Устройство для регулирования постоянного напряжения

ощ 99581 ОП ИСАЙКЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоциаиистичесникРеспубпин(22)Заявлено 20,06.80 (2 ) 2944514/24.-07с присоединением заявкиО 05 Р 3/08 Гесударстввнннй кфннтвт СССР в аеягн изебрпгннй и етнритиХ(23) Приоритет Опубликовано 07. 02,83. Бюллетень5 Дата опубликования описания 10. 02. 83 фсг гБ.И. Невзлин и А,И, Пуха 3 АТГ 1-.-.:.Ъ1, фЙ;Яя;.- .Ворошиловградский машиностроительный институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 1Изобретение относится к электро-. технике, в частности преобразовательной технике, и может быть использовано, например для понижения постоянного напряжения в ЛЭП и в электро- приводах постоянного тока.Известны устройства для регулирования постоянного напряжения, содер-. жащие накопители энергии, например конденсаторы, реакторы и неуправляемые и управляемые вентили 1, 21.Недостатком известных устройств является значительная величина потерь энергии при понижении энергии.Известно также устройство для регулирования постоянного напряжения, содержащее две цепочки, одна из которых включена между одними из входных и выходных выводов и состоит из последовательно соединенных основно о го управляемого вентиля, реактора и вспомогательного управляемого вентиля, а вторая цепочка состоит из последовательно соединенных накопителя 2энергии и вентиля, причем анод вентиля второй цепочки подключен к общей точке соединения вторых входного и выходного выводов, а положительный вывод накопителя энергии этой цепоч- . ки соединен с анодом вспомогательного управляемого. вентиля первой цепочки, и блок управления 3 1.Недостатком этого устройства яв" ляется значительная величина потерь энергии при коммутации и сложность, обусловленные минимальным числом накопителей энергии и искусственным запиранием управляемых вентилей.Цель изобретения - снижение потерь энергии при коммутации и упрощение.Указанная цель достигается тем, что в устройство для регулирования постоянного напряжения, содержащее две цепочки,. одна из которых включена между одними из входных и выходных выводов и состоит из последовательно соединенных основно081 995 го управляемого вентиля, реактораи вспомогательного управляемоговентиля, а вторая цепочка состоитиз последовательно соединенных накопителя энергии и вентиля, причеманод вентиля второй цепочки подключен к общей точке соединения, вторыхвходного и выходного выводов, а положительный вывод накопителя энергии этой цепочки соединен с анодом вспомогательного управляемого вентиля первой цепочки, и блок управления, дополнительно введены емкостной элемент, ицепочки, аналогичные указанной второй цепочке, диоды и , дополнительные вспомогательные управляемые вентили, причем параллельно выходным выводам включен емкостной элемент, положительньй вывод накопителя каждой из ицепочек 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 по-. следней из ицепочек.На чертеже приведена функциональная схема устройства.Устройство содержит последовательную цепочку, состоящую из основного, управляемого вентиля 1, реактора 2, вспомогательного управляемого вентиля 3, и включенную между одним из входных и выходных выводов 4 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, идополнительных параллельных цепочек, аналогичных указанной выше, положительный вывод накопителя 6 каждои из которых через соответствующий из введенных диодов 10-13 соединен с отрицательным выводом накопителя 6 предыдущей цепочки, а через соответствующий из введенных вспомогательных управляемых вентилей 14-16 подключен к выходному выводу 5 последовательной цепочки, емкостной элемент (конденсатор ) 17 под. ключен параллельно выходным выводам 5 1 О 15 ю и ЗО 35 0 45 50 55 5 и 9, блок 18 управления подключенк основному и вспомогательным вентилям 1, 3, 14-16, соответственно,Устройство работает следующим образом.Полный цикл работы устройства состоит из трех этапов: этап накопления энергии, пауза, этап передачиэнергии нагрузке.Этап накопления энергии начинается включением основного управляемоговентиля 1 при помощи блока 18 управления. На этом этапе вспомогательныеуправляемые вентили 3, 14-16 всехпараллельных цепочек заперты, приэтом по цепи: входной вывод 4 - основной вентиль 1, реактор 2, накопитель6 первой параллельной цепочки - диод10 - накопитель 6 второй параллельной цепочки - диод 12 - накопитель 6четвертой параллельной цепочкидиод 13 - реактор 2 - выходной вывод5 - нагрузка - выходной вывод 9входной вывод 8 под действием питающего напряжения протекает ток, величина которого возрастает до тех пор,пока йадение напряжения на всех неиндуктивных элементах этой цепи сравняется с напряжением питания.В дальнейшем ток в этой цепи будетподдерживаться только за счет запасамагнитной энергии в индуктивных элементах 2, накопленной при нарастании тока.По мере расходования этого запасаэнергии ток в цепи снижается до нуля,при этом суммарное напряжение на накопителях энергии 6 и 17 становитсябольше 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) достигнетопределенного отношения к заранеезаданному значению.Этап передачи энергии нагрузкеначинается включением вспомогательных вентилей 3, 14- 16 при помощи блока 18 управления,Под действием напряжения на накопителе 6 энергии по цепи: положительный вывод накопителей 6 соответствующих параллельных цепочек - вспомогательные вентили 3, 14-16 - реактор 2 - выходной вывод 5 - нагрузкавыходной вывод 9 - вентиль 7 соответствующих параллельных цепочекотрицательный вывод накопителя 6 этих9950же цепочек протекает ток, возрастающий до тех пор, пока сравняется напряжение на накопителе 6 и нагрузке, при этом в реакторе 2 возникает определенной величины запас магнитной энергии. В дальнейшем ток поддерживается за счет этого запаса, по мере расходования которого снижается до нуля.Продолжающееся протекание тока 10 после выравнивания напряжения на накопителях 6 приводит к тому, что на- . пряжение на емкости 17 становится больше напряжения на накопителях 6. Под действием этой разности напряже ний запираются вспомогательные управляемые вентили 3, 14- 16.Этап передачи энергии нагрузке и полный цикл работы устройства на этом заканчивается, 20Реакторы 2 на входе и выходе последовательной цепочки позволяют избавиться от устройств для запирания управляемых вентилей и избежать бросков тока при коммутации. 25Таким образом, циклическое переключение накопителей 6 энергии с параллельного соединения на последовательное и обратно позволяет достичь периодическое экспоненциальное изме- ЗО нение напряжения на нагрузке, что исключает паузы и способствует снижению коммутационных потерь энергии, при этом силовая схема предлагаемого устройства более проста по сравнению с силовой схемой известного устройства.Формула изобретенияУстройство для регулирования постоянного напряжения, содержащее две цепочки, одна из которых включена 81 бмежду одними из входных и выходныхвыводов и состоит из последовательносоединенных основного управляемоговентиля, реактора и вспомогательногоуправляемого вентиля, а вторая цепочка состоит из последовательно соединенных накопителя энергии и вентиля,причем анод вентиля второй цепочкиподключен к общей точке соединениявторых входного и выходного выводов,а положительный вывод накопителяэнергии этой цепочки соединен с анодом вспомогательного управляемоговентиля первой цепочки, и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью снижения потерьэнергии при коммутации и упрощения,дополнительно введены емкостной элемент, ицепочки, аналогичные указанной второй цепочке, диоды и дополнительные вспомогательные управляемые вентили, причем параллельновыходным выводам включен емкостнойэлемент, положительный вывод накопителя каждой из ицепочек черезодин из введенных диодов соединен сотрицательным выводом накопителя предыдущей цепочки, а через один из дополнительных вспомогательных управляемых вентилей подключен к катодувспомогательного управляемого вентиля первой цепочки, соединенного через соответствующий введенный диодс отрицательным выводом накопителяпоследней из ицепочек,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент франции М 2365840кл. Н 02 Р 1/04, 1978.2. Патент ФРГ й 2703284кл. Н 02 Р 1/18, 1978.3. Герман-Галкин С,Г. Широтноимпульсные преобразователи. Л.995081 лыг Составитель ДРедактор П. Макаревич Техред М.Кости ренц ктор каз 644/3 Тираж 872 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна