Устройство для дискретного регулирования переменного напряжения Советский патент 1993 года по МПК H02M5/257 H02M5/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для ступенчатого регулирования переменного напряжения синусоидальной формы.

Цель изобретения - упрощение схемы, заключающееся в уменьшении числа ключей переменного тока, и повышение КПД устройства дискретного регулирования переменного напряжения.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 дана электрическая схема устройства дискретного регулирования переменного напряжения; на фиг. 2 - векторные диаграммы.

Устройство дискретного регулирования переменного напряжения содержит ключи 1-3 переменного тока, образующие коммутатор 4, трансформатор 5 с первичной 6 и вторичной 7 обмотками и коммутатор 8 (фиг. 1). Секции вторичной обмотки 7 с коммутатором 8 образуют вольтодобавочную цепь, обеспечивающую дискретное изменение напряжения в определенном подди- апазоне. При этом максимальное значение напряжения вольтодобавочной цепи определяется суммой напряжений последовательно включенных секций вторичной обмотки 7, а число уровней квантования напряжения - структурой коммутатора 8.

00 О О

ел

ON 00

Схемы вольтодобавочных цепей общеизвестны, поэтому в предлагаемом устройстве ни конкретная реализация, ни принцип работы вольтодобавочной цепи не рассматриваются.

Ключи 1-3 коммутатора 4 одними контактами объединены в общую точку, соединенную с одним выводом коммутатора 8, второй вывод которого подключен к первому из зажимов нагрузки 9. Другими своими контактами ключи 1-2 соединены с одной из фаз и нейтралью трехфазной сети переменного тока (например, ключ 1 соединен с фазой А, а ключ 2 - с нейтралью N). К этой же фазе А и нейтрали N подключена и первич- ная обмотка б трансформатора 5. Свободный контакт ключа 3 коммутатора 4 соединен с любой из других фаз, например фазой С, сети и вторым зажимом нагрузки 9.

Предлагаемое устройство позволяетди- скретно регулировать напряжения в трех поддиапазонах и работает следующим образом.

Для регулирования напряжения в первом поддиапазоне замыкают ключ 3 (ключи 1 и 2 разомкнуты). Нагрузка 9 в этом случае оказывается подключенной непосредственно к коммутатору 8. Так как первичная обмотка 6 трансформатора 5 подключена к фазному напряжению UA, вектор UA2 вто- ричной обмотки 7 будет ориентирован по вектору UA (фиг. 2, а). Напряжение же в нагрузке 9 с помощью коммутатора 8 дискретно изменяют от нуля до предельного значения., е. , где .

. При этом предельное значение напряжения коммутатора 8 задают равным фазному напряжению, Т. е. UA2max UA (фиг. 2, а).

Для перехода на второй поддиапазон регулирования размыкают ключ 3 и замыкэ- ют ключ 2 (ключ 1 разомкнут), коммутатор 8 переводят в исходное состояние, при котором его выходное напряжение равно нулю. Напряжение в нагрузке 9 на этом поддиапа- зоне определяется геометрической суммой фазного напряжения Uc и напряжения UA2 коммутатора 8. т. е.

L)lBb.x Lic+ilA2.

Увеличивая дискретно с помощью коммутатора 8 напряжение вольтодобавочной цепи от нуля до UA2max UA, обеспечивают ступенчатое изменение напряжения в нагрузке в этом поддиапазоне регулирования

ОТ U ebix Uc ДО и вых. , Т. е. ОТ фЭЗНОго напряжения до линейного.

Для перехода на третий поддиапазон регулирования размыкают ключ 2 и замыкают ключ 1 (ключ 3 разомкнут), а коммутатор 8 снова переводят в исходное состояние. Выходное напряжение в этом поддиапазоне будет определяться геометрической суммой линейного напряжения UCA сети и напряжения UA2 коммутатора 8

).CA+LLA2,

при этом дискретное изменение напряжения UA2 Коммутатора 8 ОТ Нуля ДО UA2max UA

обусловит возможность ступенчатого регулирования выходного напряжения от , до и еыхтэх, т. е. от линейного напряжения до напряжения, в 1,53 раза превышающего линейное.

Таким образом, предлагаемое устройство с совокупностью отличительных признаков, указанных в формуле изобретения, позволяет дискретно регулировать переменное напряжение в широком диапазоне (от нуля до значения, в 1,53 раза превышающего линейное напряжение), что расширяет область применения такого устройства. Наряду с этим предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает более простым коммутатором, что обеспечивает достижение поставленной цели.

Формула изобретения

Устройство для дискретного регулирования переменного напряжения, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выводам для подключения сети, а вторичная - к входу первого коммутатора, выходные выводы которого формируют последовательную цепь с выводами для подключения нагрузки, второй коммутатор, отличающеес я тем, что, с целью упрощения и повышения КПД, второй коммутатор содержит три ключа переменного тока, первые выводы которых объединены со свободным выходным выводом первого коммутатора, вторые выводы первого и второго ключей переменного тока соединены с соответствующими выводами первичной обмотки трансформатора, связанными с выводом для подключения одной из фаз сети и выводом для подключения нейтрали сети соответственно, второй вывод третьего ключа переменного тока соединен со свободным выводом для подключения нагрузки и с выводом для подключения другой фазы сети.

с о

Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для дискретного регулирования напряжения синусоидальной формы. Сущность изобретения: регулирование величины напряжения на нагрузке осуществляют на трех поддиапазонах изменением состояния трех ключей коммутатора, обеспечивающих различные сочетания подключений к нагрузке вольтодобавочной цепи и трехфазной сети переменного тока. Изменение напряжения в пределах каждого из подди- апазонов осуществляется коммутатором, образующим вместе со вторичными обмотками трансформатора вольтодобавочную цепь. Так как напряжения трехфазной сети имеют сдвиг по фазе относительно друг друга, коммутатор выполнен по лучевой, схеме, содержащей три ключа переменного тока. При этом в цепи нагрузки в каждом из поддиапазонов регулирования оказывается включенным только один ключ коммутатора, за счет чего и достигается повышение КПД. Геометрическое суммирование напряжений сети и вольтодобавочной цепи обеспечивает диапазон регулирования переменного напряжения от нуля до значения,в 1,53 раза превышающего линейное напряжение. 2 ил. (Л с

ЧЬг.1