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 портативных регуляторах малой и средней мощности в бытовой и промышленной аппаратуре, например, в регуляторах освещения.

Наиболее близким является тиристор- ный регулятор переменного тока, 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 выводом питания блока управления, отрицательный вывод питания которого соединен с отрицательным выводом диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста.

Недостатком является то, что мощность, поступающая в блок управления, не соответствует необходимой величине. При закрытом тиристоре мощность, необходимая в блоке управления, минимальна , так как не требуется формирование 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 открытом тиристоре в начале полупериода питающего напряжения. Это противоречие приводит к повышенному расходу мощности в резисторе и в системе управления.

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия 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 выводом питания блока управления, отрицательный вывод

питания которого соединен с отрицательным выводом диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста, введены ключевой .пороговый элемент и диод, причем анод диода соединен с первым выводом ключевого порогового элемента и катодом тиристора, катод диода соединен с положительным выводом питания блока управления, а второй вывод ключевого порогового

0 элемента подключен к отрицательному выводу диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста.

На фиг. 1 приведена схема регулируемого преобразователя переменного напряже5 ния в переменное; на фиг. 2-5 - временные диаграммы напряжений.

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное содержит диодный выпрямительный мост 1,

0 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 диаго5 нали 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 положитель0 ным выводом питания блока 3 управления, отрицательный вывод питания которого соединен с отрицательным выводом диагонали постоя иного тока диодного выпрямительного моста 1, ключевой пороговый элемент 5 и

5 диод б, анод которого соединен с первым выводом ключевого порогового элемента 5 и катодом тиристора 2, катод диода 6 соединен с положительным выводом питания блока 3 управления, а второй вывод ключевого поро0 гоаого элемента 5 подключен к отрицательному выводу диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста 1.

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное работа5 ет следующим образом.

При закрытом тиристоре 2 напряжение на его аноде соответствует питающему напряжению. Сопротивление резистора 4 выбрано таким, что ток, поступающий через

0 него в положительный вывод питания блока 3 управления, обеспечивает питание блока 3 управления в режиме с отключенной нагрузкой м накопление в нем энергии, достаточной для того, чтобы сформировать один

5 (первый) импульс управления, 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 цзпь управляющего

электрода тиристора 2, Тиристор 2 открывается, напряжение на аноде порогового ключевого элемента 5 поднимается до напряжения его открытия, пороговый ключевой элемент 5 открывается и остается от- крытым, как и тиристор 2, до конца полупериода питающего напряжения. Положительный импульс от порогового ключевого злемента 5 через диод 6 поступает на положительный вывод питания блока 3 уп- равления и обеспечивает накопление энергии для питания блока 3 управления и формирования следующего импульса. В последующие полупериоды питающего напряжения процесс повторяется.

На фиг. 2 приведены диаграммы напряжений на аноде тиристора Ua; на фиг. 3 - на нагрузке UH, на фиг. 4 - на управляющем электроде тиристора Uy; на фиг. 5 - на ключевом пороговом элементе UK в зависимо- сти от времени для некоторого промежуточного фазового угла открытия. Амплитуда импульса UK определяется напряжением открытия порогового ключевого элемента и не зависит от фазового угла от- крытия.

В преобразователе в рабочем режиме энергия, необходимая для формирования импульсов управление тиристором, поступает в блок управления чарез диод 6 порци- ями, не зависящими от фазового угла управления. В режиме с отключенной нагрузкой, когда напряжение на нагрузку не должно подаваться и импульсы управления тиристором не вырабатываются, питание блока управления производится только через резистор 4 от анода тиристора током, необходимым для работы блока управления в режиме с отключённой нагрузкой и для накопления энергии, необходимой для фор- мирования первого импульса управления. Расходуемая при этом мощность может быть весьма малой. Таким образом, мощность, подаваемая в цепь питания блока

управления, согласована с мощностью, необходимой во всех режимах работы преобразователя, что обеспечивает его высокий коэффициент полезного действия.

Как показали испытания, изобретение может быть положено в основу при создании таристсрных регуляторов переменного токз малой и средней мощности.

Таким образом, предлагаемый преобразователь переменного напряжения в переменное позволяет повысить коэффициент полезного действия за счет потребления от питающей сети минимальной мощности во всех режимах работы.

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, включенный между анодом тиристора и положительным выводом питания блока управления, отрицательный вывод питания которого соединен с отрицательным выводом диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста, отличающейся тем, что, с целью повышения КПД, введены ключевой пороговый элемент и диод, причем анод диода соединен с первым выводом ключевого порогового элемента и катодом тиристора, катод диода соединен с положительным выводом питания блока управления, а второй вывод ключевого порогового элемента подключен к отрицательному выводу диагонали постоянного тока диодного выпрямительного моста.

W

и

/-Ч

,

/ ч /

А W

Фиг.2

,

/

ч /

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение КПД. Последовательно с тиристором регулируемого преобразователя переменного напряжения в переменное включен пороговый ключевой элемент 5. Падение напряжения на ключевом элементе 5 ограничивает напряжение питания блока 3 управления. Это позволяет уменьшить мощность, потребляемую блоком 3 из сети при закрытом тиристоре 1.5 ил..

шгч

Фиг.3

Чх