РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
ALTERNATING VOLTAGE REGULATOR

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.
Известен регулятор переменного напряжения (Патент 2122274 CI RU, МПК Н02М 5/22. Регулятор трехфазного 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.
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 реактор, один конец которого соединен с цепью из параллельно соединенных конденсатора и ключа переменного тока, а другой конец реактора соединен с параллельно соединенной группой ключей, между которыми 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 массогабаритными показателями.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемый регулятор, содержащий на входе реактор, включенный в источник питания, введены в каждую фазу по одному конденсатору, который параллельно соединен с источником питания со своим реактором, также введены два трехфазных диодных моста и два транзистора, вход первого трехфазного диодного моста соединен с источником питания, а к его выходу подсоединен первый транзистор, при этом другой конец цепи, состоящей из источника питания, конденсатора и реактора соединен с вторым трехфазным диодным мостом, к выходу которого подсоединен второй транзистор, также к входу этого трехфазного диодного моста подсоединена нагрузка, состоящая из последовательно соединенных реактора и активного сопротивления.
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.
Предлагаемый регулятор содержит в каждой фазе источник питания со своим реактором 1, которые параллельно соединены с конденсатором 2 в каждой фазе, при этом один конец этой цепи соединен с входом первого трехфазного диодного моста 3, к выходу которого подсоединен транзистор 4, а второй конец цепи соединен с входом второго трехфазного диодного моста 5, к выходу которого подсоединен транзистор 6, и нагрузку, состоящую из последовательно соединенных реактора 7 и активного сопротивления 8 и подключенную ко входу второго трехфазного диодного моста 5.
A
A
HA
HA
C
L
C
1
H
Регулятор (фиг.1) работает следующим образом. На диаграммах токов и напряжений (фиг.2) показаны: а) входной ток i и напряжение фазы A uпредлагаемого регулятора переменного напряжения, б) импульсы, подаваемые на ключ трехфазного диодного моста в нуле источника, в) ток конденсатора и напряжение на конденсаторе, г) ток в индуктивности и напряжение на индуктивности, д) выходной ток i и напряжение нагрузки u предлагаемого регулятора переменного напряжения. Высокочастотные прямоугольные импульсы (фиг.26), подаваемые на ключ 4, включают его, тем самым коммутируя квазиимпеданс источника питания с высокой частотой, внешний емкостной (конденсаторный) 2 импеданс добавляется к индуктивному 1 импедансу источника питания, функцию этого импеданса может выполнить или собственный индуктивный импеданс источника питания, или дополнительно последовательно включенный импеданс реактора. Известно, что фаза напряжения на емкости V (фиг.3) в последовательной цепи противоположна фазе напряжения на индуктивности V, т.е. напряжение на конденсаторе V добавляется к напряжению источника питания V. В зависимости от длительности включения ключа 4, возможно осуществить регулирование, в результате которого изменяется напряжение на нагрузке V. Можно повышать, понижать и стабилизировать напряжение на нагрузке 7, 8, если регулировать с высокой частотой относительные длительности подключения нагрузки к цепям с указанными различными импедансами. Для получения эффекта управляемого нулевого вентиля добавлен трехфазный диодный мост 5 с ключом 6, на который подаются в противофазе импульсы управления относительно тех, которыми управляется ключ 4.
Таким образом, предлагаемый регулятор переменного напряжения, в котором регулирование и повышение напряжения обеспечивается без использования трансформатора сетевого напряжения,  по сравнению с прототипом имеет лучшие массогабаритные показатели.