Однофазный регулятор переменного напряжения

 

ОДНОФАЗНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий два тиристорных регулирующих ключа, каждый из которых включен между соответствующими входным и выходным выводами , первый выпрямительный мост, выполненный на диодах, вход которого соединен с цепью нагрузки, а параллельно его входу включен тиристор, второй выпрямительный мост, вход которого через дроссель соединен с входными выводами для подключения питающей сети, а выход - с LC-фильтром, два зарядных и один коммутирующий тиристоры , блок управления тиристорами и цепочку искусственной когмутации, состоящую из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, причем первый заряд .ный тиристор включен в прямом направле , а НИИ между общей точкой соединения дросселя и Ынденсатора фильтра и свободным выводом одной обкладки конденсатора цепочки искусственной коммутации, свободный конец дросселя которой соединен с анодной группой диодов первого выпрямительного моста, второй зарядный тнристор анодом соединен с катодной группой диодов первого выпрямительного моста, а катодом - с анодной группой вентилей второго выпрямительного моста и катодом коммутирующего тиристора , анод которого соединен с катодом первого зарядного тиристора, отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощности и повышения КПД, в качестве вентилей анодной группы второго выпрямительного моста использованы тиристоры и дополнительно введены датчик направления тока и блок логики, причем датчик направления тока включен между одним из входных выводов и соответствующим тиристорным регулирующим ключом, его выход соединен с одним входом блока логики, другой вход которого соединен с выходами блока управления, а выход -. с управляющими электродами тиристоров анодной группы второго выпрямительного моста. 8ко упраёпения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЕНИЯ / -

&аУ улрабтния

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3304135/24-07 (22) 22.06.81 (46) 30.12.83. Бюл. № 48 (72) P. П. Карташов и Л: В, Чуфрякова (53) 62! 316.722 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 477505, кл. Н 02 М 5/257, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 469962, кл. G 05 F 1/20, 1973. (54) (57) ОДНОФАЗНЫЛ РЕГУЛЯТОР

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий два тиристорных регулирующих ключа, . каждый из которых включен между соответствующими входным и выходным выводами, первый выпрямительный мост, выполненный на диодах, вход которого соединен с цепью нагрузки, а параллельно его входу включен тиристор, второй выпрямительный мост, вход которого через дроссель соединен. с входными выводами для подключения питающей сети, а выход — с LC-фильтром, два зарядных и олин коммутирующий тиристоры, блок управления тиристорами и цепочку искусственной ко."мутации, состоящую из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, причем первый заряд,ный тиристОр включен в прямом направле, SU„„1064395 А

Н 02 М 5/257; 0 05 F 1 20;

Зсю Н 02 P 13/16 нии между общей точкой соединения дросселя и конденсатора фильтра и свободным выводом одной обкладки конденсатора цепочки искусственной коммутации, свободный конец дросселя которой соединен с анодной группой диодов первого выпрямительного моста, второй зарядный тир истор анодом соединен с катодной группой диодов первого выпрямительного моста, а катодом — с анодной группой вентилей второго выпрямительного моста и катодом коммутирующего тиристора, анод которого соединен с катодом первого зарядного тиристора, отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощности и повышения КПД, в качестве вентилей анодной группы второго выпрямительного моста использованы тиристоры и дополнительно введены датчик направления тока и блок логики, причем датчик направления тока включен между одним из входных выводов и соответствующим тиристорным регулирующим ключом, его выход соединен с одним входом блока логики, другой вход которого соединен с выходами блока управления, а выход —. с управляющими электродами тиристоров анодной группы второго выпрямительного моста.!

064395

Изобретение относится к устройствам силовой преобразовательной техники и промьшгленной электроники, используемым для решения задач стабилизации, регулирования симметрирования и коммутации переменных токов и напряжений.

Известно устройство для регулирования переменного однофазного напряжения импульсным способом, содержащее конденсатор и дроссель искусственной коммутации, зарядные и гасящие тиристоры (1), Недостатками такого устройства являются ограниченная область применения и низкий КПД. и

Наиболее близок к предлагаемому однофазный регулятор переменного напряжения, содержаший два тиристорных регулирующих ключа, каждый из которых включен между соответствующими входными и выходными выводами, первый выпрямительный мост, выполненный на диодах, вход которого соединен с цепью нагрузки, а параллельно его входу включен тиристор, второй выпрямительный мост, вход которого через дроссель соединен с входными выводами для подключения питаюшей сети, а выход с LC-фильтром, два зарядных и один коммутирующий тиристоры, блок управления тиристорами и цепочку искусственной коммутации, состояц ую из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, причем первый зарядный тиристор включен в прямом направлении между общей точкой соединения дросселя и конденсатора фильтра и свободным выводом одной обкладки конденсатора цепочки искусственной коммутации, свободный конец дросселя которой соединен с анодной группой диодов первого выпрямительного моста, второй зарядный тиристор анодом соединен с катодной группой диодов первого выпрямительного моста, а катодом с анодной группой вентилей второго выпрямительного моста и катодом коммутирующего тиристора, анод которого соединен с катодом первого зарядного тиристора (2) .

В данном устройстве отключение нагрузки от сети питания производится путем принудительного гашения силовых тиристоров, входящих в состав двух вентильных клн>чей, включенных последовательно в цепь питания нагрузки. При этом импульс тока коммутации протекает одновременно по двум параллельным цепям, включаюгцим последователь но соединенные диод выпрямительного моста, один из встречно-параллелъно соединенных силовых тиристоров и один из диодов диодного моста. В результате этого осушествляется выключение одного силового тиристора вентильного ключа, для которого ток разряда коммутирующего конденсатора является встречным. Тиристоры силовых вентильных ключей, для которых ток разряда коммутируюшего конденсатора является прямым, ведут «го одноврем< нно с гасящим тиристором до окончания перезаряда коммутирующего конденсатора, после чего все силовые и гасящие тиристоры выключаются.

Цепь нагрузки оказывается отключенной от сети и закороченной шунтирующим вентильным ключом. При следующем отпирании зарядных тиристоров и тиристоров силовых вентильных ключей происходит запирание тиристора-, входящего в состав шунтирующего вентильного ключа, и нагрузка вновь подключается к питающей сети. Протекание импульса тока коммутации одновременно по двум параллельным цепям приводит к необходимости завышать установленную мощность элементов цепи искусственной коммутации, чтобы добиться требуемой амплитуды тока коммутации в каждой из ветви.

Это приводит к увеличению установленной мощности всего устройства и снижению его

КПД.

Цель изобретения — снижение установ2О ленной мощности, а также повышение КПД регулятора путем сокрашения числа элементов и параллельных ветвей, по которым одновременно протекает импульс тока коммутации.

Поставленная цель достигается тем, что в однофазном регуляторе переменного напряжения, содержашем два тиристорных регулирующих ключа, каждый из которых включен между соответствуюшими входным и выходным выводами, первый выпрямительный мост, выполненный на диодах, вход которого соединен с цепью нагрузки, а парал лельно его входу включен тиристор, второй выпрямительный мост, вход которого через дроссель соединен с входными выводами для подключения питающей сети, а выход— с LC-фильтром, два зарядных и один коммутирующий тиристоры, блок управления тиристорами и цепочку искусственной коммутации, состоящую из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, причем первый зарядный тиристор включен в пря40 мом направлении между обшей точкой соединения дросселя и конденсатора фильтра и свободным выводом одной обкладки конденсатора цепочки искусственной коммутации, свободный конец дросселя которой соединен с анодной группой диодов первого

45 выпрямительного моста, второй зарядный тиристор анодом соединен с катодной группой диодов первого выпрямительного моста, а катодом — с анодной группой вентилей второго выпрямительного моста и катодом коммутирующего тиристора, анод которого соединен с катодом первого зарядного тиристора, в качестве вентилей анодной группы второго выпрямительного моста использованы тиристоры и дополнительно введены датчик направления тока и блок логики, причем датчик направления тока включен между одним из входных выводов и сooT ветствуюшим тири«торным регулируюшим клюЧом; его выход с<илии«н с одним входоч мост 6, приобретая полярность, указанную на фиг. 1 без скобок.

Принудительная избирательная коммутация силовых тиристоров осуществляется при включении коммутирующего тиристора 8 импульсом управления U (фиг. 2) и одного моста 13 Ug или Ug. Одновременно подаются импульсы управления на тиристор 7 шунтируюшего вентильного ключа 6 и силовые тиристоры 2 — 5.

)0 Для принудительной коммутации тиристоров 3 (или 5) к нему в обратном направлении прикладывается запирающее напряжение через коммутирующий тиристор 8 и тиристор 14 (или 15) анодной группы . вентилей выпрямительного моста 13. После ! 5. ком мутации цепь нагрузки шунтируетс я силовым ключом, содержащим диодный мост 6 и тиристор 7. При включении тиристоров 8 и 14 (или 15) конденсатор 11 перезаряжается через выпрямительный и диодный мосты, приобретая полярность, показанную на фиг. в скобках. Для принудительной коммутации шунтирующего днодный мост 6 тиристора 7 к нему в обратном направлении прикладывается запирающее напряжение через зарядные тиристоры 9 и 10. Избирательная коммутация силовых тиристоров 3 (или 5) обеспечивается с помощью датчика тока !6 и блока 17 логики, которые дают разрешение на включение нужных тиристоров анодной группы вснтилей выпрямительного моста 13. Включение тиристоров 2--5, 30

TBI» жс как и тиристора 7, происходит периодически через равные отрезки времени, определяемые частотой коммутации.

Принудительная коммутация силового тиристора происходит путс м приложения

35 к нему запирающего напряжения через соответствующие тиристоры следующим образом.

Гlусть, например, в проводящем состоянии находятся тиристоры 2 и 5 (или 3 и 4), тогда включаются тиристоры 8 и 15 (или 8 и 14) и тиристор 7. Г1ри этом протекает импульс тока, заряженный до полярности, указанной на фиг. без скобок, через тиристоры 8 и 15 (или 14), диод катодной группы вентилей диодного моста 6, тиристор

7, дроссель 12. Этот процесс приводит к перезаряду конденсатора 11 до полярности, указанной на фиг. I в скобках.

O«epeдность включения тиристороь поясняетсн эпюрами импульсов управления тиристоров, которые приведены на фиг. 2.

При включении силовых ключей нагрузка подключается к питающей сети, а при их выключении она отключается от сети и шунтируется через шунтирующий ключ.

В результате таких переключений, происходящих периодически, с частотой коммутации, а также путем регулирования относи 5 тельной длительности включенного состояния силовых ключей производится регулиро,ванне переменного напряжения на выходе .устройства.

1064395 блока логики, другой вход которого соединен с выходами блока управления, а выход— с управляющими электродами тиристоров анодной группы второго выпрямительного моста.

На фиг. I приведена схема устройства; на фиг. 2 — эпюры импульсов, действующих на выходах блока управления (Uq и Uq), датчика тока (U ), блока логики (Uq, Ug), последовательности импульсов, формируемых на выходе блока логики, на эпюре помечены цифрами в скобках, указывающими номера коммутирующих тиристоров, на которые они поступают; на фиг. 3 — эпюры напряжений питающей сети (V»,) и нагрузки (U»»), поясняющие принцип работы регулятора.

Регулятор однофазного переменного напряжения содержит силовую цепь, включающую демпфируюший дроссель 1, силовые регулирующие ключи, составленные из встречно-параллельно соединенных тиристоров 2, 3 и 4, 5 и включенных последовательно между соответствующими входным и выходным выводами, к которым подключаются сеть питания и нагрузка соответственно, пунтируюший вентильный ключ, включающий диодный выпрямнтельный мост 6, выводы переменного тока которого соединены с выходными выводами, и тиристор 7, замыкающий выводы постоянного тока диодного моста 6, цепь коммутации, включающую коммутирующий тиристор 8 и два зарядных тиристора 9 и !О, коммутирующую цепочку, состоя гцую из последовательно соединенных ком мутирующегo конденсатора 11 и коммутирующего дросселя 12, выпрямительный мост со сглаживающим фильт. ром 13, анодная группа вентилей которого составлена из тиристоров 14 и 15. Выводы переменного тока выпрямительного моста подключены к сети питания, а выводы постоянного тока через сглаживающий фильтр к аноду зарядного тири Topd 9 и общей точке соединения катодов коммутирующего тирис- 4р тора 8 и зарядного тиристор" 10. Последовательно в цепь нагрузки введен датчик 16 направления тока, выход которого соединен с управляющим входом блока 17 логики, через который управляющие электроды тиристоров 14 и 15 дополнительно связаны 4 с выходом блока 18 управления, соединенного с управляющими электродами всех тиристорон.

Устройство работает следуюгцим образом, Управляющие импульсы подаются одновременно на тиристоры силовых вентильных ключей 2--5 и зарядные тиристоры 9 и IO.

К нагрузке при этом прикладываются напряжение «ети через отпертые тиристоры 2, 5 или 3, 4. Коммутирующий конденсатор 11 заряжается от источника постоянного напряжения (вырямительный мост со сглаживак»шим фильтром 13) через зарядные иристоры 9 и 10, дроссель !2 и диодный

Использование изобретения позволяет снизить массогабаритные показатели элементов коммутируюшей цепочки примерно

И1

Редактор Л. Пнелинская

Заказ 10354/55

ИФ(4 и () !

6 в 1,5 раза и одновременно повысить КПД регулятора путем снижения потерь в вентилях цепи коммутации, Составитель T. Добровольскис

Техред И. Верее Корректор В. 1 ирннк

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г: Ужгород, ул. Проектная, 4