Устройство для регулирования постоянного напряжения

 

ОП ИСАHИЕ <„щц()щ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскнк

Соцнвиистичесннк

Респубпин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(5t jN. Кл. (22)Заявлено 20.06.80 (2! ) 2944514/24-07 с присоединением заявки J%

G 05 F 3/08

Гесударстввнннй кеннтвт

CCCP йе делан нзебратеннй и етнрытий (53) УЛК 621..3!6.722 (088.8) (23) Приоритет

Опубликовано 07. 02. 83. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 10 . 02 . 83 иск ® г ...

Б.И. Невзлин и А.И. Пуха 3 -" Г"!7;.::.„:. - :* ! .

Q.„яя»,-Ворошиловградский машиностроительный институт --=.---. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности преобразовательной технике, и может быть использовано, например для понижения постоянного напряжения в ЛЭП и в электро5 приводах постоянного тока.

Известны устройства для регулирования постоянного напряжения, содер-. жащие накопители энергии, например конденсаторы, реакторы и неуправляемые и управляемые вентили P1), <2).

Недостатком известных устройств является значительная величина потерь энергии при понижении энергии.

Известно также устройство для регулирования постоянного напряжения, содержащее две цепочки, одна из которых включена между одними из входных и выходных выводов и состоит из последовательно соединенных основно- зо го управляемого вентиля, реактора и вспомогательного управляемого вентиля, а вторая цепочка состоит из последовательно соединенных накопителя энергии и вентиля, причем анод вентиля второй цепочки подключен к общей точке соединения вторых входного и выходного выводов, а положительный вывод накопителя энергии этой цепочки соединен с анодом вспомогательного управляемого. вентиля первой цепочки, и блок управления 3).

Недостатком этого устройства яв" ляется значительная величина потерь энергии при коммутации и сложность, обусловленные минимальным числом накопителей энергии и искусственным запиранием управляемых вентилей.

Цель изобретения — снижение потерь энергии при коммутации и упрощение.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для регулирования постоянного напряжения, содержащее две цепочки, одна из которых включена между одними из входных и выходных выводов и состоит из последовательно соединенных основно081

995 го управляемого вентиля, реактора и вспомогательного управляемого вентиля, а вторая цепочка состоит из последовательно соединенных накопителя энергии и вентиля, причем анод вентиля второй цепочки подключен к общей точке соединения, вторых входного и выходного выводов, а положительный вывод накопителя энергии этой цепочки соединен с анодом вспомогательного управляемого вентиля первой цепочки, и блок управления, дополнительно введены емкостной элемент, и-1 цепочки, аналогичные указанной второй цепочке, диоды и, дополнительные вспомогательные управляемые вентили, причем параллельно выходным выводам включен емкостной элемент, положительный вывод накопителя каждой из и-1 цепочек через один из введенных диодов соединен с отрицательным выводом накопителя предыдущей цепочки, а через один из дополнительных вспомогательных управляемых вентилей подключен к катоду вспомогательного управляемого вентиля первой цепочки, соединенного через соответствующий введенный диод с отрицательным выводом накопителя по-. следней из и-1 цепочек.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит последовательную цепочку, состоящую из основного, управляемого вентиля 1, реактора 2, вспомогательного управляемого вентиля 3, и включенную между одним из входных и выходных выводов 4 и 5, соответственно, параллельную цепочку, состоящую из накопителя 6 энергии, например конденсатора, и вентиля 7, анодный вывод которой подключен к общей точке соединения другого входного 8 и выходного 9 выводов, а положительный вывод накопителя 6 ее к аноду вспомогательного управляемого вентиля 3, и-1 дополнительных параллельных цепочек, аналогичных указанной выше, положительный вывод накопителя 6 каждои из которых через соответствующий из введенных диодов

10-13 соединен с отрицательным выводом накопителя 6 предыдущей цепочки, а через соответствующий из введенных вспомогательных управляемых вентилей 14-16 подключен к выходному выводу последовательной цепочки, емкостной элемент (конденсатор ) 17 подключен параллельно выходным выводам

1Î

15 ю

35 о

5 и 9, блок 18 управления подключен к основному и вспомогательным вентилям 1, 3, 14-16, соответственно, Устройство работает следующим образом.

Полный цикл работы устройства состоит из трех этапов: этап накопления энергии, пауза, этап передачи энергии нагрузке.

Этап накопления энергии начинается включением основного управляемого вентиля 1 при помощи блока 18 управления. На этом этапе вспомогательные управляемые вентили 3, 14-16 всех параллельных цепочек заперты, при этом по цепи: входной вывод 4 - основной вентиль 1, реактор 2, накопитель

6 первой параллельной цепочки - диод

10 - накопитель 6 второй параллельной цепочки - диод 12 — накопитель 6 четвертой параллельной цепочки диод 13 — реактор 2 — выходной вывод

5 — нагрузка — выходной вывод 9входной вывод 8 под действием питающего напряжения протекает ток, величина которого возрастает до тех пор, пока йадение напряжения на всех неиндуктивных элементах этой цепи сравняется с напряжением питания.

В дальнейшем ток в этой цепи будет поддерживаться только за счет запаса магнитной энергии в индуктивных элементах 2, накопленной при нарастании тока.

По мере расходования этого запаса энергии ток в цепи снижается до нуля, при этом суммарное напряжение на накопителях энергии 6 и 17 становится больше напряжения питания, что приводит к запиранию основного вентиля 1.

После запирания основного вентиля. I наступает пауза до момента времени, когда напряжение на емкости 17 (выходных выводах 5 и 9) достигнет определенного отношения к заранее заданному значению.

Этап передачи энергии нагрузке начинается включением вспомогательных вентилей 3, 14- 16 при помощи блока 18 управления.

Под действием напряжения на накопителе 6 энергии по цепи: положительный вывод накопителей 6 соответствующих параллельных цепочек - вспомогательные вентили 3, 14-16 — реактор 2 — выходной вывод 5 - нагрузка выходной вывод 9 - вентиль 7 соответствующих параллельных цепочек отрицательный вывод накопителя 6 этих

9950 же цепочек протекает ток, возрастающий до тех пор, пока сравняется напряжение на накопителе 6 и нагрузке-, при этом в реакторе 2 возникает определенной величины запас магнитной энергии. В дальнейшем ток поддерживается за счет этого запаса, по мере расходования которого снижается до нуля.

Продолжающееся протекание тока 1О после выравнивания напряжения на накопителях 6 приводит к тому, что на- . пряжение на емкости 17 становится больше напряжения на накопителях 6.

Под действием этой разности напряже- 15 ний запираются вспомогательные управляемые вентили 3, 14- 16.

Этап передачи энергии нагрузке и полный цикл работы устройства на этом заканчивается. го

Реакторы 2 на входе и выходе последовательной цепочки позволяют избавиться от устройств для запирания управляемых вентилей и избежать бросков тока при коммутации. 25

Таким образом, циклическое переключение накопителей 6 энергии с параллельного соединения на последовательное и обратно позволяет достичь периодическое экспоненциальное изме- зо нение напряжения на нагрузке, что исключает паузы и способствует снижению коммутационных потерь энергии, при этом силовая схема предлагаемого устройства более проста по сравнению с силовой схемой известного устройства.

Формула изобретения

4о

Устройство для регулирования постоянного напряжения, содержащее две цепочки, одна из которых включена

81 6 между одними из входных и выходных выводов и состоит из последовательно соединенных основного управляемого вентиля, реактора и вспомогательного управляемого вентиля, а вторая цепочка состоит из последовательно соединенных накопителя энергии и вентиля, причем анод вентиля второй цепочки подключен к общей точке соединения вторых входного и выходного выводов, а положительный вывод накопителя энергии этой цепочки соединен с анодом вспомогательного управляемого вентиля первой цепочки, и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потерь энергии при коммутации и упрощения, дополнительно введены емкостной элемент, и-1 цепочки, аналогичные указанной второй цепочке, диоды и дополнительные вспомогательные управляемые вентили, причем параллельно выходным выводам включен емкостной элемент, положительный вывод накопителя каждой из п-1 цепочек через один из введенных диодов соединен с отрицательным выводом накопителя предыдущей цепочки, а через один из дополнительных вспомогательных управляемых вентилей подключен к катоду вспомогательного управляемого вентиJlR первой цепочки, соединенного через соответствующий введенный диод с отрицательным выводом накопителя последней из и-1 цепочек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции М 2365840, кл. Н 02 Р 1/04, 1978.

2. Патент ФРГ If 2703284, кл. Н 02 Р 1/18, 1978.

Герман-Галкин С.Г. Широтноимпульсные преобразователи. Л., "Энергия", 1979, с. 8-11, рис. 1- 1.

995081

Составитель Д. Фуфлыгин

Редактор П. Макаревич Техред М.Костик Корректор А. Ференц

Заказ 644/33

Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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