Устройство для регулирования переменного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F3/04 

(5) УСТРОЙСТВО для РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

t ;

Изобретение относится к электронике, в частности,преобразовательной технике, и может быть использовано, напримерj в источниках питания электроаппаратуры.

Известны устройства для регулирования переменного напряжения, содержащие дроссели, конденсаторы и управляемые ключи 1 2.

Наиболее близким из известных к предлагаемому является устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее входные и выходные. выводы, одни из которых соединены между собой, а между другими включены ограничительный дроссель и дроссель фильтра управляемый ключ соединенный через ограничительный дроссель с входными выводами, и конденсатор, подключенный параллельно выходным выводам устройства 2.

Недостатком известного устройства является искажение формы кривой выходного напряжения из-за ограниче-.

НИИ на величину индуктивного сопроIтивления дросселя фильтра и значительные массогабаритные показатели, при уменьшении KOTOI IX имеет место неустойчивый режим работы устройства. Цель изобретения - улучшение формы кривой выходного напряжения во всём диапазоне регулирования и снижение массогабаритных показателей.

10

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования переменного напряжения, содержащем входные и выходные выводы, одни из которыхсоединены между собой, а меж15ду другими включены ограничительный дроссель и дроссель фильтра, управляемый ключ, соединенный через ограничительный дроссель с входными выводами и конденсатор, подключенный

20 параллельно выходным выводам устройства, ограничительный дроссель выполнен с отводом, который соединен с одним из выводов дросселя фильтра. На чертеже приведена функциональмая схема устройства. Устройство для регулирования пе.ременного напряжения содержит входные 1 и 2 и выходные 3 и выводы, cooTBeTcteeHHO, ограничительный дрос сель 5 и дроссель 6 фильтра, включенные между входным 1 и выходным 3 выводами, управляемый ключ 7, соединенный через ограничительный дрос сель 5 с входными выводами 1 и 2, конденсатор 8, подключенный параллельно выходным выводам 3 и 4, и нагрузку 9. При этом ограничительный дроссел 5 имеет отвод10, который делит его обмотку на входную секцию 11 и разря ную секцию 12, а параметры дросселей 5 и 6 и конденсатора 8 выбираются такими, что резонансная частота колебательных контуров, образованных секциями 11 и 12 ограничительного дросселя 5 с дросселем 6 фильтра и конденсатором 8, близка к основиой частоте входного питающего напряжения. Устройство работает следующим образом. Когда управляемый ключ 7 выключен входная секция 11 ограничительного дросселя 5 и дроссель 6 фильтра совместно с конденсатором 8 образуют последовательный колебательный конту настроенный на резонансную частоту, близкую к частоте питающего напряжения на входных выводах 1 и 2. При этом практически вся потребляемая от сети энергия передается в нагрузку 9 и напряжение на нагрузке 9 и на отво де 10 относительно входного вывода 2 практически равно или несколько превышает сетевое напряжение. После включения ключа 7 энергия от сети по ступает в нагрузку 9 только частично так как сетевое напряжение делится между сек((иями 11 и 12 ограничительного дросселя 5. Напряжение на отводе 10 становится существенно меньше напряжения на конденсаторе 8 и по следний начинает разряжаться не толь ко через нагрузку 9, но и по контуру дроссель 6 фильтра - разряднаясекция 12 дросселя 5 - ключ 7, при этом резонансная частота этаго контура близка к частоте основной гармрники тока нагрузки 9- Таким образом, посл включения ключа 7 ток в нагрузке 9 поддерживается за счет запасенной реактивной энергии в дросселе 6 фильтра и конденсаторе 8. В этом режиме через ключ 7 протекает суммарный ток дросселей 5 и 6. 8 тот момент, когда сумма этих токов становится равной нулю, происходит запирание тиристоров ключа 7 и нагрузка 9, а также конденсатор 8 вновь подключается к сети через входную секцию 11 дросселя 5 и дроссель 6 фильтра. Изменяя момент.включения ключа 7 в течение каждого полупериода сетевого напряжения, т.е. меняя соотношение между временами открытого и закрытого состояния тиристоров, можно изменять величину нагпряжения на нагрузке 9 от минимальной, определяемой соотношением секции 11 и 12 дросселя 5 (тиристоры постоянно открыты), до максимальной (тиристоры постоянно закрыты). При любом моменте включения тиристоров ключа 7 в течение каждого полупериода сетевого напряжения форма напряжения на нагрузке 9 остается практически синусоидальной. Это обусловлено тем, что при переключении тиристоров ключа 7 практически не происходит расстройка колебательных контуров: входная секция 11 дросселя 5 - дроссель 6 фильтра - конденсатор 8 (тиристоры закрыты) и разрядная секция 12 дросселя 5 Дроссель 6 Фильтра - конденсатор 8 (тиристоры открыты). В связи с тем, что при открытых тиристорах ключа 7 разряд конденсатора 8 осуществляется не только через дроссель фильтра 6 и нагрузку 9, как это имеет место в известном устройстве, но и через последовательно включенную с дросселем 6 разрядную секцию. 12 дросселя 5, индуктивное coпpotивлeниe дросселя 6 выбирается существенно меньшим, например, равным 1/9 емкостного сопротивления конденсатора 8, т.е. дроссель 6 и конденсатор 8 образуют в этом случае фильтр третьей гармоники. Так как суммарное индуктивное сопротивление дросселя 6 фильтра и входной секции 11 дросселя 5 не должно превышать 75-80% сопротивления нагрузки 9, уменьшение сопротивления дросселя 6 позволяет соответственно увеличивать индуктивное сопротивление входной секции 11 ограничительного дросселя 5. Для рассматриваемого примера индуктивное сопротивление секции 11 дроссели 5 составляет 65-701 сопротивления нагрузки 9- Так как через разря цную сек1(ию 12 дросселя 5 протекает суммарный ток, то для обеспечения качественной фильтрации напряжения на нагрузке 9 число витков секции 12 должно составлять порядка 1/3 от общего числа витков обмотки дросселя 5. В этом случае полное индуктивное сопротивление ограни чительного- дросселя 5 составит 170180% сопротивления нагрузки 9 и вход ной ток при полностью открытых тиристорах ключа 7 будет меньше номинального тока нагрузки 9, т.е. при .уменьшении напряжения ни нагрузке 9 ток, потребляемый от сети, также уменьшается.«Габаритная мощность ог.раничительного дросселя 5 в этом случае приблизительно равна мощности нагрузки 9 а его масса и габариты существенно меньше массы и габаритов аналогичного дросселя известного устройств э. Таким образом, выполнение ограничительного дросселя с отводом, который соединен с одним из выводов дрос селя фильтра, так что резонансная частота колебательных контуров, обра зованных секциями ограничительного дросселя с дросселем фильтра и конденсатором, близка к основной часТот

напряжения, -позволяет сохранить практически синусоидальной форму напря9

2. Авторское свидетельство СССР № 620966, кл. G 05 F, 1978. 0 на нагрузке во всем диапазоне его регулирования, уменьшить потребление тока от сети и уменьшить маСсогабаритные показатели. Формула изобретения Устройство для регулирования пере- менного напряжения, содержащее входные и выходные выводы, одни из которых соединены между собой, а между другими включены ограничительный дроссель и дроссель фильтра, управляемый ключ, соединенный через ограничительный .дроссель с входными выводами, и конденсатор, подключенный параллельно выходным выводам устройства, отличающеес-л тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения во всем диапазоне регулирования и снижения массогабаритных показателей, ограничительный дроссель выполнен с отводом, который соединен с одним из выводов дросселя фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 05 F ЗУОб, 1976.