РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
AC VOLTAGE CONTROLLER

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.
1C
1L
1C
1L
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 и V (фиг.3), можно получить необходимое напряжение на нагрузке, поскольку результирующий вектор выходного напряжения будет определяться геометрической суммой векторов V и V 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.