Регулятор переменного напряжения



Регулятор переменного напряжения
Регулятор переменного напряжения

 


Владельцы патента RU 2566668:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения, причем качество входного и выходного токов остается высоким, а входной ток имеет к тому же опережающий характер по отношению к входному напряжению. Технический результат заключается в создании регулятора переменного напряжения с широким диапазоном регулирования. Для этого предлагаемый регулятор переменного напряжения содержит в каждой фазе реакторы, включенные последовательно с источником питания и нагрузкой, два трехфазных диодных выпрямительных моста, две группы накопительных конденсаторов, включенные последовательно соответственно первой и второй группой между точками соединения реакторов с выводами нагрузки и выводами переменного тока обоих трехфазных диодных выпрямительных мостов, а к выводам постоянного тока каждого диодного выпрямительного моста подключены в проводящем направлении транзисторы. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области силовой электроники 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, безтрансформаторное 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 H02M 5/22. Регулятор трехфазного напряжения).

Однако указанный регулятор имеет большое количество реактивных элементов и ключей.

Кроме того, известен регулятор переменного напряжения (Z. Peng, L. Chen, F. Zhang. Simple Topologies of PWM AC-AC Converters, 1540-7985/03$ 17.00 ©2003 IEEE, P. 10-13), взятый за прототип, содержащий в каждой фазе реакторы, включенные последовательно с источником питания, фильтровые конденсаторы, включенные параллельно нагрузке, два трехфазных диодных выпрямительных моста, первый из которых выводами переменного тока подключен ко вторым выводам нагрузки, а второй - к точкам соединения реакторов с первыми выводами нагрузки, а также два транзистора, которые по одному подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока диодных выпрямительных мостов.

Однако этот регулятор способен только повышать напряжение, то есть имеет ограниченный диапазон регулирования напряжения. Кроме того, данный регулятор требует наличия 6 выводов трехфазной нагрузки, что усложняет ее конструкцию и возможно в ограниченных случаях.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание регулятора переменного напряжения с широким диапазоном регулирования и ориентированного на более простое конструктивное исполнение нагрузки с тремя выводами, не требующего наличия шести выводов у трехфазной нагрузки.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом регуляторе переменного напряжения введены две группы накопительных конденсаторов, различающиеся по величине, включенные последовательно соответственно первой и второй группой между точками соединения реакторов с первыми выводами нагрузки и выводами переменного тока обоих трехфазных диодных выпрямительных мостов, а вторые выводы трехфазной нагрузки соединены вместе.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого регулятора переменного напряжения. На фиг. 2 приведены временные диаграммы токов и напряжений при уменьшенной частоте коммутации.

Предлагаемый регулятор переменного напряжения содержит в каждой фазе реакторы 1, включенные последовательно с фазами А, В, С источника питания и с фазами а, b с нагрузки 2, две группы накопительных конденсаторов 3 и 4, включенные одними своими выводами между точками соединения реакторов с выводами нагрузки, а вторыми выводами подключенные ко входам двух трехфазных диодных выпрямительных мостов 5 и 6, к выводам постоянного тока каждого диодного выпрямительного моста подключены в проводящем направлении соответственно транзисторы 7 и 8.

На временных диаграммах токов и напряжений (фиг. 2) показаны: а) входной ток iA и напряжение uA фазы А, б) импульсы, подаваемые на транзистор 8, в) выходной ток ia и напряжение ua нагрузки.

Регулятор (фиг. 1) работает следующим образом. Высокочастотные импульсы (фиг. 2б), подаваемые на транзисторы 7 и 8, поочередно включают их, тем самым подключая и отключая то одну, то другую группу накопительных конденсаторов 3 и 4, соединяющиеся в звезду через соответствующий диодный выпрямительный мост 5 или 6 и проводящий транзистор 7 или 8. Примечательно, что величины емкостей накопительных конденсаторов первой и второй групп должны быть различными.

В первом состоянии, при замыкании транзистора 7 к источнику питания подключается дополнительная нагрузка из звезды конденсаторов первой группы 3 и в реакторах 1 запасается дополнительный ток и значит дополнительная энергия по сравнению с той, которую требует нагрузка. Во втором состоянии, при замыкании транзистора 8 к источнику питания подключается новая дополнительная нагрузка из звезды конденсаторов второй группы 4, а конденсаторы первой группы отключаются от нагрузки при выключении транзистора 7. Из-за различия в величинах емкостей накопительных конденсаторов первой и второй группы возникает дисбаланс энергий конденсаторов, нагрузки и источника и в зависимости от знака дисбаланса энергии напряжение на накопительных конденсаторах второй группы увеличивается или уменьшается. Управляя относительной длительностью пребывания схемы в первом и втором состоянии, можно регулировать величину напряжения на нагрузке. Степень доступного повышения напряжения на нагрузке по отношению к напряжению источника питания зависит от соотношения величин емкостей накопительных конденсаторов, которые не могут быть одинаковыми, и достигает 30-50%, обычно требуемых для большинства соответствующих применений.

Таким образом, предлагаемый регулятор, в котором возможно повышение и понижение напряжения, позволяет регулировать напряжение нагрузки в широком диапазоне. При этом обеспечивается более простое конструктивное исполнение нагрузки уже только с тремя выводами, а не шестью, что соответствует абсолютному большинству случаев соединения фаз нагрузки в звезду или треугольник.

Кроме того, входной ток регулятора опережает напряжение источника питания, т.е. предлагаемый регулятор является источником реактивной (емкостной) мощности, в то время как классические транзисторные регуляторы переменного напряжения являются потребителями реактивной мощности. Значит, предлагаемый регулятор будет улучшать результирующий коэффициент мощности суммарной нагрузки источника питания.

Регулятор переменного напряжения, содержащий в каждой фазе реакторы, включенные последовательно с источником питания и нагрузкой, два трехфазных диодных выпрямительных моста, два транзистора, которые по одному подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока диодных выпрямительных мостов, отличающийся тем, что введены две группы накопительных конденсаторов, различающиеся по величине, включенные последовательно соответственно первой и второй группой между точками соединения реакторов с первыми выводами нагрузки и выводами переменного тока обоих трехфазных диодных выпрямительных мостов, а вторые выводы трехфазной нагрузки соединены вместе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использовано для получения регулируемого и стабилизированного трехфазного переменного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах электровозов с асинхронными электродвигателями при питании от сетей переменного или постоянного тока, что свойственно для протяженных скоростных магистралей, имеющих участки сети переменного и постоянного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе для регулирования трехфазного напряжения и частоты на выходе матричного преобразователя, который выполнен на 9 транзисторах в узлах решетки, образованной пересечениями i=1, 2 трехфазных горизонтальных шин питания и j=1, 2 трехфазных вертикальных шин нагрузки.

Изобретение относится к области электротехники, может быть использовано в системе электропривода. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для повышения технико-экономических показателей импульсных преобразователей, получающих питание непосредственно от сети переменного тока, путем сокращения числа комплектующих элементов, а также уменьшения токовой загрузки силовых транзисторных ключей в моменты коммутаций и возникающих при этом коммутационных перенапряжений.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в транзисторных преобразователях с однофазным звеном повышенной частоты, в структуре которых отсутствует звено постоянного тока, используемых в питающей сети ограниченной мощности или в устройствах гарантированного энергоснабжения.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для ограничения коммутационных перенапряжений путем проведения плавной коммутации тока в схеме трехфазного регулятора переменного напряжения с широтно-импульсной модуляцией.

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования в электроприводах переменного тока и источниках вторичного электропитания. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для дискретного и дискретно-фазового регулирования, стабилизации переменного напряжения и решения ряда других функциональных задач.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в многокаскадных высоковольтных преобразователях частоты, фазы которых состоят из группы последовательно соединенных силовых преобразовательных ячеек. Технический результат - уменьшение колебаний электроэнергии, потребляемой преобразователем из сети при изменениях его нагрузки. В каждой фазе преобразователя частоты последовательно соединены однофазные ячейки (1-5), входы которых подключены к вторичным обмоткам многообмоточного силового трансформатора (6). Каждая однофазная ячейка содержит управляемый выпрямитель (7), инвертор (8) напряжения с широтно-импульсной модуляцией и блок управления (12). Выход инвертора (8) шунтирован первым коммутатором (9). В каждой фазе преобразователя часть однофазных ячеек снабжена накопителем электроэнергии (10), который через второй коммутатор (11) подключен к выходу выпрямителя (7). Блок управления (12) каждой однофазной ячейки, снабженной накопителем (10), выполнен с возможностью перевода этой ячейки в режим накопления энергии и в режим выдачи накопленной энергии. В первом из этих режимов выпрямитель (7) и коммутаторы (9) и (11) включены, а инвертор (8) выключен. Во втором режиме выпрямитель (7) и коммутатор (9) выключены, коммутатор (11) включен, инвертор (8) включен и работает. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропривода с пониженной частотой вращения, а также в установках депарафинизации нефтяных скважин. Техническим результатом является увеличение надежности за счет отсутствия разрыва тока в силовой цепи, повышение качества выходного напряжения и повышение электромагнитной совместимости устройства с питающей сетью. В преобразователе частоты используется способ управления многофазным реверсивным мостом, подключенным к вторичной круговой обмотке трансформатора с вращающимся магнитным полем, где система импульсно-фазового управления обеспечивает нарастающую задержку сигналов управления ключами, коммутирующими отводы круговой обмотки, относительно фазы питающей сети. Коммутация производится между парами отводов, в момент равенства их ЭДС, что в результате обеспечивает понижение частоты основной гармоники выходного напряжения и отсутствие разрыва кривой тока при коммутации отводов круговой обмотки. 3 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания, а также в телекоммуникационном оборудовании для электропитания энергоемких устройств с повышенными требованиями к электромагнитной совместимости. Достигаемый технический результат - уменьшение потерь энергии и улучшение показателей электромагнитной совместимости в условиях изменения нагрузки и регулировки выходного напряжения. Ключевой преобразователь напряжения содержит фазоимпульсный преобразователь, ключевой усилитель мощности, состоящий из четырех полевых транзисторов, включенных попарно в первую и вторую полумостовые схемы, четыре блокировочных конденсатора, трансформатор, три дросселя, выходной выпрямитель и фильтр нижних частот. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в осветительной установке. Техническим результатом является повышение качества регулирования яркости и снижение мощности потерь. Электрическое установочное устройство (1) скрытой проводки содержит систему управления для регулировки желательной яркости осветительной установки (18), приборную вставку (13) скрытой проводки, имеющую несущее кольцо (14), насаживаемый на нее орган (16) управления, защитную рамку (17). Приборная вставка (13) скрытой проводки содержит блок (2) соединительных клемм для подключения фазного провода (L) сети переменного напряжения и нагрузочного провода (L'), подводимого к осветительной установке (18). Осветительная установка (18) с другой стороны соединена с нулевым проводом (N) сети переменного напряжения. Орган (9) управления имеет элемент (9) регулировки для задания желательной яркости. Система управления выполнена в виде высокочастотного генератора широтно-импульсной модуляции, который через LC-фильтр (3) подключен к блоку (2) соединительных клемм и управляется микроконтроллером (8). Элемент (9) регулировки нагружает микроконтроллер (8), устанавливая отношение импульс/пауза высокочастотного тактирования сетевого переменного напряжения. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх