Регулятор переменного напряжения

Авторы патента:

Удовиченко Алексей Вячеславович (RU)

H02M5/22 - выполненных на газоразрядных, электронных или полупроводниковых приборах с управляющим электродом

Владельцы патента RU 2479102:

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. 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. Технический результат заключается в создании регулятора переменного напряжения с улучшенными массогабаритными показателями. Для этого заявленное устройство содержит в каждой фазе два параллельно соединенных ключа переменного тока, а также конденсатор, подсоединенный между ключами переменного тока, причем в него введены в каждую фазу конденсатор, последовательно соединенный с ключом переменного тока, к которым параллельно подключены реактор, последовательно соединенный с другим ключом переменного тока, Предложенный регулятор переменного напряжения не имеет трансформатора, что снижает его массогабаритные показатели. 3 ил.

Предлагаемое 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. 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 H02M 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 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 массогабаритные показатели из-за наличия трансформатора.

Задачей предлагаемого изобретения является создание регулятора переменного напряжения с улучшенными массогабритными показателями.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого регулятора переменного напряжения. На фиг.2 приведены временные диаграммы токов и напряжений, где: а) трехфазное напряжение сети, б) входной ток и напряжение фазы А, в) импульсы, подаваемые на ключ переменного тока конденсаторной ветви, г) импульсы, подаваемые на ключ переменного тока ветви с реактором, д) ток конденсатора и напряжение на конденсаторе, е) ток в индуктивности и напряжение на индуктивности, ж) выходной ток и напряжение. На фиг.3 показана векторная диаграмма, поясняющая принцип работы регулятора.

Предлагаемый регулятор переменного напряжения (фиг.1) содержит в каждой фазе параллельно соединенный реактор 1 с последовательно соединенными конденсаторами 2, 3, к которым последовательно подключен ключ переменного тока 4, который параллельно подключен к ключу переменного тока 5, подсоединенного одним концом к точке соединения конденсаторов. Нагрузка выполнена в виде последовательно соединенных резистора 6 и реактора 7. Ключ переменного тока выполнен в виде встречно-параллельного соединения вентиля с полным управлением и диода. При этом в регуляторе отсутствует трансформатор, что снижает его массогабаритные показатели.

Регулятор (фиг.1) работает следующим образом. Высокочастотные импульсы (фиг.2в, фиг.2г), подаваемые на ключи 4 и 5, поочередно включают их, тем самым замыкая и разрывая цепи, содержащие или реактор 1, или конденсатор 2. В зависимости от длительности включаемого ключа возможно осуществить регулирование, в результате которого изменяется напряжение на нагрузке. Переключаясь между векторами V_1C и V_1L (фиг.3), можно получить необходимое напряжение на нагрузке, поскольку результирующий вектор выходного напряжения будет определяться геометрической суммой векторов V_1C и V_1L и зависеть от времени их включения. За счет использования конденсатора 2 и реактора 1 можно получить результирующее напряжение на нагрузке, которое будет регулироваться исходя из комбинации напряжений на конденсаторе 2 и реакторе 1 и изменения длительности импульсов, подаваемых на ключи 5 и 4 соответственно. Конденсатор 3 необходим, чтобы во время выключения ветви с реактором накопленная энергия перенаправилась в конденсаторную ветвь, такое решение позволяет улучшить качество тока в индуктивности и нагрузке.

Таким образом, предлагаемый регулятор переменного напряжения, в котором регулирование напряжения обеспечивается без использования трансформатора сетевого напряжения, по сравнению с прототипом имеет лучшие массогабаритные показатели.

Регулятор переменного напряжения, содержащий в каждой фазе два параллельно соединенных ключа переменного тока, а также конденсатор, подсоединенный между ключами переменного тока, отличающийся тем, что в него введены в каждую фазу конденсатор, последовательно соединенный с ключом переменного тока, к которым параллельно подключены реактор, последовательно соединенный с другим ключом переменного тока.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры. .

Многозонный интегрирующий регулятор переменного напряжения // 2471282

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры с автоматическим резервированием каналов управления.

Блок питания магнетронов непрерывного генерирования // 2450414

Изобретение относится к преобразователям переменного напряжения в постоянное и может быть использовано при создании блоков питания магнетронов непрерывного генерирования в станциях активных помех радиолокации, в микроволновых СВЧ печах и других устройствах подобного типа.

Непосредственный трехфазный преобразователь частоты // 2337460

Изобретение относится к электротехнике. .

Стабилизатор переменного напряжения // 2314628

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении точных, быстродействующих стабилизаторов переменного напряжения. .

Стабилизатор переменного напряжения // 2306660

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения, в частности в точных, быстродействующих стабилизаторах переменного напряжения.

Способ управления широтно-импульсным регулятором переменного напряжения и устройство для его осуществления // 2228538

Изобретение относится к электротехнике, а именно к производству, преобразованию и распределению электрической энергии, и может быть использовано для регулирования температуры различных объектов, содержащих электрические нагревательные элементы, в частности в промышленности переработки термопластичных, резинотехнических и других полимерных материалов для многоканального регулирования температуры зон обогрева экструдеров, вакуумформовочных и литьевых машин.

Способ широтно-импульсной модуляции для последовательно включенных преобразователей // 2227361

Изобретение относится к способу широтно-импульсной модуляции для последовательно включенных преобразователей, осуществляемому согласно дополнительной части пункта 1 формулы изобретения.

Способ преобразования напряжения и устройство, его реализующее // 2191462

Изобретение относится к области систем преобразования силового напряжения и может быть использовано, например, в устройствах питания электроприводов переменного тока и электроприводов на базе бесконтактных двигателей, а также в устройствах, предназначенных для преобразования одного вида напряжения в другой либо кондиционирования напряжения.

Способ дискретного регулирования напряжения и устройство для его осуществления // 2178943

Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты в четыре раза // 2537374

Изобретение относится к преобразовательной технике. Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты в четыре раза содержит трехфазный трансформатор с искусственной нулевой точкой в первичной обмотке и двумя вторичными обмотками с одинаковым уровнем выходного напряжения. К вторичным обмоткам трансформатора подключены четыре дросселя насыщения, каждый с двумя секциями обмоток, которые соединены по мостовой схеме. Одни диагонали моста подсоединены к вторичным обмоткам трансформатора, а вторые - объединены, и к ним подсоединена активно-индуктивная нагрузка. Одна из секций обмоток каждого дросселя насыщения и нагрузка зашунтированы однополупериодными ключами, причем шунтирующие ключи и ключ нагрузки связаны между собой и с блоком управления ключами. Технический результат - повышение коэффициента мощности. 2 ил.

Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты в восемь раз // 2537975

Изобретение относится к преобразовательной технике. Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты в восемь раз выполнен на базе восьми двухобмоточных дросселей насыщения, соединенных по мостовой схеме, которые подключены одной диагональю к двум четырехпроводным сетям, сдвинутым между собой на угол α=±/4, а второй диагональю - к двухобмоточным трансформаторам. Вторичные обмотки трансформаторов соединены согласно-параллельно и с нагрузкой, а первичные обмотки зашунтированы однополупериодными ключами, которые связаны через блок управления с однополу-периодными ключами, установленными параллельно одной обмотке каждого дросселя насыщения. Блок управления выполнен на основе широтно-импульсного модулятора. Регулирование выходного напряжения увосьмеренной частоты осуществляется симметрично середине каждого периода напряжения сети, решая поставленную задачу и получая технический результат: повышение энергетических показателей - коэффициента мощности и кпд, снижение массы и габаритов, обеспечивая независимость диапазона регулирования от характера и параметров нагрузки. 2 ил.

Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты // 2538182

Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты относится к преобразовательной технике и может быть использован в качестве статического регулируемого источника питания электротехнологических установок. Задачей изобретения является повышение коэффициента мощности, обеспечение независимости диапазона регулирования от характера нагрузки, снижение массы и габаритов. Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты содержит в каждой фазе трехфазной сети (17, 18, 19) последовательно соединенные обмотку дросселя насыщения (1, 2. 3) и первичную обмотку трансформатора (9), параллельно которым установлены однополупериодные регулирующий (4, 5, 6) и нулевой (13, 14, 15) ключи, при этом вторичные обмотки трансформатора (10, 11, 12) соединены в открытый треугольник, подключенный к однофазной нагрузке (16). Блок управления (7) выполнен на базе широтно-импульсного модулятора, сигналы управления с которого поданы на встречно соединенные упомянутые ключи. Регулирование выходного напряжения осуществляется симметрично середине каждого полупериода напряжения сети, решая поставленную задачу и обеспечивая технический результат: повышение энергетических показателей - коэффициента мощности и КПД, снижение массы и габаритов, обеспечивая независимость диапазона регулирования от характера параметров нагрузки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты в шесть раз // 2539353

Изобретение относится к преобразовательной технике, умножителям частоты и может быть использовано в качестве регулируемого источника питания электротехнологических установок - индукционного нагрева, для выпрямителей и т.п. Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты в шесть раз выполнен на базе трехфазного трансформатора и шести двухобмоточных дросселей насыщения, соединенных по мостовой схеме, которые подключены одной диагональю к вторичным обмоткам трансформатора, а второй диагональю, соединенной в две звезды, к нагрузке, причем обмотки одной диагонали каждого дросселя насыщения и нагрузка зашунтированы однополупериодными ключами, связанными с блоком управления через ключ, шунтирующий нагрузку. Технический результат - повышение энергетических показателей, расширение диапазона симметричного регулирования выходного напряжения при активно-индуктивной нагрузке, улучшение массогабаритных показателей. 2 ил.

Магнитно-полупроводниковый утроитель частоты // 2540403

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электротехнологических установок: для индукционного нагрева, к станкам электроэрозионной обработки и др. Магнитно-полупроводниковый утроитель частоты содержит в каждой фазе трехфазной сети последовательно соединенные дроссели насыщения и нагрузку, подключенную между звездой обмоток и нулевым проводом, при этом обмотки дросселей насыщения и нагрузка зашунтированы однополупериодными полностью управляемыми ключами, а шунтирующие ключи связаны с ключом, шунтирующим нагрузку, причем управляющие входы ключей соединены с блоком управления. Однополупериодные управляемые ключи выполнены на тиристорах с отсекающими диодами, при этом между точками соединения шунтирующих обмотки тиристоров с отсекающими диодами и тиристором с отсекающим диодом, шунтирующим нагрузку, установлены конденсаторы. Технический результат - повышение энергетических показателей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения // 2580677

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. Технический результат заключается в создании простого регулятора переменного напряжения с широким диапазоном регулирования. Для этого предлагаемый регулятор переменного напряжения содержит в каждой фазе накопительные реакторы, включенные последовательно с источником питания, конденсаторы, включенные параллельно нагрузке, два трехфазных диодных выпрямительных моста, первый из которых выводами переменного тока подключен к выводам нагрузки, а второй выводами переменного тока подключен к нагрузке через конденсаторы, а также два транзистора, которые по одному подсоединены в проводящем направлении к выводам постоянного тока диодных выпрямительных мостов. 2 ил.