 13 (этот ток во много рлз меньше периодическое синусоидального и ,, напт. зке рлвно -улю

ри рчврнстьт точа - э -ементе 10 ня- чению его тока удержскч (ото проис идя1

после спадения до нуля синусоидальной полуволны тока в нем), д « -эит 10 запирается, а таристоо20 остается открытым (либо через него уже протекает отрицательная полуволна тока, либо гок зарчда кокденса1 гора S4 до значения остаточного напряжения на конденсаторе 13 пода ьжияяег его отбытым д нь аг.к протекания этой п л- УВОЛНЫ) и закроется после спадвпия до -гугя отглцате- t-ной г ол волны тскз в нем. В ре5 зультате пгспе запирания элемента 10 и тиристора 20 следующая по/ожительнзп полуволна тока опять начнет заряжать конденсатор 2 открывая при этом синхронно симистор 1, и т.д., как описано выше,

0 т.е. на нагрузку будет подаваться следующая посаедэчательность периодов напряжения сети

Величина сопротивления переменного оезистора 2 i влияет и нг время вкпюченно5 го, и на время выключенного состояния си- мисторч 1. Например, при увеличении его сопротивления уменьшается время включенного состояния симистора 1 (конденсатор 13 таряжается большим током) и

0 увеличмезется время выключенного его со- стоянмя (конденсатор 13 разряжается на большее сопротивление), т.е. диапазон регулирования расширен. Полное напряжение сети на нагрузке при этом обеспечивается

5 малым значением сопротивления резистора 21, когда напряжение нз конденсаторе 13 не достигает порогового напряжения элемента 10, и регулирующая часть схемы отключена от сети.

0 На фиг.2 показан вариант схемы устрой- ства, ча котором для поддержания откры- тым тиристора 20 вместо конденсатора 14 введен конденсатор 23. Этот конденсатор заряжается при прохождении суммы сину5 соидального и экспоненциального токов через резистор 11, а после запирания элемента 10 разряжается через резисторы 11 и 16, диод 19 и управляющий переход тиристора 20, включая последний Кроме

0 того, на схеме фиг.2 показан переменный резистор 24, выполненный стремя выводами, при этом первый его неподвижный контакт, как и у резистора 21, соединен с катодом диода 9, второй его неподвижь 1 и

5 контакт соединен с катодом диода 12, а подвижный контакт соединен с анодом диода 18. Такое соединение управляющего переменного резистора обеспечивает регулирование напряжения на нагрузке до нуля - при положении лодвиж - ) о контакта

резистора 24 совмещенным с вторым неподвижным контактом управляющий переход симистора 1 зашунтирован оба полупериода и он открыться не может.

s Формул а изобретени я

Техред М.Моргентал

Заказ 3823ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

шимся выводом первого резистора, анод второго диода соединен с вторым выводом третьего резистора, катодом третьего диода, катодом введенного тиристора и первым выводом токоограничительного элемента, второй вывод которого соединен с управляющим электродом симистора. катод пятого диода и анод тиристора соединены с общей точкой катода симистора и оставшегося вывода для подключения сети, управляющий электрод тиристора соединен с катодом четвертого диода, анод которого соединен с первым выводом пятого резистора, второй вывод последнего соединен с анодом пятого диода, оставшимся выводом второго резистора и первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом ключевого элемента и первым выводом управляющего переменного резистора, а второй вывод переменного резистора соединен с анодом третьего диода.

Корректор М.Пожо