Повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения
Владельцы патента RU 2580677:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким. Технический результат заключается в создании простого регулятора переменного напряжения с широким диапазоном регулирования. Для этого предлагаемый регулятор переменного напряжения содержит в каждой фазе накопительные реакторы, включенные последовательно с источником питания, конденсаторы, включенные параллельно нагрузке, два трехфазных диодных выпрямительных моста, первый из которых выводами переменного тока подключен к выводам нагрузки, а второй выводами переменного тока подключен к нагрузке через конденсаторы, а также два транзистора, которые по одному подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока диодных выпрямительных мостов. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким. Такой регулятор может быть использован как стабилизатор трехфазного переменного напряжения, бестрансформаторное устройство повышения переменного напряжения, регулируемый источник стабильного переменного напряжения и как устройство плавного пуска асинхронных двигателей.
Известен повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения, содержащий в каждой фазе последовательно включенные входной LC-фильтр, входной ключ, выполненный в виде встречно-параллельного соединения вентиля с полным управлением и диода, реактор выходного фильтра, а также выходной ключ, подсоединенный к точке соединения входного ключа и реактора выходного фильтра (Пат. 2122274 C1 RU, МПК H02M 5/22. Регулятор трехфазного напряжения).
Однако указанный регулятор имеет большое количество реактивных элементов и ключей.
Кроме того, известен повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения (Ζ. Peng, L. Chen, F. Zhang. Simple Topologies of PWM AC-AC Converters, IEEE POWER ELECTRONICS LETTERS, VOL. 1, NO. 1, MARCH 2003. P. 10-13), взятый за прототип, содержащий в каждой фазе накопительные реакторы и накопительные конденсаторы, включенные последовательно с источником питания, а также буферные реакторы включенные последовательно с нагрузкой, два трехфазных диодных выпрямительных моста, первый из которых выводами переменного тока подключен параллельно входному ансамблю источника питания с накопительными реакторами, а второй - параллельно выходному ансамблю нагрузки с последовательными буферными реакторами, а также два транзистора, которые по одному подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока диодных выпрямительных мостов.
Однако этот регулятор характеризуется сложностью, т.к. содержит много реактивных элементов.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание более простого повышающе-понижающего регулятора переменного напряжения.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом повышающе-понижающем регуляторе переменного напряжения, содержащем в каждой фазе реакторы, включенные последовательно с источником питания, накопительные конденсаторы, включенные параллельно нагрузке, два трехфазных диодных выпрямительных моста, первый из которых выводами переменного тока подключен ко вторым выводам нагрузки, два транзистора, которые по одному подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока диодных выпрямительных мостов, между точкам соединения реакторов с первыми выводами нагрузки и выводами переменного тока второго трехфазного диодного выпрямительного моста последовательно включены конденсаторы.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого повышающе-понижающего регулятора переменного напряжения. На фиг. 2 приведены временные диаграммы токов и напряжений (при уменьшенной частоте коммутации для наглядности электромагнитных процессов).
Предлагаемый повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения содержит в каждой фазе источника питания 1 последовательные накопительные реакторы 2, подключенные к фазам нагрузки 3, а к точкам соединения накопительных реакторов и фаз нагрузки подключены как выпрямительный диодный мост 4, так и выпрямительный диодный мост 5 через последовательно включенные на его входах накопительные конденсаторы 6, а также два транзистора, которые по одному подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока диодных выпрямительных мостов.
На первой временной диаграмме (фиг. 2) показаны выходное напряжение Uвых, его первая гармоника Uвых(1) и выходной ток фазы, а на второй диаграмме - входное напряжение Uвх и входной ток Iвх.
Повышающе-понижающий регулятор (фиг. 1) работает следующим образом. Высокочастотные импульсы, подаваемые на транзисторы 7 и 8, поочередно включают их. При включении транзистора 7 фазы источника питания замыкаются на накопительные реакторы 2 через него и диодный мост 4. Нарастающий ток в накопительных реакторах 2 увеличивает запасаемую в них энергию. При включении транзистора 8 и размыкании транзистора 7 параллельно цепи нагрузки оказывается подключенной звезда накопительных конденсаторов 6, в которые и передается увеличенная на предыдущем этапе энергия накопительных реакторов 2. При определенных параметрах регулятора это приводит к повышению выходного напряжения по отношению к напряжению источника питания. Т.е. регулятор имеет возможность и понижать, и повышать выходное напряжение, т.е. становится трансформатором напряжения с регулируемым управлением коэффициентом трансформации.
Таким образом, предлагаемый повышающе-понижающий регулятор получается более простым, т.к. не содержит дополнительных буферных реакторов, имеющихся в прототипе.
Повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения, содержащий в каждой фазе накопительные реакторы, включенные последовательно с источником питания, накопительные конденсаторы, включенные параллельно нагрузке, два трехфазных диодных выпрямительных моста, первый из которых выводами переменного тока подключен ко вторым выводам нагрузки, два транзистора, которые по одному подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока диодных выпрямительных мостов, отличающийся тем, что накопительные конденсаторы включены последовательно между точкам соединения накопительных реакторов с первыми выводами нагрузки и выводами переменного тока второго трехфазного диодного выпрямительного моста.
