Регулятор переменного напряжения
Владельцы патента RU 2501153:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество выходного тока остается высоким. Технический результат заключается в создании регулятора переменного напряжения с улучшенными массо-габаритными показателями. Для этого заявленное устройство содержит в каждой фазе балластный конденсатор, причем в него введены в каждую фазу по одному демпфирующему конденсатору, два трехфазных диодных моста, при этом между входами трехфазных диодных мостов включены демпфирующие конденсаторы, а к выходам трехфазных диодных мостов подсоединено по транзистору, также к входам первого и второго трехфазного моста присоединены балластные конденсаторы и реакторы, вторые концы которых присоединены к трехфазной нагрузке, которая другими концами соединена с сетью. 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники 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 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 Н02М 5/22. Регулятор трехфазного напряжения).
Однако указанный регулятор имеет недостаток - автономию фаз нагрузки, что зачастую недоступно.
Кроме того, известен регулятор переменного напряжения (D.Divan, J Sastry Control of Multilevel Direct AC Converters, 978-1-4244-2893-9/09/$25.00 ©2009 IEEE, P.3077-3084), взятый за прототип, содержащий на входе параллельно соединенные конденсатор с ключом переменного тока, которые одним концом последовательно подсоединены к реактору и параллельно соединенной группе ключей, между которым подключена пара балластных конденсаторов, к средней точке соединения которой подсоединен другой вывод ключа переменного тока, в свою очередь регулятор имеет трансформатор, вторичная обмотка которого подсоединена к нагрузке.
Однако этот регулятор имеет повышенные массо-габаритные показатели из-за наличия трансформатора и сложную схему.
Задачей предлагаемого изобретения является создание регулятора переменного напряжения, с улучшенными массо-габаритными показателями.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого регулятора переменного напряжения. На фиг.2 приведены временные диаграммы токов и напряжений. На фиг.3 показана векторная диаграмма, поясняющая принцип работы регулятора.
Предлагаемый регулятор содержит в каждой фазе балластные конденсаторы 1 и реакторы 2, которые одними концами присоединены к нагрузке 3, а другими соединены соответственно с входами первого трехфазного диодного моста 4 и второго трехфазного диодного моста 5, к выходам которых подсоединено по транзистору 6, 7, соответственно, а между входами трехфазных диодных мостов включены демпфирующие конденсаторы 8.
Регулятор (фиг.1) работает следующим образом. Высокочастотные импульсы (фиг.2б), подаваемые на ключи 6 и 7, поочередно включают их, тем самым замыкая и разрывая нулевые точки трехфазных звезд цепей, содержащих или конденсаторы 1, или реакторы 2. В зависимости от длительности включения ключа, возможно осуществить регулирование, в результате которого изменяется напряжение на нагрузке. При замыкании транзистора 6 последовательно с источником питания и нагрузкой оказываются включенными через диоды трехфазного моста 4 еще и конденсаторы 1, а при замыкании транзистора 7 последовательно с источником питания и нагрузкой 3 оказываются включенными через диоды трехфазного моста 5 уже реакторы 2. За счет использования конденсатора 1 и реактора 2 можно получить результирующее напряжение на нагрузке, которое будет регулироваться, исходя из комбинации напряжений на конденсаторе 1 и реакторе 2, и изменения длительности импульсов, подаваемых на ключи 6 и 7 соответственно, как показано на векторной диаграмме (фиг.3). Конденсатор 8 необходим, чтобы во время выключения ветви с реактором, накопленная в нем энергия перенаправилась в конденсаторную ветвь, такое решение позволяет улучшить качество напряжения в нагрузке.
На диаграммах токов и напряжений (фиг.2) показаны: а) входной ток IА и напряжение фазы A UА, б) импульсы, подаваемые на ключ переменного тока конденсаторной ветви, в) выходной ток IНА и напряжение нагрузки UНА.
Эта схема имеет только два транзистора, что значительно меньше по сравнению с прототипом, имеющим 6 ключей переменного тока, каждый из которых состоит из встречно-параллельного соединения пары транзисторов и диодов.
Таким образом, предлагаемый регулятор переменного напряжения, в котором повышение и регулирование напряжения обеспечивается без использования трансформатора сетевого напряжения, и с меньшим количеством силовых ключей, по сравнению с прототипом имеет лучшие массо-габаритные показатели.
Регулятор переменного напряжения, содержащий в каждой фазе балластный конденсатор, отличающийся тем, что в него введены в каждую фазу по одному демпфирующему конденсатору, два трехфазных диодных моста, при этом между входами трехфазных диодных мостов включены демпфирующие конденсаторы, а к выходам трехфазных диодных мостов подсоединено по транзистору, также к входам первого и второго трехфазного моста присоединены балластные конденсаторы и реакторы, вторые концы которых присоединены к трехфазной нагрузке, которая другими концами соединена с сетью.
