Устройство для регулирования переменного напряжения

 

(72} Автор нзобретеиия

В.П. Старицын (7 I ) Заявитель

Ленинградское научно-производственное обь

"Буревестник" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электронике, в частности,преобразовательной технике, и может быть использовано, например; в источниках питания электроаппаратуры.

Известны устройства для регулирования переменного напряжения, содержащие дроссели, конденсаторы и управляемые ключи (1 ), 12 ).

Наиболее близким из известных к предлагаемому .является устройство для регулирования переменного напряжения, содержащее входные и выходные, выводы, одни иэ которых соединены между собой, а между другими включены ограничительный дроссель и дроссель фильтра; управляемый ключ; соединенный через ограничительный дроссель с входными выводами, и конденсатор, подключенный параллельно го выходным выводам устройства (2).

Недостатком известного устройства является искажение формы кривой выходного напряжения из-за ограниче-.

2 ний на величину индуктивного сопро" тивления дросселя фильтра и значительные .массогабаритные показатели, при уменьшении которых имеет место неустойчивый режим работы устройства.

Цель изобретения - улучшение формы кривой выходного напряжения во:всем диапазоне регулирования и снижение массогабаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования переменного напряжения, содержащем входные и выходные выводы, одни из которых соединены между собой, а между другими включены ограничительный дроссель и дроссель фильтра, управляемый ключ, соединенный через ограничительный дроссель с входными вы- . водами и конденсатор, подключенный параллельно выходным выводам уст" ройства, ограничительный дроссель выполнен с отводом, который соединен с одним из выводов дросселя фильтра, 3 99508

На чертеже приведена функциональ ная схема устройства.

Устройство для регулирования пе,ременного напряжения содержит входные 1 и 2 и выходные 3 и 4 выводы, соответственно, ограничительный дроссель 5 и дроссель 6 фильтра, включенные между входным 1 и выходным 3 выводами, управляемый ключ 7, соединенный через ограничительный дрос- 1О сель 5 с входными выводами 1 и 2, конденсатор 8, подключенный параллельно выходным выводам 3 и Й, и нагрузку 9, При этом ограничительный дроссель lg

5 имеет отвод 10, который делит его обмотку на входную секцию 11 и разряд- ную секцию 12, а параметры дросселей

5 и 6 и конденсатора 8 выбираются такими, что резонансная частота колебательных контуров, образованных секциями 11 и 12 ограничительного дросселя 5 с дросселем 6 фильтра:и конденсатором 8, близка к основной частоте входного питающего напряжения.

Устройство работает следующим образом. секции 11 дросселя 5 не должно превышать 75-803 сопротивления нагрузки 9, уменьшение сопротивления дросселя 6 позволяет соответственно увеличивать индуктивное сопротивление входной секции 11 ограничительного дросселя 5. Для рассматриваемого примера индуктивное сопротивление секции 11 дросселя 5 составляет 65-70/ сопротивления нагрузки 9. Так как

Когда управляемый ключ 7 выключен, входная секция ll ограничительного дросселя 5 и дроссель 6 фильтра совместно с конденсатором 8 -образуют последовательный колебательный контур, настроенный на резонансную частоту, близкую к частоте питающего напряжения на входных выводах 1 и 2. При этом практически вся потребляемая от сети энергия передается в нагрузку 9 и напряжение на нагрузке 9 и на отводе 10 относительно входного вывода 2

4О практически равно или несколько превышает сетевое напряжение. После включения ключа 7 энергия от сети поступает в нагрузку 9 только частично, так как сетевое напряжение делится между сек(1иями 11 и 12 ограничительного дросселя 5. Напряжение на отводе 10 становится существенно меньше напряжения на конденсаторе 8 и последний начинает разряжаться не толь- ко через нагрузку 9, но и по контуру: дроссель 6 фильтра - разрядная секция 12 дросселя 5 - ключ 7, при этом резонансная частота этого контура близка к частоте основной гармоники тока нагрузки 9. Таким образом, после включения ключа 7 ток в нагрузке 9 поддерживается за счет запасенной

0 ф реактивной энергии в дросселе 6 фильтра и конденсаторе 8. В этом ре жиме через ключ 7 протекает суммарный ток дросселей 5 и 6. В тот момент, когда сумма этих токов становится равной нулю, происходит запирание тиристоров ключа 7 и нагрузка 9, а также конденсатор 8 вновь подключается к сети через входную секцию 11 дросселя 5 и дроссель 6 фильтра. Изменяя момент, включения ключа 7 в течение каждого полупериода сетевого напряжения, т.е. меняя соотношение между временами открытого и закрытого состояния тиристоров, можно изменять величину напряжения на нагрузке 9 от минимальной, определяемой соотношением секции 11 и 12 дросселя 5 (тиристоры постоянно открыты), до максимальной (тиристоры постоянно закрыты).

При любом моменте включения тиристоров ключа 7 в течение каждого полупериода сетевого напряжения форма напряжения на нагрузке 9 остается практически синусоидальной. Это обусловлено тем, что при переключении тиристоров ключа 7.практически не происходит расстройка колебательных контуров: входная секция I1 дросселя 5 - дроссель 6 фильтра — конденсатор 8 (тиристоры закрыты) и разрядная секция 12 дросселя 5 - дроссель 6 фильтра - конденсатор 8 (тиристоры открыты). B связи с тем, что при открытых тиристорах ключа 7 разряд конденсатора 8 осуществляется не только через дроссель фильтра 6 и нагрузку 9, как это имеет место в известном устройстве, но и через последовательно включенную с дросселем

6 разрядную секцию .12 дросселя 5, индуктивное сопротивление дросселя 6 выбирается существенно меньшим, например, равным 1/9 емкостного Gonpoтивления конденсатора 8, т.е. дроссель 6 и конденсатор 8 образуют в этом случае фильтр третьей гармоники.

Так как суммарное индуктивное сопротивление дросселя 6 фильтра и входной

Формула изобретения

5 9950 через разрядную секцию 12 дросселя

5 протекает суммарный ток, то для обеспечения качественной фильтрации напряжения на нагрузке 9 число витков секции 12 должно составлять порядка 1/3 от общего числа витков обмотки дросселя 5. В этом случае полное индуктивное сопротивление ограничительного дросселя -5 составит 1701803 сопротивления нагрузки 9 и вход- 1о ной. ток при полностью открытых тиристорах ключа 7 будет меньше номинального тока нагрузки 9, т.е. при уменьшении напряжения на нагрузке 9 ток, потребляемый от сети, также >s уменьшается. Габаритная мощность ог-., раничительного дросселя 5 в этом случае приблизительно равна мощности нагрузки 9, а его масса и габариты существенно меньше массы и габари- gp тов аналогичного дросселя известного устройства.

Таким образом, выполнение ограничительного дросселя с отводом, который соединен с одним иэ выводов дрос- 2s селя фильтра, так что резонансная частота колебательных контуров, образованных секциями ограничительного дросселя с дросселем фильтра и конденсатором, близка к основной частоте зв напряжения, .позволяет сохранить практически синусоидальной форму напря80 б жения на нагрузке во всем диапазоне его регулирования, уменьшить потребление тока от сети и уменьшить массогабаритные показатели.

Устройство для регулирования пере- менного напряжения, содержащее входные и выходные выводы, одни из которых соединены между собой, а между другими включены ограничительный дроссель и дроссель фильтра, управляемый ключ, соединенный через ограничительный .дроссель с входными выводами, и конденсатор, подключенный параллельно выходным выводам устройства, отличающееся тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения во всем диапазоне регулирования и снижения массогабаритных показателей, ограничительный дроссель выполнен с отводом, который соединен с одним из выводов дросселя фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 521558, кл. G 05 F 3/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

И 620966, кл. G 05 F, 1978.

ВНИИПИ Заказ 644/33 Тираж 872 Подписное

Цилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4