Регулируемый преобразователь переменного напряжения

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для регулирования переменного напряжения. Цель изобретения - уменьшение искажений питающей сети и повышение КПД. Преобразователь содержит блок согласования (ЕС) 1, выходом подключенный к выводам управления ключа 2, формирователь синхроимпульсов (ФС) 3, форf pMCffl0ffo/ne/ru упраапйнлш/ж ампцльрдд

союз советсних социдлистичесних

РЕаЪЬЛИН

1 Р 4 Н 02 М 5/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и QTHpblTPM

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ечГель

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3647379/24-07 (22) 30.09.83 (46) 23.08.86. Бюл. 11- 31 (72) В.П.Карпов, Ю.П.Рукоданов, А.Т.Горбенко и Н.Д.Кузьмин (53) 621.314.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 873353, кл. Н 02 М 5/22, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 699515, кл. Н 05 М 5/22, G 05 Р 1/56, 25.11.79.

„.SU„,, ) 2528?9 А 1 (54) РЕГУЛИРУЕМКЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено для регулирования переменного напряжения.

Цель изобретения — уменьшение искажений питающей сети и повышение КПД.

Преобразователь содержит блок согласования (БС) 1, выходом подключенный к выводам управления ключа 2, формирователь синхроимпульсов (ФС) 3, фор125 мирователь управляющего сигнала (ФУС)

10 и формирователь управляющих импульсов, включающий Р-триггеры 4, 5, 6, элементы И 8, 9 и элемент 2И-ИЛИ 7, !

Ключ 2 включен последовательно между входными и выходными выводами. Входы

ФС 3 подключены к питающей сети, а выходь| — к C-входамЭ -триггеров 4, 5 соответственно. S --вход 9-триггера 4 подключен к прямому выходу0 -триггера 6. Инверсные выходы)) -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 C -входу

D-триггера 6, Р -вход которого подключен к инверсному выходу и к 6 -входу

Э "триггера 5.D -входы D-триггеров 4, 2879

5 подключены к выходу ФУС 10, 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 уп1 равляющего напряжения в определенные моменты времени исключаются перегрузки ключа и трансформатора за счет токов подмагничивания и устраняется возможность перекаливания 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.3 — блок согласования; на фиг.4 — формирователь синхроимпульсов.

Устройство содержит блок l согласования, выход 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 D -триггера 5 соответственно.

S-вход первого D -триггера 4 подключен к прямому выходу третьего 9-триггера 6. Инверсные выходы первого

D-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

1 .И 8 и 9 и к первым входам элемента

2И-ИЛИ 7. Вторые входы элементов

И 8 и 9 подключены, соответственно, 5 к прямым выходам первого триггера 4 и второго триггера 5, а выходы - к входам блока 1 согласования. Выход элемента 2И-ИЛИ 7 подключен к С-входу третьего триггера 6,9 -вход кото" рого подключен к инверсному выходу и к S --входу второгоЭ -триггера 5.

D-входы D -триггеров 4 и 5 подключены к 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 )3 может служить 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 оптопары 21 и 22.

Формирователь 3 синхроимпульсов (фиг.4) представляет собои два формирователя импульсов, выполненные

12528 один на транзисторе 23, диоде 24, токоограничительных резисторах 25, 26 и инверторе 27, а второй на транзисторе 28, диоде 29, токоогракичительных резисторах 30 и 31 и инверто- 5 ре 32. Первый формирователь запускается от положительной полуволны сетевого нагряжения через трансформатор 33, второй — от отрицательной полуволны.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение сети, поступающее на входы формирователя 3 синхроимпульсов, преобразуется в парафазные синхросигналы прямоугольной 15 формы, которые используются для тактирования первого и второго !1-тригеров 4, 5 и управления моментом включения ключа 2 через элементы И 8, 9 и блок 1 согласования. 20

При изменении напряжения питания сети в сторону увеличения во вторичной 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- 30 гического "01, поступающий на В -входыЭ -триггеров 4 и 5. Однако, этот сигнал может записаться только в один из триггеров, так как на их S -входы поступают сигналы с прямого и инверсного выходов третьего Э -триггера 6.

Если третийЭ -триггер 6 находится в состоянии "0", то логический "0" запишется в первый 3 -триггер 4. Сиг40 иал с прямого выходами -триггера 4 закрывает элемент И 8 и запрещает импульсу с выхода формирователя 3 синхроимпульсов поступить через блок l согласования на вывод управления ключа 2.

В результате в промежуток времени, равный полупериоду сетевого напряжения, ключ 2 будет закрыт, вследствие чего напряжение на выходе фильтра 13 несколько снизится.

Одновременно сигнал с инверсного выхода первого Р -триггера 4 открывает элемент 2И-ИЛИ 7 для прохождения импульса с выхода формирователя 3 синхроимпульсов на Г -вход третьего

D-триггера 6, что приводит к изменению его состояния на противоположное

79 4 (третий -триггер 6 включен по схеме делителя ка два).

Если напряжение на выходе фильтра

13 продолжает превьш ать номинальное, то на выходе элемента !4 сравнения будет сохраняться потенциал логичесч ss кого 0, что приведет к записи этого сигнала во второйЭ -триггер 5. Сигнал с прямого выхода второго Р -триггера 5 закрывает элемент И9 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 на первый элемент И8 в момент времени, совпадающии с положительной полуволной сетевого напряжения, а на второй элемент И9 в момент времени, совпадающий с отрицательной полуволной сетевого напряжения, то выключение может происходить только поочередно в периоды положительной и отрицательной полуволн, что исключает появление тока подмагничивания трансформатора ll и перекашивание фаз питающей сети.

Когда напряжение на выходе фильтра

13 станет несколько меньше опорного, на выходе элемента 14 сравнения появится потенциал логической "l", 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. B результате напряжение на выходе фильтра 13 начинает повышаться со скоростью, определяемой параметрами фильтра 13. Одновременно сигналы с инверсных выходов Л -триггеров 4 и 5 запрещают прохождение синхросигналов через элемент

2И-ИЛИ 7 на С -вход 3 -триггера 16, он сохраняет свое состояние, соответствующее знаку последней полуволны сетевого напряжения, при которой ключ

2 быя 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 sa время одного включения (ди79

S 12528 намические потери), определяются. формулой

IU

А e„„ где А — выделяемая энергия; 5

I — амплитуда тока, протекающего через ключ 2 в конце ц «кла отпирания;

U — амплитудное значение напряжения на ключе в начале цик- 10 ла отпирания; — время включения ключа.

Из приведенной формулы следует, что потери энергии на ключе 2 отстоят от момента времени, когда напряжение сети близко к нулю. Таким образом, так как переключение ключа 2 в данном устройстве происходит в моменты времени, при которых напряжение сети близко к нулю, резко снижаются динамичес- 2О кие потери в ключе 2, что повышает

КПД устройства. Благодаря подаче на ключ 2 управляющего напряжения в определенные моменть« времени устраняется возможность 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 ЗО сети.

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

РегулируежпЪ преобразователь пере- З5 менного напряжения, содержащий ключ, включеинь«й последовательно между входными и выходными выводами преобразователя, и узел управления, содержащий формирователь синхроимпульсов, форми- 4О рователь управляющего сигнала и формирователь управляющих импульсов, при этом выход формирователя управляющих импульсов через блок согласования связан с выводами управления ключа, входы формирователя синхроимпульсов связаны с выводами для подключения питающей сети, а его выход с одним из входов формирователя управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений питающей сети и повышения КПД формирователь синхроимпульсов выполнен двухвыходовым, формирователь управляют«х импульсов содержит триD -триггера, элемент 2И-ИЛИ, два элемента И, причемЭ -входы первого и второго триггеров подключены к выходу формирователя управляющего сигнала, S -входы этих триггеров подключены соответственно к прямому H инверсному выходам третьего 0 -триггера, С -входы первого и второго триггеров подключены к соот— ветствующим выходам формирователя синхроимпульсов, соединенными соответственно с первыми входами элементов И и с инверсным входом элемента

2И-ИЛИ, прямые входы которого подключены к инверсным выходам соответствующих первого и второго 0 -триггеров, выходы элементов И подключены к соответствующим входам блока согласова. ния, прямые выходы первого и второго

D-триггеров подключены соответственно к вторым входам элементов И, S -вход второго О -триггера подключен к D-входу третьего Э -триггера, С -вход третьего З -триггера подключен к выходу элемента 2И-ИЛИ, входы формирователя управляющего сигнала подключены к выходу ключа и выводу для подключения пи ающей сети.

1252879

Фиг.4

Составитель И. Головинова

Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Патай

Редактор Л. Коссей

Заказ 4628/54

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

f13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4