RU2325752C1 - Alternating current voltage regulator - Google Patents
Alternating current voltage regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2325752C1 RU2325752C1 RU2007105920/09A RU2007105920A RU2325752C1 RU 2325752 C1 RU2325752 C1 RU 2325752C1 RU 2007105920/09 A RU2007105920/09 A RU 2007105920/09A RU 2007105920 A RU2007105920 A RU 2007105920A RU 2325752 C1 RU2325752 C1 RU 2325752C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- relay
- output
- parallel
- switching
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроники и автоматики, а именно к устройствам преобразования энергии переменного тока на входе в энергию переменного тока на выходе для изменения напряжения без промежуточного преобразования в постоянный ток, выполненным на полупроводниковых элементах с управляющим электродом и снабженным элементами, служащими для замыкания и размыкания контактов.The invention relates to the field of electronics and automation, in particular to devices for converting alternating current energy at the input to alternating current energy at the output for changing voltage without intermediate conversion to direct current, made on semiconductor elements with a control electrode and provided with elements that serve for closing and opening contacts.
Регулирование величины напряжения переменного тока требуется в электропитании, системах автоматики, электроприводах переменного тока и многих других электронных устройствах. Для этого часто применяют магнитные усилители, многообмоточные трансформаторы с тиристорной коммутацией обмоток, различные тиристорные схемы, изменяющие действующее значение напряжения за счет искажения формы синусоиды. Указанные устройства, как правило, имеют относительно большую массу и габариты, не обеспечивают требуемые пределы регулирования напряжения или искажают форму синусоидального напряжения.Regulation of the magnitude of AC voltage is required in power supply, automation systems, AC drives and many other electronic devices. For this, magnetic amplifiers, multi-winding transformers with thyristor switching windings, various thyristor circuits that change the effective voltage value due to distortion of the shape of the sinusoid are often used. These devices, as a rule, have a relatively large mass and dimensions, do not provide the required voltage regulation limits or distort the shape of a sinusoidal voltage.
При этом важным параметром, определяющим экономичность устройств регулирования напряжения переменного тока, является наличие рекуперации энергии при реактивном характере нагрузки. Рекуперация энергии возможна при наличии гальванической связи между источником и потребителем электроэнергии. Однако все трансформаторные схемы устройств регулирования напряжения переменного тока не обеспечивают рекуперацию.At the same time, the presence of energy recovery with the reactive nature of the load is an important parameter determining the efficiency of AC voltage control devices. Energy recovery is possible if there is a galvanic connection between the source and consumer of electricity. However, all transformer circuits of AC voltage control devices do not provide recovery.
Для регулирования величины напряжения переменного тока на нагрузке также применяют автотрансформаторные устройства, управляемые двигателем. Автотрансформаторные устройства обеспечивают рекуперацию энергии при комплексном характере нагрузки, однако и эти устройства имеют сравнительно большие массу и габариты, являются дорогостоящими и имеют низкое быстродействие.To regulate the magnitude of the AC voltage at the load, motor-controlled autotransformer devices are also used. Autotransformer devices provide energy recovery with a complex nature of the load, however, these devices also have a relatively large mass and dimensions, are expensive and have low speed.
Известно устройство, предполагаемое реализацией способа регулирования напряжения переменного тока, представленного в описании изобретения к патенту Российской Федерации №2266608 (МПК: Н02М 03/22, Н02М 07/527, G05F 01/56; опубл. 20.12.2005 в бюл. №35).A device is known, the proposed implementation of the method of regulating AC voltage, presented in the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2266608 (IPC: H02M 03/22, H02M 07/527, G05F 01/56; publ. 20.12.2005 in bull. No. 35) .
Схема данного устройства регулирования напряжения переменного тока включает инвертор, высокочастотный трансформатор, синхронный выпрямитель и фильтр. Работа такого устройства основана на преобразовании напряжения переменного тока с помощью инвертора в последовательность биполярных импульсов значительно более высокой частоты, относительная длительность которых определяет величину регулируемого напряжения, и на подаче их через высокочастотный трансформатор, устанавливающий пределы регулирования, на синхронный выпрямитель, перемена фазы работы ключей которого изменяет фазу регулируемого напряжения исходной частоты, получаемого на выходе сглаживающего фильтра, на противоположную.The circuit of this AC voltage control device includes an inverter, a high-frequency transformer, a synchronous rectifier and a filter. The operation of such a device is based on converting AC voltage using an inverter into a sequence of bipolar pulses of significantly higher frequency, the relative duration of which determines the magnitude of the regulated voltage, and feeding them through a high-frequency transformer that sets the regulation limits to a synchronous rectifier, the phase switch of which switches changes the phase of the regulated voltage of the initial frequency received at the output of the smoothing filter, on the opposite Yu.
Описанное устройство также имеет сравнительно большие массу и габариты, обусловленные наличием трансформатора, и является сравнительно дорогостоящим и недостаточно надежным, что обусловлено наличием шести полупроводниковых ключей. Кроме того, наличие трансформатора не обеспечивает возможность рекуперации, что значительно снижает эффективность изделия.The described device also has a relatively large mass and dimensions due to the presence of a transformer, and is relatively expensive and not sufficiently reliable, due to the presence of six semiconductor switches. In addition, the presence of a transformer does not provide the possibility of recovery, which significantly reduces the efficiency of the product.
Известно безтрансформаторное электронное устройство повышения напряжения переменного тока на нагрузке (А.Коршунов. "Импульсные преобразователи напряжения переменного тока", "Силовая Электроника", №1, 2006 г., стр.54-61), состоящее из входного фильтра низкой частоты, дросселя, параллельного ключа, последовательного ключа и выходного фильтра низкой частоты.Known transformerless electronic device for increasing AC voltage at the load (A. Korshunov. "Pulse AC voltage converters", "Power Electronics", No. 1, 2006, p. 54-61), consisting of an input low-pass filter, inductor , parallel key, serial key and low pass output filter.
В данном устройстве входное напряжение переменного тока поступает на входной фильтр низкой частоты, выход которого соединен с входом дросселя. Выход дросселя соединен со входами параллельного и последовательного ключей. Выход последовательного ключа соединен со входом выходного фильтра низкой частоты, а выход параллельного ключа соединен с общим проводом устройства. Нагрузка подключается к выходу выходного фильтра низкой частоты.In this device, the input AC voltage is supplied to the input low-pass filter, the output of which is connected to the input of the inductor. The throttle output is connected to the inputs of the parallel and serial keys. The serial key output is connected to the input of the low-pass output filter, and the parallel key output is connected to the device’s common wire. The load is connected to the output of the low-pass output filter.
Регулирование выходного напряжения в данном устройстве осуществляется изменением относительной длительности пребывания параллельного ключа в замкнутом положении, которая определяется выражением:The regulation of the output voltage in this device is carried out by changing the relative duration of the parallel key in the closed position, which is determined by the expression:
γ=τ/T=τ×f, 0<γ<1;γ = τ / T = τ × f, 0 <γ <1;
где: τ - время нахождения параллельного ключа в замкнутом положении в течение периода Т=1/f преобразования импульсов входного напряжения переменного тока в импульсное напряжение;where: τ is the time the parallel key was in the closed position during the period T = 1 / f conversion of the pulses of the input AC voltage to the pulse voltage;
f - частота переключения параллельного ключа.f is the switching frequency of the parallel key.
Среднее значение выходного напряжения Uвых может определяется выражением:The average value of the output voltage U o can be determined by the expression:
Uвых=γ×Uвых;U o = γ × U o ;
где: Uвх - величина входного напряжения переменного тока.where: U in - the value of the input AC voltage.
Рекуперация в описанном устройстве обеспечивается соотношением времен состояний включено и выключено параллельного (длительностью τ) и последовательного (длительностью Т - τ) ключей или, иными словами, протифовазным управлением ключами.The recovery in the described device is provided by the ratio of the on and off states of the parallel (duration τ) and serial (duration T - τ) keys or, in other words, antiphase key management.
Естественно, что серьезным недостатком описанного устройства является отсутствие возможности понижения выходного напряжения переменного тока.Naturally, a serious drawback of the described device is the inability to lower the output voltage of the alternating current.
Тот же источник содержит описание безтрансформаторного электронного устройства понижения напряжения переменного тока на нагрузке, также состоящего из входного фильтра низкой частоты, дросселя, параллельного ключа, последовательного ключа и выходного фильтра низкой частоты, но имеющего другие связи указанных элементов.The same source contains a description of a transformerless electronic device for lowering the AC voltage at the load, also consisting of an input low-pass filter, a choke, a parallel key, a serial key and an output low-pass filter, but having other connections of these elements.
В этом устройстве входное напряжение переменного тока поступает на входной фильтр низкой частоты, выход которого соединен со входом последовательного ключа. С выходом последовательного ключа соединены вход дросселя и вход параллельного ключа. Выход параллельного ключа соединен с общим проводом устройства, а выход дросселя соединен с фильтром низкой частоты. Нагрузка подключается к выходу выходного фильтра низкой частоты.In this device, the input AC voltage is supplied to the input low-pass filter, the output of which is connected to the input of the serial key. The throttle input and the parallel key input are connected to the serial key output. The parallel key output is connected to the device’s common wire, and the choke output is connected to a low-pass filter. The load is connected to the output of the low-pass output filter.
Регулирование выходного напряжения в указанном устройстве, как и в предыдущем случае, осуществляется изменением относительной длительности пребывания параллельного ключа в замкнутом положении, которая определяется выражением:The regulation of the output voltage in the specified device, as in the previous case, is carried out by changing the relative duration of the parallel key in the closed position, which is determined by the expression:
γ=τ/T=τ×f, 0<γ<1;γ = τ / T = τ × f, 0 <γ <1;
где: τ - время нахождения параллельного ключа в замкнутом положении в течение периода Т=1/f преобразования импульсов входного напряжения переменного тока в импульсное напряжение;where: τ is the time the parallel key was in the closed position during the period T = 1 / f conversion of the pulses of the input AC voltage to the pulse voltage;
f - частота переключения параллельного ключа.f is the switching frequency of the parallel key.
При этом среднее значение выходного напряжения Uвых может определяется выражением:In this case, the average value of the output voltage U o can be determined by the expression:
Uвых=γ×Uвх/(1-γ);U o = γ × U in / (1-γ);
где: Uвх - величина входного напряжения переменного тока.where: U in - the value of the input AC voltage.
Очевидным недостатком последнего описанного устройства является отсутствие возможности повышения выходного напряжения переменного тока.An obvious disadvantage of the last described device is the inability to increase the output voltage of the alternating current.
Вопрос рекуперации реактивной энергии в обоих описанных безтрансформаторных устройствах регулирования напряжения переменного тока при нелинейной нагрузке решается схемотехнически, посредством двунаправленности схемы. Двунаправленность осуществляется применением четырехквадратных ключей переменного тока (например - диодный мост, в диагональ которого включен силовой транзистор (IGBT), для которого вход и выход носит лишь условный характер). Если нагрузка имеет реактивный характер, то ввиду сдвига фазы между током нагрузки и напряжением возникает обратимый реактивный ток, который течет обратно в сеть, в этом случае параллельный ключ работает как модулятор, а последовательный ключ - как синхронный выпрямитель.The issue of reactive energy recovery in both described transformerless devices for regulating AC voltage at a non-linear load is solved schematically by means of a bi-directional circuit. Bidirectionality is carried out by using four-square keys of alternating current (for example, a diode bridge, in the diagonal of which a power transistor (IGBT) is included, for which the input and output are only conditional). If the load is reactive in nature, then due to the phase shift between the load current and voltage, a reversible reactive current occurs, which flows back to the network, in this case the parallel switch acts as a modulator, and the serial switch acts as a synchronous rectifier.
Параллельное включение входов двух вышеописанных устройств регулирования напряжения переменного тока дает возможность регулировать выходное напряжение переменного тока в сторону повышения путем подключения нагрузки к повышающей схеме и в сторону понижения напряжения переменного тока на нагрузке путем подключения последней к понижающей схеме посредством выходного реле.Parallel connection of the inputs of the two above-described AC voltage control devices makes it possible to adjust the output voltage of the alternating current upward by connecting the load to the boosting circuit and to lowering the AC voltage at the load by connecting the latter to the step-down circuit by means of an output relay.
Такой известный безтрансформаторный регулятор напряжения переменного тока, в сравнении с описанными выше устройствами, позволяет осуществлять как повышение, так и понижение напряжения на нагрузке, обеспечивает рекуперацию, имеет улучшенные массо-габаритные характеристики, является наиболее близким по технической сущности к заявляемому регулятору напряжения переменного тока и избран в качестве наиболее близкого аналога. В тоже время, это устройство имеет ряд недостатков,Such a known transformerless AC voltage regulator, in comparison with the devices described above, allows both raising and lowering the voltage at the load, provides recovery, has improved mass and dimensional characteristics, is the closest in technical essence to the claimed AC voltage regulator and selected as the closest analogue. At the same time, this device has several disadvantages,
Так, использование четырех полупроводниковых ключей и двух дросселей не обеспечивает достаточного уменьшения массы, габаритов и стоимости изделия, снижает его надежность.So, the use of four semiconductor switches and two chokes does not provide a sufficient reduction in the mass, dimensions and cost of the product, and reduces its reliability.
Учитывая вышеизложенное, признаками наиболее близкого аналога, совпадающими с существенными признаками предложенного изобретения, являются наличие входного фильтра низкой частоты, последовательного ключа, параллельного ключа, дросселя, выходного фильтра низкой частоты и выходного реле.Given the above, the features of the closest analogue, coinciding with the essential features of the proposed invention, are the presence of an input low-pass filter, a serial key, a parallel key, a choke, an output low-pass filter and an output relay.
В основу изобретения поставлена задача снижения массы и габаритов регулятора напряжения переменного с одновременным устранением других указанных недостатков наиболее близкого аналога.The basis of the invention is the task of reducing the mass and dimensions of the AC voltage regulator while eliminating the other specified disadvantages of the closest analogue.
Поставленная задача решена за счет того, что в регулятор напряжения переменного тока, содержащий входной фильтр низкой частоты, последовательный ключ, параллельный ключ, дроссель, выходной фильтр низкой частоты и выходное реле, в соответствии с изобретением, дополнительно включены входное реле и параллельное реле, при этом выход входного фильтра низкой частоты соединен со входом 5.2 параллельного реле и со входом 4.2 входного реле, вход 4.3 которого соединен со входом дросселя, а вход 4.1 соединен со входом выходного фильтра низкой частоты и входом 6.1 выходного реле, вход 6.2 которого соединен с общей цепью, а вход 6.3 соединен с выходом последовательного ключа, вход которого соединен с выходом дросселя и входом параллельного ключа, выход которого соединен со входом 3 параллельного реле, вход 1 которого соединен с общей цепью, кроме того, входное реле выполнено с возможностью коммутации его входа 4.3 с его входом 4.1 или входом 4.2, при этом параллельное реле выполнено с возможностью коммутации его входа 5.3 со входом 5.1 при коммутации входов 4.2 и 4.3 входного реле и с возможностью коммутации входа 5.3 со входом 5.2 при коммутации входов 4.1 и 4.3 входного реле, а выходное реле выполнено с возможностью коммутации его входа 6.3 со входом 6.1 при коммутации входов 4.2 и 4.3 входного реле и с возможностью коммутации входа 6.3 со входом 6.2 при коммутации входов 4.1 и 4.3 входного реле, причем последовательный ключ выполнен с возможностью замыкания при разомкнутом параллельном ключе и с возможностью размыкания при замкнутом параллельном ключе.The problem is solved due to the fact that in the AC voltage regulator containing an input low-pass filter, a serial switch, a parallel switch, a choke, an output low-pass filter and an output relay, in accordance with the invention, an input relay and a parallel relay are additionally included, when the output of the input low-pass filter is connected to the input 5.2 of the parallel relay and to the input 4.2 of the input relay, the input 4.3 of which is connected to the input of the inductor, and the input 4.1 is connected to the input of the output low-pass filter and input o 6.1 of the output relay, input 6.2 of which is connected to the common circuit, and input 6.3 is connected to the output of the serial key, the input of which is connected to the output of the inductor and the input of the parallel key, the output of which is connected to
Именно эти признаки необходимы и достаточны для решения поставленной задачи.It is these signs that are necessary and sufficient to solve the task.
Как можно увидеть, схема заявляемого устройства содержит минимальное число элементов, имеющих минимальные габариты, массу и стоимость, а именно два фильтра низкой частоты, один дроссель, два полупроводниковых ключа и три реле, связи которых также обеспечивают минимальные габариты, массу и стоимость при достаточной надежности изделия в целом.As you can see, the circuit of the inventive device contains a minimum number of elements having a minimum size, weight and cost, namely two low-pass filters, one inductor, two semiconductor switches and three relays, the communications of which also provide minimum dimensions, weight and cost with sufficient reliability products in general.
Так, введение в схему устройства входного и параллельного реле, с учетом наличия выходного реле, позволяет преобразовывать общую схему в схему повышения напряжения и в схему понижения напряжения, благодаря чему, одни и те же элементы участвуют в работе как режима повышения, так и режима понижения напряжения переменного тока, что обеспечивает минимальное количество элементов всего устройства и позволяет уменьшить габариты, массу и стоимость изделия.So, the introduction of an input and parallel relay into the device circuit, taking into account the presence of the output relay, allows you to convert the general circuit into a voltage boost circuit and into a voltage reduction circuit, so that the same elements are involved in both the boost mode and the boost mode AC voltage, which ensures the minimum number of elements of the entire device and allows to reduce the dimensions, weight and cost of the product.
Соединение выхода входного фильтра низкой частоты со входом 2 параллельного реле и со входом 2 входного реле, вход 3 которого соединен со входом дросселя, а вход 1 соединен со входом выходного фильтра низкой частоты и входом 1 выходного реле, вход 2 которого соединен с общей цепью, а вход 3 соединен с выходом последовательного ключа, вход которого соединен с выходом дросселя и входом параллельного ключа, выход которого соединен со входом 3 параллельного реле, вход 1 которого соединен с общей цепью, позволяет обеспечить минимальное количество полупроводниковых ключей, фильтров низкой частоты и дросселей при возможности преобразования общей схемы устройства в схему повышения напряжения и в схему понижения напряжения, а также при работе одних и тех же элементов как в режиме повышения, так и в режиме понижения напряжения переменного тока, что обеспечивает минимальное количество элементов всего устройства и позволяет уменьшить габариты, массу и стоимость изделия.The connection of the output of the input low-pass filter with the
Выполнение входного реле с возможностью коммутации его входа 3 с его входом 1 или входом 2, а параллельного реле с возможностью коммутации его входа 3 со входом 1 при коммутации входов 2 и 3 входного реле и с возможностью коммутации входа 3 со входом 2 при коммутации входов 1 и 3 входного реле, а также выполнение выходного реле с возможностью коммутации его входа 3 со входом 1 при коммутации входов 2 и 3 входного реле и с возможностью коммутации входа 3 со входом 2 при коммутации входов 1 и 3 входного реле при выполнении последовательного ключа с возможностью замыкания при разомкнутом параллельном ключе и с возможностью размыкания при замкнутом параллельном ключе позволяет обеспечить возможность работы и переключения режимов повышения и понижения напряжения переменного тока с учетом минимального количества полупроводниковых ключей, фильтров низкой частоты и дросселей, что также обеспечивает минимальное количество элементов всего устройства и позволяет уменьшить габариты, массу и стоимость изделия.The implementation of the input relay with the possibility of switching its
Суть изобретения поясняется чертежами, где изображено на:The essence of the invention is illustrated by drawings, which depict on:
фиг.1 - схема регулятора напряжения переменного тока электрическая функциональная;figure 1 - circuit voltage regulator AC electric functional;
фиг.2 - схема стабилизатора напряжения переменного тока электрическая функциональная.figure 2 is a diagram of an AC voltage stabilizer electric functional.
Регулятор напряжения переменного тока, схема электрическая функциональная которого представлена на фиг.1, состоит из последовательного ключа 1, параллельного ключа 2, дросселя 3, входного реле 4, параллельного реле 5, выходного реле 6, входного фильтра низкой частоты 7 и выходного фильтра низкой частоты 8.The AC voltage regulator, the electrical functional diagram of which is shown in Fig. 1, consists of a
Выход входного фильтра низкой частоты 7 соединен со входом 5.2 параллельного реле 5 и со входом 4.2 входного реле 4. Вход 4.3 входного реле 4 соединен со входом дросселя 3, а вход 4.1 первого соединен со входом выходного фильтра низкой частоты 8 и входом 6.1 выходного реле 6. Вход 6.2 выходного реле 6 соединен с общей цепью, а вход 6.3 соединен с выходом последовательного ключа 1. Вход последовательного ключа 1 соединен с выходом дросселя 3 и входом параллельного ключа 2, выход которого соединен со входом 5.3 параллельного реле 5, а вход 5.1 параллельного реле 5 соединен с общей цепью.The output of the input low-
Входное реле 4 выполнено с возможностью коммутации его входа 4.3 с его входом 4.1 или входом 4.2. Параллельное реле 5 выполнено с возможностью коммутации его входа 5.3 со входом 5.1 при коммутации входов 4.2 и 4.3 входного реле 4 и с возможностью коммутации входа 5.3 со входом 5.2 при коммутации входов 4.1 и 4.3 входного реле 4. Выходное реле 6 выполнено с возможностью коммутации его входа 6.3 со входом 6.1 при коммутации входов 4.2 и 4.3 входного реле 4 и с возможностью коммутации входа 6.3 со входом 6.2 при коммутации входов 4.1 и 4.3 входного реле 4.The
Последовательный ключ 1 выполнен с возможностью замыкания при разомкнутом параллельном ключе 2 и с возможностью размыкания при замкнутом параллельном ключе 2.The
Работа регулятора напряжения переменного тока осуществляется следующим образом.The operation of the AC voltage regulator is as follows.
Входной фильтр низкой частоты 7 подключается к источнику напряжения переменного тока, а к выходу выходного фильтра низкой частоты 8 подключается нагрузка. Входное напряжение переменного тока с помощью параллельного ключа 2 преобразовывается в последовательность широтно-импульсно-модулированных биполярных импульсов. При этом длительность широтно-импульсно-модулированных биполярных импульсов определяет величину напряжения на нагрузке. В дросселе 3 накапливается энергия заряда. При помощи последовательного ключа 1 осуществляется синхронное выпрямление тока разряда энергии, накопленной в дросселе 3. При этом параллельный ключ 2 и последовательный ключ 1 работают в противофазе. Входной фильтр низкой частоты 7 и выходной фильтр низкой частоты 8 обеспечивают подавление высокочастотных составляющих промодулированного напряжения в цепи источника входного напряжения и в нагрузке.The input low-
Работа ключей 1 и 2 в противофазе обеспечивает рекуперацию реактивной энергии при нелинейной нагрузке. Если нагрузка имеет реактивный характер, то ввиду сдвига фазы между током нагрузки и напряжением возникает обратимый реактивный ток, который течет обратно в сеть, в этом случае параллельный ключ 2 работает как модулятор, а последовательный ключ 1 работает как синхронный выпрямитель.The operation of
Режим повышения напряжения переменного тока обеспечивается коммутацией входа 4.3 и входа 4.2 входного реле 4, коммутацией входа 5.3 и входа 5.1 параллельного реле 5 и коммутацией входа 6.3 со входом 6.1 выходного реле 6. При этом на параллельный ключ 2 и последовательный ключ 1 подаются противофазные управляющие широтно-импульсно-модулированные импульсы.The mode of increasing the AC voltage is provided by switching input 4.3 and input 4.2 of
Режим понижения напряжения переменного тока обеспечивается коммутацией входа 5.3 и входа 5.2 параллельного реле 5, входа 6.3 и входа 6.2 выходного реле 6 и коммутацией входа 4.3 со входом 4.1 входного реле 4.The AC voltage reduction mode is ensured by switching input 5.3 and input 5.2 of
Одним из возможных вариантов реализации описанной схемы регулятора напряжения переменного тока является однофазный стабилизатор напряжения переменного тока, электрическая функциональная схема которого представлена на фиг.2, предназначенный для обеспечения электропитанием различных потребителей в условиях больших по значению и длительности отклонений напряжения в сети 220 В частотой 50 Гц, с диапазоном рабочих входных напряжений от 120 до 380 В, обеспечивающий коэффициент полезного действия не менее 93% при входном напряжении в пределах от 160 до 240 В.One possible implementation of the described circuit of the AC voltage regulator is a single-phase AC voltage stabilizer, the electrical functional diagram of which is presented in figure 2, designed to provide power to various consumers in the conditions of large in value and duration of voltage deviations in a 220 V network at a frequency of 50 Hz , with a range of working input voltages from 120 to 380 V, providing a efficiency of at least 93% with an input voltage ranging from 160 to 240 V.
Стабилизатор напряжения переменного тока (фиг.2) состоит из последовательного ключа 1, параллельного ключа 2, дросселя 3, входного реле 4, параллельного реле 5, выходного реле 6, входного фильтра низкой частоты 7, выходного фильтра низкой частоты 8 и схемы управления 9, подключенной к управляющим входам ключей и реле.The AC voltage stabilizer (Fig. 2) consists of a
Входной фильтр низкой частоты 7 стабилизатора подключается к источнику напряжения переменного тока, а к выходу выходного фильтра низкой частоты 8 стабилизатора подключается нагрузка, например электродвигатель. Входное напряжение переменного тока с помощью параллельного ключа 2 преобразовывается в последовательность широтно-импульсно-модулированных биполярных импульсов. При этом длительность широтно-импульсно-модулированных биполярных импульсов определяет величину напряжения на нагрузке. В дросселе 3 накапливается энергия заряда. При помощи последовательного ключа 1 осуществляется синхронное выпрямление тока разряда энергии, накопленной в дросселе 3. При этом ключи 1 и 2 работают в противофазе. Схема управления 9 обеспечивает противофазное переключения ключей 1 и 2 с частотой, значительно большей частоты входного напряжения переменного тока. Входной фильтр низкой частоты 7 и выходной фильтры низкой частоты 8 обеспечивают подавление высокочастотных составляющих промодулированного напряжения в цепи источника входного напряжения и в нагрузке.The input filter of the
Работа ключей 1 и 2 в противофазе обеспечивает рекуперацию реактивной энергии при нелинейной нагрузке. Если нагрузка имеет реактивный характер, то ввиду сдвига фазы между током нагрузки и напряжением возникает обратимый реактивный ток, который течет обратно в сеть, в этом случае параллельный ключ 2 работает как модулятор, а последовательный ключ 1 работает как синхронный выпрямитель.The operation of
При уменьшении входного напряжения переменного тока стабилизатор работает в режиме повышения напряжения, что обеспечивается коммутацией входа 4.3 и входа 4.2 входного реле 4, входа 5.3 и входа 5.1 параллельного реле 5 и коммутацией входа 6.3 и входа 6.1 выходного реле 6. При этом на параллельный ключ 2 и последовательный ключ 1 подаются противофазные управляющие широтно-импульсно-модулированные импульсы, причем время включения ключа 2 больше времени включения ключа 1.When decreasing the input AC voltage, the stabilizer operates in a voltage boost mode, which is ensured by switching input 4.3 and input 4.2 of
При увеличении входного напряжения переменного тока стабилизатор работает в режиме понижения напряжения, что обеспечивается коммутацией входа 5.3 и входа 5.2 параллельного реле 5, входа 6.3 и входа 6.2 выходного реле 6 и коммутацией входа 4.3 и входа 4.1 входного реле 4.With increasing input AC voltage, the stabilizer operates in a voltage lowering mode, which is ensured by switching input 5.3 and input 5.2 of
При уменьшении сопротивления нагрузки стабилизатор работает в режиме повышения напряжения, что обеспечивается коммутацией входа 4.3 и входа 4.2 входного реле 4, входа 5.3 и входа 5.1 параллельного реле 5 и коммутацией входа 6.3 и входа 6.1 выходного реле 6.When the load resistance decreases, the stabilizer operates in a voltage increase mode, which is ensured by switching the input 4.3 and input 4.2 of the
При увеличении сопротивления нагрузки стабилизатор работает в режиме понижения напряжения, что обеспечивается коммутацией входа 5.3 и входа 5.2 параллельного реле 5, входа 6.3 и входа 6.2 выходного реле 6 и коммутацией входа 4.3 и входа 4.1 входного реле 4.With an increase in load resistance, the stabilizer operates in a voltage reduction mode, which is ensured by switching input 5.3 and input 5.2 of
Описанный выше регулятор напряжения переменного тока, в сравнении с существующими аналогами, имеет минимальные габариты, массу и стоимость при достаточной экономичности и надежности изделия в целом.The AC voltage regulator described above, in comparison with existing analogs, has minimal dimensions, weight and cost with sufficient efficiency and reliability of the product as a whole.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007105920/09A RU2325752C1 (en) | 2007-02-19 | 2007-02-19 | Alternating current voltage regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007105920/09A RU2325752C1 (en) | 2007-02-19 | 2007-02-19 | Alternating current voltage regulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2325752C1 true RU2325752C1 (en) | 2008-05-27 |
Family
ID=39586720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007105920/09A RU2325752C1 (en) | 2007-02-19 | 2007-02-19 | Alternating current voltage regulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2325752C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2614987C1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-04-03 | Дмитрий Семенович Стребков | Device and method for transmission of electric power (versions) |
| RU2615782C1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-04-11 | Валерий Викторович Павлов | Alternating current voltage stabilizing regulator |
-
2007
- 2007-02-19 RU RU2007105920/09A patent/RU2325752C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2614987C1 (en) * | 2016-02-18 | 2017-04-03 | Дмитрий Семенович Стребков | Device and method for transmission of electric power (versions) |
| RU2615782C1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-04-11 | Валерий Викторович Павлов | Alternating current voltage stabilizing regulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8031495B2 (en) | Prediction scheme for step wave power converter and inductive inverter topology | |
| US8503204B2 (en) | Power converter circuit | |
| CN110739861B (en) | High-frequency series AC voltage regulator | |
| CN103259397B (en) | Switching power supply device | |
| Singh et al. | A power quality improved bridgeless converter-based computer power supply | |
| SG187181A1 (en) | Ac/dc low voltage power supply device and method of stepping down ac/dc voltage | |
| Ahmed | Modeling and simulation of ac–dc buck-boost converter fed dc motor with uniform PWM technique | |
| KR20190115364A (en) | Single and three phase combined charger | |
| Jha et al. | Hardware implementation of single phase power factor correction system using micro-controller | |
| Yamada et al. | A battery charger with 3-phase 3-level T-type PFC | |
| RU2325752C1 (en) | Alternating current voltage regulator | |
| Li et al. | A hard switched high frequency link converter with constant power output for photovoltaic applications | |
| RU2361264C2 (en) | Method of ac voltage control | |
| RU2505899C1 (en) | Integrated apparatus for melting ice and compensation of reactive power | |
| KR20200071616A (en) | Power conversion apparatus with improved power conversion efficiency | |
| Chandran et al. | Two switch buck boost converter for power factor correction | |
| RU65698U1 (en) | AC VOLTAGE REGULATOR | |
| Sokol et al. | 18-pulse rectifier with electronic phase shifting and pulse width modulation | |
| RU2279178C1 (en) | Three-phased controllable rectifier | |
| Lai et al. | A general-purpose three-phase dc-dc converter building block for fuel cell applications | |
| Colak et al. | A new type single phase switching voltage regulator | |
| UA24974U (en) | Ac current voltage regulator | |
| WO2008123839A1 (en) | Method for alternating voltage regulation | |
| Shmilovitz et al. | A simplified controller for a half-bridge boost rectifier | |
| Bajpai | An Internship report on Modeling and Control of DC-DC Converters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100220 |