RU2501153C1

RU2501153C1 - Alternating voltage regulator

Info

Publication number: RU2501153C1
Application number: RU2012111039/07A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Степанович Зиновьев; Алексей Вячеславович Удовиченко
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-12-10
Also published as: RU2012111039A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: in each phase the device contains ballast capacitor, at that one damping capacitor and two three-phase diode bridges are introduced in its each phase; at that damping capacitors are connected between inputs of three-phase diode bridges and one transistor is connected to each output of three-phase diode bridges; to inputs of the first and second three-phase bridges ballast capacitors and reactance coils are connected; second ends of the latter are connected to three-phase load which is connected to the mains.

EFFECT: receipt of alternating voltage regulator with improved characteristics of weight and dimensions.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области полупроводниковой преобразовательной техники 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, бестрансформаторное устройство повышения переменного напряжения, регулируемый источник стабильного переменного напряжения и как устройство плавного пуска асинхронных двигателей.The present invention relates to the field of semiconductor converting technology and can be used to obtain an adjustable and stabilized three-phase AC voltage, and the quality of the input and output currents remains high. Such a regulator can be used as a three-phase AC voltage stabilizer, a transformerless device for increasing AC voltage, an adjustable source of stable AC voltage, and as a soft starter of induction motors.

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 Н02М 5/22. Регулятор трехфазного напряжения).Known AC voltage regulator containing in each phase in series an input LC filter, an input key made in the form of an in-parallel connection of a valve with full control and a diode, an output filter reactor, and also an output key connected to the connection point of the input key and reactor output filter (Pat. 2122274 C1 RU, IPC Н02М 5/22. Three-phase voltage regulator).

Однако указанный регулятор имеет недостаток - автономию фаз нагрузки, что зачастую недоступно.However, this regulator has a drawback - autonomy of the load phases, which is often not available.

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 балластных конденсаторов, к средней точке соединения которой подсоединен другой вывод ключа переменного тока, в свою очередь регулятор имеет трансформатор, вторичная обмотка которого подсоединена к нагрузке.In addition, an AC voltage regulator is known (D. Divan, J Sastry Control of Multilevel Direct AC Converters, 978-1-4244-2893-9 / 09 / $ 25.00 © 2009 IEEE, P.3077-3084), taken as a prototype containing at the input, a parallel-connected capacitor with an alternating current key, which are connected at one end to the reactor and a parallel connected group of keys, between which a pair of ballast capacitors is connected, to the midpoint of which is connected the other output of the alternating current key, in turn, the regulator has a transformer whose winding connected to the load.

Однако этот регулятор имеет повышенные массо-габаритные показатели из-за наличия трансформатора и сложную схему.However, this regulator has increased mass and dimensional indicators due to the presence of a transformer and a complex circuit.

Задачей предлагаемого изобретения является создание регулятора переменного напряжения, с улучшенными массо-габаритными показателями.The objective of the invention is the creation of an AC voltage regulator, with improved mass and dimensional indicators.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого регулятора переменного напряжения. На фиг.2 приведены временные диаграммы токов и напряжений. На фиг.3 показана векторная диаграмма, поясняющая принцип работы регулятора.Figure 1 presents a diagram of the proposed AC voltage regulator. Figure 2 shows the timing diagrams of currents and voltages. Figure 3 shows a vector diagram explaining the principle of operation of the regulator.

Предлагаемый регулятор содержит в каждой фазе балластные конденсаторы 1 и реакторы 2, которые одними концами присоединены к нагрузке 3, а другими соединены соответственно с входами первого трехфазного диодного моста 4 и второго трехфазного диодного моста 5, к выходам которых подсоединено по транзистору 6, 7, соответственно, а между входами трехфазных диодных мостов включены демпфирующие конденсаторы 8.The proposed controller contains in each phase ballast capacitors 1 and reactors 2, which are connected at one end to load 3 and the other are connected respectively to the inputs of the first three-phase diode bridge 4 and the second three-phase diode bridge 5, to the outputs of which are connected via transistor 6, 7, respectively and between the inputs of the three-phase diode bridges are included damping capacitors 8.

Регулятор (фиг.1) работает следующим образом. Высокочастотные импульсы (фиг.2б), подаваемые на ключи 6 и 7, поочередно включают их, тем самым замыкая и разрывая нулевые точки трехфазных звезд цепей, содержащих или конденсаторы 1, или реакторы 2. В зависимости от длительности включения ключа, возможно осуществить регулирование, в результате которого изменяется напряжение на нагрузке. При замыкании транзистора 6 последовательно с источником питания и нагрузкой оказываются включенными через диоды трехфазного моста 4 еще и конденсаторы 1, а при замыкании транзистора 7 последовательно с источником питания и нагрузкой 3 оказываются включенными через диоды трехфазного моста 5 уже реакторы 2. За счет использования конденсатора 1 и реактора 2 можно получить результирующее напряжение на нагрузке, которое будет регулироваться, исходя из комбинации напряжений на конденсаторе 1 и реакторе 2, и изменения длительности импульсов, подаваемых на ключи 6 и 7 соответственно, как показано на векторной диаграмме (фиг.3). Конденсатор 8 необходим, чтобы во время выключения ветви с реактором, накопленная в нем энергия перенаправилась в конденсаторную ветвь, такое решение позволяет улучшить качество напряжения в нагрузке.The regulator (figure 1) works as follows. High-frequency pulses (figb), supplied to the keys 6 and 7, turn them on one by one, thereby closing and breaking the zero points of the three-phase chain stars containing either capacitors 1 or reactors 2. Depending on the duration of switching on the key, it is possible to carry out regulation, as a result of which the voltage at the load changes. When the transistor 6 is closed in series with the power source and the load, the capacitors 1 are also turned on through the diodes of the three-phase bridge 4, and when the transistor 7 is closed in series with the power source and the load 3, the reactors 2 are turned on through the diodes of the three-phase bridge 5 already due to the use of the capacitor 1 and reactor 2, you can get the resulting voltage at the load, which will be regulated based on a combination of voltages on the capacitor 1 and reactor 2, and changes in the pulse duration, under ted on the keys 6 and 7 respectively, as shown in the vector diagram (Figure 3). The capacitor 8 is necessary so that when the branch with the reactor is turned off, the energy stored in it is redirected to the capacitor branch, this solution can improve the quality of the voltage in the load.

На диаграммах токов и напряжений (фиг.2) показаны: а) входной ток I_А и напряжение фазы A U_А, б) импульсы, подаваемые на ключ переменного тока конденсаторной ветви, в) выходной ток I_НА и напряжение нагрузки U_НА.The diagrams of currents and voltages (Fig. 2) show: a) the input current I _A and the phase voltage AU _A , b) the pulses supplied to the alternating current switch of the capacitor branch, c) the output current I _ON and the load voltage U _ON .

Эта схема имеет только два транзистора, что значительно меньше по сравнению с прототипом, имеющим 6 ключей переменного тока, каждый из которых состоит из встречно-параллельного соединения пары транзисторов и диодов.This circuit has only two transistors, which is significantly smaller compared to the prototype, which has 6 alternating current keys, each of which consists of an in-parallel connection of a pair of transistors and diodes.

Таким образом, предлагаемый регулятор переменного напряжения, в котором повышение и регулирование напряжения обеспечивается без использования трансформатора сетевого напряжения, и с меньшим количеством силовых ключей, по сравнению с прототипом имеет лучшие массо-габаритные показатели.Thus, the proposed AC voltage regulator, in which the increase and regulation of voltage is provided without using a mains voltage transformer, and with fewer power switches, has better mass-dimensional indicators compared to the prototype.

Claims

An alternating voltage regulator containing a ballast capacitor in each phase, characterized in that one damping capacitor, two three-phase diode bridges are introduced into each phase, while damping capacitors are connected between the inputs of the three-phase diode bridges, and connected to the outputs of the three-phase diode bridges transistor, ballast capacitors and reactors are also connected to the inputs of the first and second three-phase bridge, the second ends of which are connected to a three-phase load, which is connected to the other ends inena network.