Регулируемый тиристорный преобразователь переменного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M5/257 H02P13/16 

1

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в устройствах для фазового регулирования напряжения электрических аппаратов, электрических машин, печей сопротивления и т.п.

Изветны регуляторы, позволяющие осуществить фазовое регулирование напряжения на нагрузке.

Известен регулятор переменного напряжения, содержащий мостовой выпрямитель, стабилитроны, однопереходный транзистор, вспомогательные тиристоры, синхронизирующий и импульсный трансформаторы, резисторы и конденсаторы l .

Недостатками этого регулятора являются его громоздкость из-за наличия синхронизирующего трансформатора и малый диапазон регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому является регулируемый тиристорный преобразователь переменного напряжения, содержащий включенный последовательно между источником питания и нагрузкой тиристор, фазосмещающее устройство, выполненное в виде параллельно соединенных подстроечного резистора, цепочки из последовательно включенных диода и конденсатора и цепочки -из последовательно включенных стабилитрона и второго конденсатора, при этом катод стабилитрона соединен с катодом диода и через пороговый элемент подключеу к управляющему электроду тиристора, общая точка второго конденсатора и анода диода подсоединена к одному из выводов источника питания, ко второму выводу которого через последовательно включенные второй диод и резистор подсоединена общая точка анода стабилитрона и первого конденсатора 2 .

Этот регулятор не позволяет получить на нагрузке, знакопеременное напряжение, поэтому диапазон регули390рования его выходного напряжения ограничен. Цель изобретения - получение на нагрузке знакопеременного напряжения и расширение диапазона регулирования выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что регулируемый тиристорный преобразователь переменного напряжения , содержащий включенный последовательно между источником питания и нагрузкой тиристор, фазосмещающее устройство, выполненное в виде параллельно соединенных подстроечного резистора, цепочки из последователь-. но включенных диода, и конденсатора и цепочки из последовательно включенных стабилитрона и второго конденсатора, при этом катод стабилитрона соединен с катодом диода и через пороговый элемент подключен к -управляющему электроду тиристора, об щая точка второго конденсатора и ано да диода подсоединена к одному из выводов источника питания, ко второму выводу которого через последовательно включенные второй диод и ре зистор подсоединена общая точка анода стабилитрона и первого конденсато ра, снабжен дополнительными фазосмещающим устройством, тиристором и дву мя диодами, дополнительные тиристор и один из диодов включены последовательно между собой и встречно-параллельно основному тиристору, при этом второй дополнительный диод шунтирует в обратном направлении управляющий электрод и анод дополнительного тиристора, дополнительном фазосмещающе устройстве стабилитрон, пороговый элемент и диоды подключены в направлении, обратном направлению в основном устройстве, причем катод первого диода подключен к управляющему элек роду дополнительного тиристора, выход порогового устройства подключей к катоду дополнительного тиристора, а анод второго диода - ко второму вы воду источника питания. На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого устройства. Тиристорный преобразователь однофазного напряжения содержит фазосмещающую цепь 1, которая образована параллельно подключенными цепочкой из последовательно включенных пе вого диода 2 и первого конденсатора 3, точка соединения которых подключена к пороговому элементу - динистору , и цепочкой из последовательно соединенных стабилитрона 5 и второго конденсатора 6, Анод стабилитрона 5 и одна обкладка первого конденсатора 3 через первый резистор 7 соединены с анодом второго диода 8. Вторые обкладки упомянутых конденсаторов 3 и 6 соединены между собой, а второй резистор 9 подключен параллельно обеим цепочкам. В дополнительной фазосмещающей цепи 10 стабилитрон 5, динистор Ц и диоды 2 и 8 подключены в направлении, обратном направлению в основной цепи. Кроме того, преобразователь содержит основной тиристор 11, два вывода 12 и 13 источника переменного напряжения, дополнительный тиристор 14 и дополнительные первый и второй диоды 15 и 16. Нагрузка 17 подключена к аноду основного Тиристора 11 и второму выводу 13 источника переменного напряжения. Катод тиристора 11 соединен с анодом первого диода 2 и с первым выводом 12 источника переменного напряжения. Управляющий электрод тиристора 11 соединен с катодом динистора f, а анод тиристора 11 - с катодом второго диода 8 и вторым выводом 13 источника переменного напряжения. Дополнительные тиристор Ни один из диодов 15 подключены последова- тельно между собой и встречно-параллельно основному тиристору 11. Катод первого диода 2 дополнительной фазосмещающей цепи ТО подключен к управляющему электроду дополнительного тиристора и через второй дополнительный диод 16 - к первому выводу 12 источника переменного напряжения. Анод динистора k дополнительной фазосмещающей цепи 10 подключен к катоду дополнительного тиристора Н, а анод второго диода 8 этой же цепи - ко второму выводу 13 источника переменного напряжения. Тиристорный преобразователь однофазного напряжения работает следующим образом (его работа рассмотрена на примере работы дополнительной фазосмещающей цепи 10, тиристора Н и двух диодов 15 и 16). При положительной полуволне напряжения на втором выводе 13 источ5ника переменного напряжения накопительный Конденсатор 3 заряжается по цепи: диод 8 - резистор 7 - диод 2 диод 16 - вывод 12. При.этом конден сатор 6 заряжается малым напряжение обусловленным прямым падением напряжения на диоде 2. Напряжение на конденсаторе 3 ограничивается стабилитроном 5. Заряд конденсатора 3 прекращается в момент времени, KOI- да напряжение на нем достигает вели чины напряжения стабилизации стабилитрона 5. В тот момент времени, ко да напряжение источника переменного напряжения становится меньше напряж ния заряженного конденсатора 3(имеется в виду положительная полуволна напряжения на выводе 13), диоды 8, 2 и 16 закрываются. С этого момента конденсатор 3 разряжается через переменный резистор 9 на конденсатор 6, перезаряжая его. Так как напряжение на конденсаторе 3 постоянно и равно напряжению стабилитрона 5, то заряд конденсатора 6 не зависит от колебаний питающего напряжения и определяется только вели чинами емкостей конденсаторов 3 и 6 и величиной переменного резистора 9 При смене полярности на выводах 12 и 13 источника переменного напряжения диоды 8, 2 и .16 остаются закры тыми , поэтому работа фазосмещающей цепи 10 не зависит от напряжения источника питания и состояния силовой цепи о В некоторый момент времени (при положительном оптенциале на выводе 12 источника переменного, напряжения) напряжение на конденсаторе 6 становится равным напряжению пробоя ди«истора k, сопротивление динистора Ц резко падает и конденсатор 6 разряжается через открытый динистор на управляющий переход тиристора Тиристор 1Ц включается и к нагрузке 17 прикладывается положительная полуволна (относительно вывода 13) источника переменного напряжения, угол включения которой регулируется переменным резистором Э в диапазоне 0-180° эл. град. Разряд конденсатора 6 проходит до тех пор, пока напряжение на нем не станет равным остаточному падению напряжения на динисторе k, при этом динистор k выключается. После этого происходит снова некоторый заряд конденсатора 6 от конденсатора 3 через переменный 06 резистор 9. Величина емкости конденсатора 3 выбирается такой, чтобы напряжение на конденсаторе 6 при его повторном заряде не достигло напряжения пробоя динистора . При следующей положительной полуволне на выводе 13 источника переменного напряжения конденсатор 6 перезаряжается до малого напряжения, обусловленного прямым падением напряжения на открытом диоде 2. Открываются диоды 8 и 16 и конденсатор 3 заряжается до напряжения стабилизации стабилитрона 5. Далее описанные выше процессы повторяются. Аналогичные процессы происходят в фазосмещающей цепи 1, работающей в комплексе с основным тиристором 11. Дополнительные диоды 15 и 16 разг вязывают фазосмещающие цепи 1 и 10. Для получения на нагрузке 17 симметричного знакопеременного напряжения при ручном управлении подстроечными резисторами 9. Подстроенные резисторы можно объединить в один сдвоенный переменный резистор, применяя, например, резисторы типа СП-3 и СП-. В качестве подстроечных резисторов 9 могут быть использованы фоторезисторы, резисторные оптроны и другие элементы, При работе преобразователя с низкими значениями напряжения источника питания фазосмещающие цепи .могут быть включены через повышающий трансформатор (не показан). Предлагаемый преобразователь можно широко использовать при регулировании напряжения на обмотках электрических аппаратов, электрических машин и т.д. Его использование позволяет получить на нагрузке знакопеременное напряжение, величину которого можно регулировать от нуля до номинального значения источника переменного напряжения. Формула изобретения Регулируемый тиристорный преобразователь переменного напряжения, содержа1ций включенный последовательно между входными и выходными выводами тиристор, фазосмещающее устройство, выполненное в виде параллельно соединенных подстроечного резистора, цепочки из последовательно включенных диода и конденсатора и цепочки