Однофазный регулятор переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Я / Н АВТОРСНО ВИДЕТЕЛЬСТВУ т ЙаУ улро 5 тния ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(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 1.С-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 направлеЯО 106439 Н 02 М 5/257; 0 05 Г 1/20;а) Н 02 Р 13/6 нии между общей точкой соединения дрос.селя 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 анод.ной группой вентилей второго выпрямитель- ного 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 выпрями- тельного моста использованы тиристоры и дополнительно введены датчик направле- я ния тока и блок логики, причем датчик направления тока включен между одним из входных выводов и соответствующим тиристориым регулирующим ключом, его вы.ход соединен с одним входом блока логики, другой вход которого соединен с выходами ф блока управления, а выход в . с управляющими электродами тиристоров анодной груп- фер пы второго выпрямительного моста. С:РИзобретение относится к устройствамсиловой преобразовательной техники и промьшгленной электроники, используемым длярешения задач стабилизации, регулированиясимметрирования и коммутации переменныхтоков и напряжений.Известно устройство для регулированияпеременного 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.4Наиболее близок к предлагаемому однофазный регулятор переменного напряжения,содержащий два тиристорных регулирующихключа, каждый из которых включен междусоответствующими входными и выходнымивыводами, первый выпрямительный мост,выполненный на диодах, вход которого соединен с цепью нагрузки, а параллельноего входу включен тиристор, второй выпрямительный мост, вход которого через дроссель соединен с входными выводами дляподключения питающей сети, а выходс ЕС-фильтром, два зарядных и один коммутирующий тиристоры, блок управления тиристорами и цепочку искусственной коммутации, состояцую из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, причемпервый зарядный тиристор включен в прямом направлении между общей тоцкой соединения дросселя и конденсатора фильтра исвободным выводом одной обкладки конденсатора цепочки искусственной коммутации, своболный конец дросселя которой соединен с анодной группой диодов первоговыпрямительного моста, второй зарядныйтиристор 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 21,В данном устройстве отключение нагрузки от сети питания производится путем принудительного гашения силовых тиристоров,входящих в состав двух вентильных клн)чей,вклюценных последовательно в цепь питаниянагрузки, При этом импульс тока коммутации протекает олновременно по двум параллельным цепям, включаюгцим последовательно соединенные диод выпрямительного моста,один из встречно-параллелъно соединенныхсиловых тиристоров и олин из лиодов диодного моста. В результате этого осуществляется выключение олного силового тиристоравентильного ключа, для которого ток разряла коммутирующего конденсатора является встречным. Тиристоры силовых вентильных ключей, лля которых ток разряда коммутирующего конденсатора является пря.мым, ведут го олновремнно 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 установ О ленной мощности, а также повышение КПДрегулятора путем сокрашения числа элементов и параллельных ветвей, по которым одновременно протекает импульс тока коммутации.Поставленная цель достигается тем, чтов однофазном регуляторе переменного напряжения, содержащем 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 парал лельно его входу включен тиристор, второй выпрямительный мост, вхол которого через дроссель соединен с входными выводами для подключения питающей сети, а выход - с ЕС-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 пря 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 зарядныйтиристор 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 груп.пы второго выпрямительного моста исполь.зованы тиристоры и дополнительно ввелены датчик направления тока и блок логики, причем датчик направления тока включен между одним из входных выводов и соот.ветствуюшим тириторным регулирующим ключом; его выход сидинн с одним входоммост 6, приобретая полярность, указанную на фиг. 1 без скобок.Принудительная избирательная коммутация силовых тиристоров осуществляется при включении коммутирующего тиристора 8 импульсом управления (.)з (фиг. 2) и одного моста 13 1) или 1.)б, Одновременно подаются импульсы управления на тиристор 7 шунтирующего вентильного ключа 6 и силовые тиристоры 2 - 5.О Для принудительной коммутации тирис.торов 3 (или 5) к нему в обратном направлении прикладывается запирающее напряжение через коммутирующий тиристор 8 и тиристор 14 (или5) анодной группы вентилей выпрямительного моста 3. После5. коммутации 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 ком.мутации шунтирующего днодный мост 6 тиристора 7 к нему в обратном направлении прикладывается запирающее напряжение через зарядные тиристоры 9 и 10. Избира тельная коммутация силовых тиристоров 3(или 5) обеспечивается с помощью латчика тока 6 и блокалогики, которые дают разрешение на включение нужных тиристо.ров анолной группы вснтилей выпрямитель.ного мсгста 13. Включение тиристоров 25, 30так жс как и тиристора 7, происхолит периодически через равные отрезки времени, определяемые частотой коммутации.Принудительная коммутация силовоготиристора происходит путс м приложения 35к нему запирающего напряжения через соответствующие тиристоры следующим образом.Пусть, например, в проводящем состоя.нии находятся тиристоры 2 и 5 (или 3 и 4),тогла включаются тиристоры 8 и 15 (или 8 и 14) и тиристор 7. Г 1 ри этом протекает импульс тока, заряженный до полярности, указанной на фиг. 1 без скобок, через тиристоры 8 и 15 (или 14), лиод катодной группы вентилей диодного моста 6, тиристор 7, дрсгссель 12. Этот процесс приводит к перезарялу конденсатора 11 до полярности, указанной на фиг. 1 в скобках,Очередность включения тиристороь поясняетсн эпюрами импульсов управления тиристоров, которые приведены на фиг. 2,При включении силовых ключей нагруз. ка подключается к питающей сети, а при их выключении она отключается от сети и шунтируется через шунтирующий ключ.В результате таких переключений, проис. ходящих периодически, с частотой коммута.ции, а также путем регулирования относи тельной длительности включенного состояния силовых ключей производится регулиро.,ванне переменного напряжения на выходе. устройства. 1064395блока логики, лругой вход которого соединенс выходами блока управления, а выход -с управляющими электродами тиристорованодной группы второго выпрямительногомоста.На фиг. 1 приведена схема устройства;на фиг, 2 - эпюры импульсов, действующихна выходах блока управления (1.), и 1.)а),датчика тока (1.)з), блока логики (Ю 4, .,последовательности импульсов, формируемых на выходе блока логики, на эпюрепомечены цифрами в скобках, указывающими номера коммутирующих тиристоров, накоторые они поступают; на фиг, 3 - эпюрынапряжений питающей сети (1.)с) и нагрузки., поясняющие принцип работы регулятора,Регулятор однофазного переменного напряжения содержит силовую цепь, включающую демпфируюший дроссель 1, силовыерегулирующие ключи, составленные из встречно-параллельно соединенных тиристоров 2,3 и 4, 5 и включенных последовательномежду соответствующими входным и выходным выводами, к которым подключаютсясеть питания и нагрузка соответственно,Шунтируюший вентильный ключ, включающий диодный выпрямнтельный мост 6, выводы переменного тока которого соединеныс вьсходными выводами, и тиристор 7, замыкающий выводы постоянного тока лиодного моста 6, цепь коммутации, включающую коммутирующий тиристор 8 и два зарядных тиристора 9 и О, коммутирующуюцепочку, состоя гцую из последовательносоединенных коммутирующего конленсатора 1 и коммутирующего дросселя 2, выпрямительный мост со сглаживающим фидыром 13, анодная группа вентилей которогосоставлена из тиристоров 14 и 15. Выводыпеременного тока вцпрямительного мостаподключены к сети питания, а выводы постоянного тока через сглаживаюгций фильтрк аноду зарядного тиристора 9 и общей точкесоединения катодов коммутируюгцего тиристора 8 и зарядного тиристора 10. Последовательно в цепь нагрузки введен датчик 16направления тока, вцхол которого соединенс управляющим входом блока 17 логики,через который управляющие электроды тиристоров 14 и 15 дополнительно связаны 45с выходом блока 18 управления, соединенного с управляющими электролами всех тиристорон,Устройство работает слелуюгцим образом,Управляющие импульсы подаются одновременно на тиристоры силовых вентильныхключей 25 и зарядные тиристоры 9 и 10.К нагрузке при этом прикладываются напряжение ети через отпертые тиристоры 2, 5или 3, 4. Ком мути руюсций конденсатор 11заряжается от источника постоянного напряжения (выпрямительный мост со сглаживакшим фильтром 13) через зарядныеиристоры 9 и 10, лроссель 2 и диодный064395Ьв 1,5 раза и одновременно повысить КПДрегулятора путем снижения потерь в венти.лях цепи коммутации,5Использование изобретения позволяет снизить маееогабаритные показатели элементов коммутируюшей цепочки примерно ь Т ЛобровольскисИ. Верее К 68 т 1 ирннк Релактор Л. ПнелиисканЗаказ 10 З 54,155НИИ И(1) и( Составите Техред Тираж В ПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, Ж -лиал ППГ 1 Патент, енного комитета етений и откры 5, Раушскаи наУжгород, ул. орректор ВодписноеСССРийд. 4/5роектнаи,