Регулируемый преобразователь переменного напряжения

(54) РЕГУЛИРУЕМКЙ РЕМЕННОГО НАПРЯЖЕ (57) Изобретение электротехники и регулирования пер Цель изобретения ний питающей сети Преобразователь с сования (БС) 1, в к выводам управле рователь синхроим ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕукоданов,ьмин льство СССР /221 1976 ство СССР /22, С 05 Р Се 4 рр ущю ФМИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ Н А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетеУ 873353, кл. Н 02 МАвторское свидетельУ 69955, кл. Н 05 М1/56, 25.11.79. относится к области предназначено для еменного напряжения - уменьшение искажен повышение КПД. одержит блок соглаыходом подключенный ния ключа 2, формипульсов (ФС) 3, фор125 мирователь управляющего сигнала (ФУС) О и формирователь управляющих импульсов, включающий Р-триггеры 4, 5, 6, элементы И 8, 9 и элемент 2 И-ИЛИ 7,Ключ 2 включен последовательно между входными и выходными выводами. Входы ФС 3 подключены к питающей сети, а выходь 1 - к С-входамЭ -триггеров 4, 5 соответственно. 5 -вход Р-триггера 4 подключен к прямому выходуР -триггера 6. Инверсные выходыР -триггеров 4, 5 подключены к прямым входам элемента 2 И-ИЛИ 7, Вторые входы элемен" тов И 8, 9 подключены соответственно к прямым выходами -триггеров 4, 5, а выходы - к входам БС 1, Выход элемента 2 И-ИЛИ 7 подключен к С -входу П-триггера 6, Р -вход которого подключен к инверсному выходу и к 5 -входу Р-триггера 5.0 -входы Э-триггеров 4,28795 подключены к выходу ФУС 1 О, который включает последовательно соединенные трансформатор, выпрямитель, фильтр, а также элемент сравнения и источник опорного напряжения, Выполнение ФС 3 с двумя выходами и указанное выполнение Формирователя управляющих импульсов обеспечивают переключение ключа 2 в моменты времени, при которых напряжение сети близко к нулю, что приводит к резкому снижению динамических потерь в ключе 2. Благодаря подаче на ключ 2 управляющего напряжения в определенные моменты времени исключаются перегрузки ключа и трансформатора за счет токов подмагничивания и устраняется возможность перекащивания фаз питающей сети,4 ил.Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования переменного напряжения.Цель изобретения " уменьшение искажений питающей сети и повышение КПД,На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - Формирователь управляющего сигнала; на Фиг.З - блок согласования; на фиг,4 - формирователь синхроимпульсов.Устройство содержит блоксогласованиявыход которого, падключен к выводам управления ключа 2, который представляет собой тиристорный переключающий элемент. Ключ 2 включен последовательно между входными и выходными выводами устройства. Устройство содержит также формирователь 3 синхроимпульсов, входы которого подключены к питающей сети, а выходы к г-входам первого В-триггера 4 и второго Р -триггера 5 соответственно. Б-вход первого Р -триггера 4 подключен к прямому выходу третьего О-триггера 6. Инверсные выходы первого Р-триггера 4 и второгоВ -триггера 5 подключены к прямым входам элемента 2 И-ИЛИ 7. Выходы формирователя 3 синхроимпульсов подключены, соответственно, к первым входам элементов И 8 и 9 и к первым входам элемента 2 И-ИЛИ 7. Вторые входы элементов И 8 и 9 подключены, соответственно, 5 к прямым выходам первого триггера 4и второго триггера 5, а выходы - к входам блока 1 согласования. Выход элемента 2 И-ИЛИ 7 подключен к С-входу третьего триггера 6,Э -вход кото" рого подключен к инверсному выходу и к 5 -входу второгоЭ -триггера 5,Р-входы Р -триггеров 4 и 5 подключенык выходу формирователя 10 управляющего сигнала,Формирователь управляющего сигна. -ла (Фиг.2) содержит трансформатор 11,выпрямитель 12, фильтр 13, элемент 14 сравнения, источник 15 опорного напряжения, Выход фильтра 13 можетслужить выходом устройства, если нагрузка питается постоянным напряжением.Блок 1 согласования (фиг.3) содержит токовые согласователи, выполненные на транзисторах 16 и 17, токоограничнтельные резисторы 18-20 и опто- пары 21 и 22,формирователь 3 синхроимпульсов(фиг.4) представляет собои два формирователя импульсов, выполненные12528один на транзисторе 23, диоде 24, токоограничителькых резисторах 25, 26 и инверторе 27, а второй на транзисторе 28, диоде 29, токоогракичительных резисторах 30 и 31 и инверто ре 32. Первый Формирователь запускается от положительной полуволны сетевого нагряжения через трансформатор 33, второй - от отрицательной полуволны.Устройство работает следующим об разом.Синусоидальное напряжение сети, поступающее на входы формирователя 3 синхроимпульсов, преобразуется в парафазные синхросигналы прямоугольной 5 формы, которые используются для тактирования первого и второго .)-тригеров 4, 5 и управления моментом включения ключа 2 через элементы И 8, 9 и блок 1 согласования. 20При изменении напряжения питания сети в сторону увеличения во вторичкой обмотке трансформатора 11 напряжение также увеличивается, что приводит к повышению напряжения на выходе,25 фильтра 13. Напряжение с выхода фильтра и напряжение с источника 15 опор.ного напряжения поступают на входы элементов 14 сравнения, который в данном случае вырабатывает потенциал ло- З 0 гического "01, поступающий каВ -вхо- дыЭ -триггеров 4 и 5. Однако, этот .сигнал может записаться только в один из триггеров, так как на их 5 -входы поступают сигналы с прямого и инверсного выходов третьего Р -триггера 6,Если третийЭ -триггер 6 находится в состоянии "О", то логический "О" запишется в первый Р -триггер 4. Сигф40иал с прямого выходаР -триггера 4 закрывает элемент И 8 и запрещает импульсу с выхода Формирователя 3 синхроимпульсов поступить через блоксогласования на вывод управления ключа 2.45В результате в промежуток времени, равный полупериоду сетевого напряжения, ключ 2 будет закрыт, вследствие чего напряжение на выходе фильтра 3 несколько снизится.Одновременно сигнал с инверсного выхода первого Р -триггера 4 открывает элемент 2 И-ИЛИ 7 для прохождения импульса с выхода Формирователя 3 син- Ы хроимпульсов на Г -вход третьегоР-триггера 6, что приводит к изменению его состояния на противоположное 79 4(третий Р -триггер 6 включен по схеме делителя ка два).Если напряжение на выходе Фильтра 13 продолжает превьшать номинальное, то на выходе элемента 4 сравнения будет сохраняться потенциал логичесч вюкого О , что приведет к записи этого сигнала во второйЭ -триггер 5. Сигнал с прямого выхода второго Р -триггера 5 закрывает элемент И 9 и запрещает импульсу с выхода формирователя 3 синхроимпульсов поступить через блок 1 согласования на вывод управления ключа 2.Так как сигналы с выхода формирователя 3 импульсов поступают на элементы И 8 и 9 в разные моменты времени, а именно ка первый элемент И 8 в момент времени, совпадающий с положительной полуволной сетевого напряжения, а на второй элемент И 9 в момент времени, совпадающий с отрицательной полуволной сетевого напряжекия,.то выключение может происходить только поочередно в периоды положительной и отрицательной полуволн, что исключает появление тока подмагничивания трансформатора 11 и перекашивакие фаз питающей сети.Когда напряжение на выходе фильтра 13 станет несколько меньше опорного, на выходе элемента 14 сравнения появится потекциал логической "1", Ь-триггеры 4 и 5 устанавливаются в состояние "1", элементы И 8 и 9 открываются и позволяют сигналам с выхода формирователя 3 синхроимпульсов через блок 1 согласования включить ключ 2 в начале каждой полуволны сетевого напряжения, В результате напряжение на выходе фильтра 13 начинает повышаться со скоростью, определяеьой параметрами фильтра 13. Одновременно сигналы с инверсных выходов Л -триггеров 4 и 5 запрещают прохождение синхросигналов через элемент 2 И-ИЛИ 7 на С -вход 3 -триггера 16, он сохраняет свое состояние, соответствующее знаку последней полуволны сетевого напряжения, при которой ключ 2 был включен. В установившемся режиме выходное напряжение Фильтра 13 будет колебаться около своего номинального значения. Амплитуда и частота этих колебаний определяется параметрами фильтра 13. Энергия, выделяющаяся на ключе 2 за время одного включения (ди79 3 12528 намические потери), определяются. фор- мулой Н 1А-.сгде А - выделяемая энергия; 51 - амплитуда тока, протекающегочерез ключ 2 в конце циклаотпирания;У - амплитудное значение напряжения на ключе в начале цик Ола отпирания;- время включения ключа,Из приведенной Формулы следует,что потери энергии на ключе 2 отстоятот момента времени, когда напряжение 15сети близко к нулю. Таким образом,так как переключение ключа 2 в данномустройстве происходит в моменты времени, при которых напряжение сети близко к нулю, резко снижаются динамические потери в ключе 2, что повьппаетКПД устройства. Благодаря подаче наключ 2 управляющего напряжения в определенные моменты времени устраняетсявозможность перегрузки ключа и трансформатора за счет токов подмагничивания, что, в свою очередь., увеличивает КПД, снижает уровень помех, создаваемых устройством, и устраняет возможность перекашивания фаз питающей ЗОсети. Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я Регулируемы преобразователь пере- З 5 менного напряжения, содержащий ключ, включенный последовательно между входными и выходными выводами преобразователя, и узел управления, содержащий формирователь синхроимпульсов, Форми О рователь управляющего сигнала и формирователь управляющих импульсов, приэтом выход формирователя управляющихимпульсов через блок согласования связан с выводами управления ключа, входы формирователя синхроимпульсов связаны с выводами для подключения питающей сети, а его выход с одним извходов Формирователя управляющих импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения искажений питающей сети и повьппения КПД формирователь синхроимпульсов выполнен двухвыходовым, формирователь управляюпщхимпульсов содержит триР -триггера,элемент 2 И-ИЛИ, два элемента И, причемЭ -входы первого и второго триггеров подключены к выходу формирователяуправляющего сигнала, Б -входы этихтриггеров подключены соответственнок прямому и инверсному выходам третьего 0 -триггера, С -входы первого ивторого триггеров подключены .к соответствующим выходам формирователясинхроимпульсов, соединенными соответственно с первыми входами элементов И и с инверсным входом элемента2 И-ИЛИ, прямые входы которого подключены к инверсным выходам соответствующих первого и второго 0 -триггеров,выходы элементов И подключены к соответствующим входам блока согласования, прямые выходы первого и второгоР-триггеров подключены соответственнок вторым входам элементов И, 5 -входвторого О -триггера подключен к Э-входу третьего Э -триггера, С -вход третьего 3 -триггера подключен к выходуэлемента 2 И-ИЛИ, входы формирователя управляющего сигнала подключенык выходу ключа и выводу для подключения пиающей сети,1252879 оставитель И. Головиноваехред Л.Сердюкова Корректор Н. Патай едактор Л сей каз 4628/54 е е Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 631 ВНИИПИ Государст по делам изобр 3035, Москва, ЖПодписноео комитета СССРи открытийская наб д. 4/5