Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное Советский патент 1992 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к регулированию переменного напряжения на нагрузке при помощи тиристора и может найти применение в портативны5{ регуляторах малой и средней мощнбсти в бытовой и промышленной аппаратуре, например в регуляторах освещения.

Наиболее близким к предлагаемому является тиристорный регулятор переменного тока, содержащий диодный выпрямитель-, ный мост, диагональ nepesvieHnoro тока которого через выводы для подключения. нагрузки соединена с выводами доя подключения сети переменного тока, тиристор, анод которого подключен к положительному выводу диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста, блок управления, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, резистор, включенный между анодом тиристора и-положительным выводом питания блока управления, отрицательный вывод Питания которого соединен с катодом тиристора.

Недостатком известного преобразователя является то, что мощность, поступающая в блок управления, не соответствует необходимой величине. При закрытом тиристоре мощность, необходимая в блоке уп. равленйя, минимальна, так как не требуется формирования управляющих импульсов, при открытии тиристора она определяется мощностью формируемого управляющего импульса и не зависит от угла открытия. Поступающая же через резистор в блок управления мощность максимальна при закрытом тиристоре и минимальна при открытии тиристора в начале полупериода питающего напряжения. Это противоречие приводит к повышенному расходу мощно-, сти в резисторе и в блоке управле 1ия.

Целью изобретения является повышение КПД преобразователя переменного напряжения в переменное.

Указанная цель достигается тем, что в регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий диодный выпрямительный мост, диагональ переменного тока которого через выводы для подключения нагрузки соединена с выводами для подключения сети переменного тока, тиристор, анод которого подключен к положительному выводу диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста, блок управления, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, резистор, включенный между анодом тиристора и положительным выродрм питания блока управления, отрицательный вывод питания которого соединен с катодом тиристора, введены первый и

второй диоды, конденсатор и пороговый ключевой элемент, при этом пороговый ключевой элемент включен между катодбм тиристора и отрицательным выводом

диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста, катод первого диода соединен с положительным выводом питания блока управления, анод первого диода соединен с катодом второго диода и первым

выводом конденсатора, второй вывод которого подключен к отрицательному выводу диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста, а анод второго диода соединен с отрицательным выводом питания блока управления ,

На фиг. 1 приведена схема регулируемого преобразователя переменного напряжения в переменное; на фиг.2 - 5 - временные диаграммы напряжений.

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное содержит диодный выпрямительны1/1 мост 1, диагональ переменного тока которого через выводы для подключения нагрузки соединена с выводами для подключения сети переменного тока, тиристор 2, анод которого подключен к положительному выводу диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста 1,блок 3 управления, выход

которого соединен с управляющим электродом тиристора 2, резистор 4, включенный между анодом тиристора 2 и положительным выводом питания блока 3 управления, отрицательный вывод которого соединен с

катодом тиристора 2, первый 5 и второй б диоды, конденсатор 7 и пороговый ключе-. вой элемент 8; который включен между катодом тиристора 2 и отрицательным вь водом диагонали постоянного тока дйодного выпрямительного моста 1. Катод первого диода 5 соединен с положительным выводом питания блока 3 управления, а анод - с катодом второго диода 6 и перв1 м выводом конденсатора 7, второй вывод которого подключен к отрицательному выводу диагонали постоянного тока диодного вь прямительного моста 1. Анод второго диода 6 соединен с отрицательнь1м выводом питания блока 3 управления.

Регулируемый преобразователь переменнрго напряжения в переменное работает следующим образом.

При закрытом тиристоре И напряжение на его аноде соответствует питающему напряжению. Сопротивление резистора 4 выбрано таким,-что ток, поступающий через него в положительный вывод питания блока 3 управления,.обеспечивает питание блока. 3 управления в режиме с отключенной нагрузкой и накопление в нем энергии, достаточной для того, чтобы сформировать один (первый) импульс, когда это будет необходимо по условиям управления.

В определенный момент времени (когда необходимо подать напряжение на нагрузку RH} блок 3 управления выдает первый импульс управления в цепь управляющего электрода тиристора 2. Тиристор 2 открывается, напряжение на аноде порогового ключевого элемента 8 поднимается м однрвременно через диоды 5 и 6 заряжается конденсатор 7 до напряжения открыти1я порогового ключевого элемента 8. Последний открывается и остается открытым, как и тиристор 2, до конца полупериода питающего напряжения. При этом напряжение от конденсатора 7 через первый диод 5 поступает на положительный .вывод питания блока 3 управления для формирования следующего импульса. В последующие полупериоды питающего напряжения процесс повторяется

На фиг.2 приведены диаграммы напряжений на аноде тиристора Ua. на фиг.З - на нагрузке UH, на фмг.4 - на управляющем электроде тиристора Uy. на фиг.5 - На ключевом пороговом элементе UK в зависимости от времени для некоторого промежуточного фазового угла открытия. Амплитуда импульса UK ояределяется напряжением открытия порогового ключевого элемента и не зависит от фазового угла ofкрытия.

В регулируемом преобразователе в рабочем режиме энергия, необходимая для формирования импульсов управления Тиристором, поступает в блок управления через диод 5 порциями, не зависящими от, фазо; вого угла управления. В режиме с отключенной нагрузкой, когда напряжение на нагрузку не подается и импульсы управления тиристором 2 не вырабатываются, питание блока 3 управления производится только через резистор 4 от анода тиристора 2 током,, необходимым .адя работы блока 3 управления в режима с отключенной нагрузкой и для накопления, необходимой для формирования первого импульса управления. Расходуемая при этом мощность Может

быть малой. Таким образом, мощность, подаваемая в цепь питания блока 3 уп равления, согласована с мощностью, необходимой во всех режимах работы регулятора, что обеспечивает его высокий КПД.

.Предлагаемый регулируемый преобразователь может быть положен в основу при. создании тиристорных регуляторов neper Менного тока малой и средней мощности.

Таким образом, предлагаемый регулируемый преобразователь, позволяет повысить КПД за счет потребления от питающей минимальной мощности во всех режимах рЬботы.

Формула изобретения Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий диодный выпрямительный мост, диагональ переменного тока которого через выводы для подключения нагрузки соединена с выводами для подключения сети переменного тока, тиристор, анод которого подключен к положительному выводу диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста, блок управления, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, резистор, В|у1юченный меж-, ду анодом тиристора и положительным выводом питания блока управления, отрицательный вывод питания которого соединен с катодом тиристора, отличающийс я тэм, что, с целью повышения КПД, в него введены первый и второй диоды, конденсатор и пороговый ключевой элемент, при этом пороговый ключевой элемент включен между катодом тиристора и отрицательным выводом диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста, катод первого диода соединен с положительным выводом питания блока управления, анод педвого диода соединен с катодом второго диода и первым выводом конденсатора, второй вывод которого подключен к отрицательному выводу диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста, а анод второго диода соединен с отрицательным выводом питания блока управления.

О

Фиг2

W

-ЭР

t

L

Шиг.З

Фи2,5