Регулятор переменного напряжения дискретного действия Советский патент 1976 года по МПК G05F1/14 

1

Изобретение относится к области электротехнИКи и может быть использовано при соз- даани регуляторов переменного тока с широким диапазоном регулирования выходного напряжения.

Известны регуляторы переменного напряжения, содержащие силовой трансформатор, вторичные обмотки которого коммутируются полупроводниковыми ключами и выполнены при по двоичного ряда: Е; 2Е; 4Е; «+1.

Недостатками таких регуляторов является то, что регулировочные обмотки трансформатора выполнены электрически развязанными, что приводит к увеличенному числу выводов на трансформаторе и усложняет его конструкцию. Все полупроводниковые ключи в таких регуляторах выбираются па полный ток нагрузки, а число ключей, одновременно обтекаемых полным током нагрузки, велико, что, естественно, приводит к увеличению потерь и дополнительному усложнению схемы управления регулятором, кроме того, подобные схемы не позволяют использовать регулировочные обмотки для питания различных вспомогательных устройств (вольтодоба1вочных трансформаторов).

Для уменьшения числа одновременно обтекаемых током полупроводниковых ключей и уменьшения числа отводов трансформатора, в

предлагаемом регуляторе ряд иапряжении, соответствующий числам 1, 2, 4, 8, посредством деления витков двух регулировочных обмоток преобразуется в ряд 1, 1, 1, 4, 4, 4, причем регулнровочные обмотки включены последовательно и от каждого соединения этих обмоток выполнены отводы. Эти отводы с помощью полупроводниковых ключей соединены с выходными зажимами следующим образом: средний отвод с номон1,ью двух полупроводниковых ключей присоединен к общим выходным зажимам, все отводы, лежащие по другую сторону, - ко второму выходному зажиму. Регулировочные отводы с помощью полупроводниковых

ключей могут нр соединяться к выходным зажимам трансформатора, и тем самым производится ступенчатое регулирование напряжения. При указанном соотношении между витками регулировочных обмоток трансформатора такая схема обеспечивает 16 ступеней выходного напряжения и при том же количестве ключей, что и в известных устройствах, позволяет сократить количество отводов на трансформаторе и вместе с тем уменьшить

число одновременно обтекаемых током еагрузки полупроводниковых ключей.

Для сокращения числа силовых полупроводниковых ключей при заданном числе уровней выходного нанряжения в схеме используется вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого выключена последовательно € нагрузкой, а первичная при вспомогательных маломощных полупроводниковых ключей подключена к отводам регулируемого трансформатора.

К каждому из отводов подключены два ключа, причем один присоединен к одному концу первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а другой - ко второму «онцуУказанное включение позволяет получить на его обмотке напряжение любой ступени и любой полярности, что, в свою очередь, позволяет разбить диапазон одной ступени главного-трансформатора на 2п-1 уровней.

образом, полное число Л синусоидальных уровней выходного напряжения равно

/V (г - 1) (2« - 1) + (« - 1) -г 2п (п - 1),

где п - число уровней, получаемых путем переключения отводов обмотки регулируемого трансформатора.

Схема предлагаемого регулятора показана на чертеже. Регулятор состоит из регулируемого трансформатора I, первичная обмотка 2 которого присоединена к сети. Вторичная обмотка трансформатора имеет отводы 3-9, подключаемые силовыми полупроводниковыми ключами 10-17 к выходным зажимам.

Напряжения между отводами определяются следующими равенствами:

и,, - и,, и,, : Е- и,, и,, :--. и,, 4Е,

где Е - напряжение единичной ступени регулируемого трансформатора.

К этим же отводам через маломощные полупроводниковые ключи присоединена первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора 32, а вторичная его обмотка 33 включена последовательно с нагрузкой 34.

Схема управления 35 и датчик 36 обеспечивают переключение полупроводниковых ключей в моменты времени, исключающие возникновение коротких замыканий.

Регулятор работает следующим образом.

При любом из 16 возможных напряжений включены только два ключа: один из группы 10-13 и другой из группы 14-17. Нулевое напряжение получается при замкнутых ключах 13 и 14. Напряжение следующих трех ступеней получается замыканием одного из ключей 12, И или 10 вместо ключа 13. Следующие четыре ступени получают поочередным включением .ключей 13-10 при замкнутом ключе 15 вместо ключа 14. Включая вместо ключа 15 поочередно ключи 16 и 17, получают следующие две серии по четыре уровня в каждой.

Сочетание работающих силовых ключей на каждом уровне приведено в таблице I.

Таблица I

Регулирование напряжения в пределах каждой ступени выполняется при помощи вольтодобавочного трансформатора. Первичная его обмотка ключами 18-31 может подключаться на любое напряжение регулируемого трансформатора. Ноэтому к напряжению любой ступени главного трансформатора можно добавить или вычесть из него 15 разВ таблице 2 показан порядок работы ключей при использовании вольтодобавочного трансформатора в режиме добавления напряжения, в таблице 3 - при работе его в режиме вычитания.

Следовательно, схема предлагаемого регулятора позволяет получить 480 уровней синуличных напряжений, что позволяет разбить диапазон одной ступени на 30 уровней. Комбинации работающих ключей вольтодобавочного трансформатора, соответствующие каждому уровню одной ступени приведены в таблицах 2 и 3, где EI - единичная ступень, получаемая при помощи вольтодобавочного трансформатора.

Таблица 2

соидального выходного напряжения при ;г 16. Нри необходимости, число уровней может быть уменьшено за счет последовательного сокращения числа регулируемых обмоток с числом витков, соответствующих крайним -правым числам ряда, и соответственно сокращения числа полупроводниковых ключей.

Формула изобретения

W

Таблица 3

4, 4, причем средний отвод через два из упомянутых ключей присоединен к обоим выходным зажимам, все отводы, лежащие по одну сторону от него, присоединены через соответствующие -ключи к одному из выходных зажимов, а все отводы, лежащие по другую сторсну - к другому зажиму.

33