Устройство для регулирования постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F3/08 

(Б) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРЮВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Ч-

Изобретение относится к электро- 1 технике, в частности преобразовательной технике, и может быть использовано, например для понижения постоянного напряжения в ЛЗП и в электроприводах постоянного тока.

Известны устройства для регулирования постоянного напряжения, содергжащие накопители энергии, например конденсаторы, реакторы и неуправляемые и управляемые вентили l, 2.

Не/|остатком известных устройств является значительная величина потерь энергии при понижении энергии.

Известно также устройство для регулирования постоянного напряжения, содержащее две цепочки, одна из ко торых включена между одними из входных и-выходных выводов и состоит из последовательно соединенных основного управляемого вентиля, реактора и вспомогательного управляемого вентиля, а вторая цепочка состоит из по-; следовательно соединенных накопите:ля

энергии-И вентиля, причем анод вен- тиля второй цепочки подключен к общей точке соединения вторых входного и выходного выводов, а положительный вывод накопителя энергий этой цепочки соединен с анодом вспомогательного управляемого вентиля первой цепочки, и блок управления З Недостатком этого устройства является значительная величина потерь

to энергии при коммутации и сложность, обусловленные минимальным числом накопителей энергии и искусственным запиранием управляемых вентилей.

Цель изобретения - снижение по15терь энергии при коммутации и упрощение.

Указанная цель достигается тем что в устройство для регулирования постоянного напряжения, содержащее

20 две цепочки, одна из которых включена между одними из входных и выходных выводов и состоит из последовательно соединенных основного управляемого вентиля, реактора и вспомогательного управляемого вентиля, а вторая цепочка состоит из последовательно соединенных нако пителя энергии и вентиля, причем анод вентиля второй цепочки подключен к общей точке соединения,вторых входного и выходного выводов, а положительный вывод накопителя энергии этой цепочки соединен с анодом вспомогательного управляемого венти ля первой цепочки, и блок управления, дополнительно введены емкостно элемент, п-1 цепочки, аналогичные указанной второй цепочке, диоды и ,дополнительные вспомогательные управляемые вентили, причем параллельно выходным выводам включен емкостной элемент, положительный вывод накопителя каждой из п-1 цепочек через один из введенных диодов соединен с отрицательным выводом накопителя пре дыдущей цепочки, а через один из дополнительных вспомогательных управляемых вентилей подключен к катоду вспомогательного управляемого вентил первой цепочки, соединенного через соответствующий введенный диод с отрицательным выводом накопителя последней из п-1 цепочек. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит последователь ную цепочку, состоящую из основного, управляемого вентиля 1, реактора 2, вспомогательного управляемого вентиля 3 , и включенную между одним из входных и выходных выводов и 5, соответственно, параллельную цепочку, состоящую из накопителя 6 энергии, например конденсатора, и вентиля 7, анодный вывод которой подключен к общей точке соединения другого входного 8 и выходного 9 выводов, а положительный вывод накопителя 6 ее к аноду вспомогательного управляемого вентиля 3 п-1 дополнительных параллельных цепочек, аналогичных указанной выше, положительный вывод накопителя 6 каждой из которых через соответствующий из введенных диодов JO-13 соединен с отрицательным выводом накопителя 6 предыдущей цепочки, а через соответствующий из введенных вспомогательных управляемых вентилей подключен к выходному вы воду 5 последовательной цепочки, емкостной элемент (конденсатор) 17 под ключен параллельно выходным выводам 9 5И 9 блок 18 управления подключен к основному и вспомогательным вентилям 1, 3i , соответственно. Устройство работает следующим образом. Полный цикл работы устройства состоит из трех этапов: этап накопления энергии, пауза, этап передачи энергии нагрузке. Этап накопления энергии начинается включением основного управляемого вентиля 1 при помощи блока 18 управления. На этом этапе вспомогательные управляемые вентили 3, Й-16 всех параллельных цепочек заперты, при этом по цепи: входной вывод 4 - основной вентиль 1, реактор 2, накопитель 6первой параллельной цепочки - диод 10 - накопитель 6 второй параллельной цепочки - диод 12 - накопитель 6 четвертой параллельной цепочки диод 13 - реактор 2 - выходной вывод 5 - нагрузка - выходной вывод 9 входной вывод 8 под действием-питающего напряжения протекает ток, величина которого возрастает до тех пор, пока падение напряжения на всех неиндуктивных элементах этой цепи сравняется с напряжением питания. В дальнейшем ток в этой цепи будет поддерживаться только за счет запаса магнитной энергии в индуктивных элементах 2, накопленной при нарастании тока. По мере расходования этого запаса энергии ток в цепи снижается до нуля, при этом суммарное напряжение на накопителях энергии 6 и 17 становится больше напряжения питания, что приводит к запиранию основного вентиля 1. После запирания основного вентиля. 1 наступает пауза до момента времени, когда напряжение на емкости 17 (выходных выводах 5 и 9) достигнет определенного отношения к заранее заданному значению. Этап передачи энергии нагрузке начинается включением вспомогательных вентилей 3, при помощи блока 18 управления. Под действием напряжения на накопителе 6 энергии по цепи: положительный вывод накопителей 6 соответствующих параллельных цепочек - вспомогательные вентили 3, - реактор 2 - выходной вывод 5 нагрузка выходной вывод 9 - вентиль 7 соответствующих параллельных цепочек отрицательный вывод накопителя 6 этих же цепочек протекает ток, возрастающий до тех пор, пока сравняется напряжение на н.акопителе 6 и нагрузке при этом в реакторе 2 возникает опр деленной величины запас магнитной энергии. В дальнейшем ток поддерживается за счёт этого запаса, по мере расходования которого снижается до нуля. Продолжающееся протекание тока после выравнивания напряжения на накопителях 6 приводит к тому, что напряжение на емкости 1 становится больше напряжения на накопителях 6. Под действием этой разности напряжеНИИ запираются вспомогательные управляемые вентили 3, , Этап передачи энергии нагрузке и полный цикл работы устройства на этом заканчивается. Реакторы 2 на входе и выходе последовательной цепочки позволяют избавиться от устройств для запирания управляемых вентилей и избежать брос ков тока при коммутации. Таким образом, циклическое переключение накопителей 6 энергии с параллельного соединения на последовательное и обратно позволяет достичь периодическое экспоненциальное изменение напряжения на нагрузке, что ис ключает паузы и способствует снижению коммутационных потерь энергии, при этом силовая схема предлагаемог устройства более проста по сравнению с силовой схемой известного устройст ва. Формула изобретения Устройство для регулирования постоянного напряжения, содержащее две цепочки, одна из которых включена между одними из входных и выходных выводов и состоит из последовательно соединенных основного управляемого вентиля, реактора и вспомогательного управляемого вентиля, а вторая цепочка состоит из последовательно соединенных накопителя энергии и вентиля, причем анод вентиля второй цепочки подключен к общей точке соединения вторых входного и выходного выводов, а положительный вывод накопителя энергии этой цепочки соединен с анодом вспомогательного управляемого вентиля первой цепочки, и блок управления, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь энергии при коммутации и упрощения, дополнительно введены емкостной элемент, п-1 цепочки, аналогичные указанной второй цепочке, диоды и дополнительные вспомогательные управляемые вентили, причем параллельно выходным выводам включен емкостной элемент, положительный вывод накопителя каждой из п-1 цепочек через один из введенных диодов соединен с отрицательным выводом накопителя предыдущей цепочки, а через один из дополнительных вспомогательных управляемых вентилей подключен к катоду вспомогательного управляемого вентиля первой цепочки, соединенного через соответствующий введенный диод с отрицательным выводом накопителя последней из п-1 цепочек. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 23658 0, кл. Н 02 Р I/O, 1978. 2.Патент ФРГ № 270328, кл. Н 02 Р 1/18, 1978. 3.Герман-Галкин С.Г. Широтноимпульсные преобразователи. Л., Энергия, 1979, с. 8-11, рис. 1-V.