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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования средней мощности на нагрузке, питающейся переменным током, при синхронном подключении ее к сети.

Известен регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное с использованием релаксационного RC-генератора, в котором напряжение на нагрузку подается с помощью тиристора и представляет собой последовательность полных положительных полупериодов напряжения сети, а регулирующий элемент выполнен в виде многопозиционного переключателя с блоком резисторов. Такой регу- лятор имеет сложный регулирующий элемент и требует подборки резисторов для обеспечения требуемого ступенчатого изменения выходного напряжения от нуля до половины напряжения сети.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, в котором также используется релаксационный RC-генера- тор, а регулирующий элемент выполнен в виде переменного резистора с тремя вы во- дами, который обеспечивает ступенчатое регулирование выходного напряжения с помощью симистора от нуля дополного напря- жения сети. Недостаткок устройства является недостаточная плавность регули- рования, так как вблизи положения переменного резистора, при котором выходное напряжение на нагрузке равно нулю, разрядное сопротивление RC-генератора шунтируется частью регулирующего переменного резистора.

Цель изобретения - повышение плавности и глубины регулирования выходного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в регулируемом преобразователе переменного напряжения в переменное, содержащем управляемый вентильный элемент, включенный последовательно с выводами для подключения нагрузки и выводами для подключения сети, последовательную цепочку из первого резистора, первого конденсатора с параллельным ему вторым резистором, первого диода, второго конденсатора и второго диода, ключевой эле- мент, выполненный в виде порогового элемента, третий и четвертый диоды, третий и четвертый резисторы и управляющий переменный резистор, при этом катод третьего диода соединен с общим выводом второго резистора и анода первого диода, первый вывод третьего резистора и вывод подвижного контакта переменного резистора соединены с общим выводом второго конденсатора и анода второго диода, первый вывод четвертого резистора соединен с первым выводом ключевого элемента, а катод четвертого диода соединен с общим выводом сети и катода вентильного элемента.

Вентильный элемент выполнен в виде тиристора, вывод управляющего электрода которого соединен с катодом второго диода, анод третьего диода, второй вывод ключевого элемента и второй вывод третьего резистора соединен с катодом четвертого диода, анод последнего соединен с первым выводом управляющего переменного резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого резистора, а второй вывод четвертого резистора соединен с катодом первого диода.

На чертеже показана принципиальная схема устройства.

Преобразователь содержит управляемый вентильный элемент -тиристор 1, анод которого соединен с выводом 2 для подключения нагрузки 3, а катод - с выводом 4 для подключения сети, к оставшемуся выводу 5 для подключения сети присоединен свободный вывод нагрузки и последовательная цепочка из первого резистора 6, первого конденсатора 7, параллельно которому подсоединен второй резистор 8, первого диода 9, второго конденсатора 10 и второго диода 11, катод которого соединен с выводом управляющего электрода тиристора . Преобразователь содержит также третий 12 и четвертый 13 диоды, третий 14 и четвертый 15 резисторы, ключевой элемент 16 и регулирующий переменный резистор 17. Анод диода 13 соединен с первым выводом 18 резистора 17, второй вывод которого 19 соединен с первыми выводами ключевого элемента 16 и резистора 15, катод диода 13 соединен с выводом сети 4, вторым выводом резистора 14, вторым выводом элемента 16 и анодом диода 12, катод последнего соединен с общей точкой конденсатора 7 и анод диода 9, а второй вывод резистора 15 соединен с катодом диода 9.

Преобразователь работает следующим образом.

В установившемся режиме конденсатор 10 заряжается от сети синусоидальным од- нополупериодным, опережающим напряжение на 80°током, ограниченным конденсатором 7 (резистор 6 ограничивает коммутационные токи, резистор 8 - разрядный, ток в отрицательные полуперйоды проходит через диод 12). Пока напряжение на конденсаторе 10 не достигло порогового напряжения элемента 16 (в качестве которого используется, например, динистор) большая часть тока из сети проходит в положительный полупериод через управляющий

переход тиристора 1 по цепи: вывод 5, резистор 6, конденсатор 7, диод 9, параллельно соединенные конденсатор 10 и последовательная цепочка из резистора 15 и части переменного резистора 17 между выводами 19 и подвижным, диод 11, управляющий переход тиристора 1, вывод 4. Тиристор 1 открывается и на нагрузку 3 подается последовательность положительных полупериодов напряжения сети до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 10 не превысит пороговое напряжение элемента 1 б, после чего он откроется .

Открывание ключевого порогового элемента 16 вызывает разряд конденсатора 10 через резистор 15 и далее через параллельные цепочки: первой из элемента 16 и разрядного резистора 14 и второй из части резистора 17 от вывода 19 до подвижного вывода. Положительная полуволна тока из сети будет при этом проходить после диода 9 через резистор 15 и элемент 16, минуя управляющий переход тиристора ,1. Последний не открывается и напряжения на нагрузке 3 нет до тех пор, пока ток в элементе 16 не упадет ниже значения тока удержания, так как это возможно, когда через элемент 16 не протекает опережающий поддерживающий ток из сети, то открывание тиристора 1 после паузы произойдет в самом начале следующего положительного полупериода, когда будет заряжаться конденсатор 10 тем же опережающим током из сети.

В результате процесса заряда и разряда конденсатора 10 на нагрузку 3 будет подаваться последовательность полных полупериодов напряжения сети и длительность этой последовательности и паузы между ними будет зависеть от положения подвижного контакта резистора 17.

Совмещение подвижного контакта резистора 17с выводом 18 при заряде конденсатора 7 шунтирует управляющий переход тиристора 1 и напряжение на нагрузке 3 равно нулю, совмещение подвижного контакта резистора 17 с выводом 18 делает невозможным открытие элемента 16 и напряжение на нагрузке 3 равно напряжению сети. При промежуточных положениях подвижного контакта резистора 17 напряжение на нагрузке 3 меняется с плавно-ступенчато от нуля до половины напряжения сети.

Резистор 15 включен в цепь разряда конденсатора 10 для замедления разряда его и уменьшения наименьшей величны напряжения на нагрузке, не равной нулю: при открытом элементе 16 ток из сети, протекая по резистору 15 и поддерживая открытым

элементом 16, создает падение напряжения, направленное встречно напряжению на конденсаторе 10 и препятствует его разряду.

Диод 13 препятствует разряду конденсатора 10 при открытом элементе 16 через часть резистора 17 между выводом 18 и подвижным выводом. При малых выходных напряжениях при этом разряд конденсатора.

0 10 идет только на параллельно соединенные резисторы 17 и 14 и пауза имеет наибольшую длительность, при перемещении подвижного контакта резистора 17 к выводу 19 плавно уменьшается длительность паузы и

5 растер время включенного состояния тиристора 1, что обеспечивает плавно-ступенчатое регулирование выходного напряжения (без диода 13 перемещение подвижного койтакта от вывода 18 повышает выходное

0 напряжение от нуля, затем понижает до минимума и далее повышает плавно до половины напряжения сети).

Формула изобретения Регулируемый преобразователь пере5 менного напряжения в переменное, содержа ю щи и управляемый вентильный элемент, включенный последовательно с выводами для подключения нагрузки и выводами для подключения сети, последовательную цепоч0 ку из первого резистора, первого конденса- тора с параллельным ему вторым резистором, первого диода, второго конденсатора и второго диода, ключевой элемент, выполненный в виде порогового элемента,

5 третий и четвертый диоды, третий и четвертый резисторы и управляющий переменный резистор, при этом катод третьего диода соединен с общим выводом второго резистора и анода первого диода, первый вывод

0 третьего резистора и вывод подвижного контакта переменного резистора соединены с общим выводом второго конденсатора и анода второго диода, первый вывод четвертого резистора - с первым выводом клю5 чевого элемента, а катод четвертого диода - с общим выводом сети и катода вентильного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения плавности и глубины регулирования, вентильный элемент выпол0 нен в виде тиристора, вывод управляющего электрода которого соединен с катодом второго диода, анод третьего диода, второй вывод ключевого элемента и второй вывод третьего резистора соединены с катодом

5 четвертого диода, анод последнего - с первым выводом управляющего переменного резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого резистора, а второй вывод четвертого резистора с катодом первого диода.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования средней мощности на нагрузке переменного тока с синхронным подключением к сети. Сущность изобретения регулирование мощности обеспечивается изменением относительного времени включения тиристора 1. После достижения напряжения на конденсаторе 10 величины открытия ключевого элемента 16 последний открывается и препятствует протеканию тока через управляющий переход тиристора 1. За счет введения последовательно с управляющим переменным резистором 17 диода 13, соединения разрядного резистора 14 параллельно цепочке из управляющего перехода тиристора 1 и диода 11 и введения в цепь разряда конденсатора 10 резистора 15 обеспечивается плавность регулирования. 1 ил. ё сл СА СЛ СЛ 00