Регулятор переменного напряжения

Полезная модель относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использована 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, устройство повышения переменного напряжения, регулируемый источник стабильного переменного напряжения и как устройство плавного пуска асинхронных двигателей.
Известен регулятор переменного напряжения (Патент 2122274 C1 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 и отсутствие гальванической развязки выходных цепей, что зачастую недоступно.
Кроме того, известен регулятор переменного напряжения (Патент 2566668 C1 RU, МПК Н02М 5/275. Регулятор переменного напряжения), взятый за прототип, содержащий в каждой фазе реакторы, включенные последовательно с источником питания и нагрузкой, два трехфазных диодных выпрямительных моста, две группы накопительных конденсаторов, включенные последовательно соответственно первой и второй группой между точками соединения реакторов с выводами нагрузки и выводами переменного тока обоих трехфазных диодных выпрямительных мостов, а к выводам постоянного тока каждого диодного выпрямительного моста подключены в проводящем направлении транзисторы.
Однако этот регулятор не имеет гальванической развязки входных и выходных цепей.
Задачей (техническим результатом) предлагаемой полезной модели является создание регулятора переменного напряжения с наличием гальванической развязки входных и выходных цепей.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемый регулятор введен трансформатор, вторичные обмотки которого соответственно подключены к нагрузке, начала первичных обмоток соединены с фазами источника питания, а концы первичных обмоток подключены соответственно к двум трехфазным диодным выпрямительным мостам с одной группой накопительных конденсаторов, включенных последовательно соответственно с первым трехфазным диодным выпрямительным мостом между точками соединения концов каждой фазы первичной обмотки трансформатора и выводами переменного тока обоих трехфазных диодных выпрямительных мостов, а к выводам постоянного тока каждого диодного выпрямительного моста подключены в проводящем направлении транзисторы.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого регулятора переменного напряжения с трансформаторным блоком, на фиг. 2 схема с вариантом исполнения трансформаторного блока в виде трех однофазных трансформаторов и на фиг. 3 схема с вариантом исполнения трансформаторного блока в виде одного трехфазного трансформатора. На фиг. 4 приведены временные диаграммы токов и напряжений регулятора.
Предлагаемый регулятор по схеме фиг. 1 содержит трансформаторный блок 1, включенный началом последовательно с фазами источника питания 2 и с одной группой накопительных конденсаторов 3, включенных одним своим выводом с трансформаторным блоком 1, а вторыми выводами подключены ко входам одного трехфазного диодного выпрямительного моста 4, параллельно к которому подключен второй диодный мост 5, а к выводам постоянного тока каждого диодного выпрямительного моста подключены в проводящем направлении соответственно транзисторы 6 и 7, нагрузка 8 подключена к трансформаторному блоку 1.
Предлагаемый регулятор по схеме фиг. 2 содержит в качестве трансформаторного блока 1 три однофазных трансформатора, первичные обмотки каждого включены последовательно с источником питания 2 и с одной группой накопительных конденсаторов 3, а нагрузка 8 подключена к вторичной обмотке трансформатора.
Предлагаемый регулятор по схеме фиг. 3 содержит в качестве трансформаторного блока 1 трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены последовательно с источником питания 2 и с одной группой накопительных конденсаторов 3, а нагрузка 8 подключена к вторичной обмотке трансформатора.
Регулятор (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) работает следующим образом. Высокочастотные импульсы (фиг. 4), подаваемые на транзисторы 6 и 7, поочередно включают их, тем самым подключая и отключая группу накопительных конденсаторов 3, соединяющиеся в звезду через соответствующий диодный выпрямительный мост 4 и проводящий транзистор 6, тогда как в другой момент времени проводит ток транзистор 7, подключенный к диодному мосту 5.
В первом состоянии, при включении транзистора 6, к источнику питания подключается дополнительная нагрузка из звезды конденсаторов первой группы 3 и в первичных обмотках трансформатора 1 запасается дополнительный ток и значит дополнительная энергия по сравнению с той, которую имеет нагрузка. Во втором состоянии, при включении транзистора 7, происходит соединение концов первичных обмоток трансформатора в звезду через диодный мост 5, а конденсаторы первой группы отключаются от нагрузки при выключении транзистора 7. Управляя относительной длительностью пребывания схемы в первом и втором состоянии, можно регулировать величину напряжения на нагрузке.
Таким образом, обеспечивается гальваническая изоляция между сетью и нагрузкой, когда нагрузка подключена к вторичной обмотке трансформатора. При этом обеспечивается возможность повышения и понижения напряжения, что позволяет регулировать напряжение нагрузки в широком диапазоне.