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.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 output current 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 H02M 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 a counter-parallel connection of a valve with full control and a diode, an output filter reactor, as well as an output key connected to the connection point of the input key and reactor output filter (Pat. 2122274 C1 RU, IPC H02M 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 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 there is a parallel-connected capacitor with an alternating current key, which are connected at one end to a reactor and a parallel-connected group of keys, between which a pair of capacitors is connected, to the midpoint of which is connected another output of the alternating current key, in turn, the regulator has a transformer whose winding is connected but to the load.
Однако этот регулятор имеет повышенные массогабаритные показатели из-за наличия трансформатора.However, this regulator has increased overall dimensions due to the presence of a transformer.
Задачей предлагаемого изобретения является создание регулятора переменного напряжения с улучшенными массогабритными показателями.The objective of the invention is the creation of an AC voltage regulator with improved mass and size indicators.
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.Figure 1 presents a diagram of the proposed AC voltage regulator. Figure 2 shows the timing diagrams of currents and voltages, where: a) three-phase network voltage, b) input current and phase A voltage, c) pulses supplied to the alternating current key of the capacitor branch, d) pulses supplied to the alternating current key of the branch with a reactor, e) capacitor current and voltage across the capacitor, e) current in inductance and voltage across inductors, g) output current and voltage. Figure 3 shows a vector diagram explaining the principle of operation of the regulator.
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.The proposed AC voltage regulator (Fig. 1) contains in each phase a parallel-connected reactor 1 with series-connected capacitors 2, 3, to which an alternating current switch 4 is connected in series, which is connected in parallel to an alternating current switch 5, connected at one end to the connection point of the capacitors . The load is made in the form of series-connected resistor 6 and reactor 7. The alternating current switch is made in the form of an in-parallel connection of a fully controlled valve and a diode. Moreover, there is no transformer in the regulator, which reduces its overall dimensions.
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 V1C и V1L (фиг.3), можно получить необходимое напряжение на нагрузке, поскольку результирующий вектор выходного напряжения будет определяться геометрической суммой векторов V1C и V1L 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.The regulator (figure 1) works as follows. High-frequency pulses (pigv, fig.2g) supplied to the keys 4 and 5, turn them on, thereby closing and breaking the circuit, containing either the reactor 1 or the capacitor 2. Depending on the duration of the included key, it is possible to regulate, As a result of which the voltage at the load changes. Switching between the vectors V 1C and V 1L (Fig. 3), it is possible to obtain the necessary voltage at the load, since the resulting vector of the output voltage will be determined by the geometric sum of the vectors V 1C and V 1L and depend on the time they are turned on. Due to the use of capacitor 2 and reactor 1, it is possible to obtain the resulting voltage at the load, which will be regulated based on a combination of the voltages at capacitor 2 and reactor 1 and the change in the pulse duration applied to switches 5 and 4, respectively. The capacitor 3 is necessary so that during the turn off of the branch with the reactor, the accumulated energy is redirected to the capacitor branch, this solution improves the quality of the current in the inductance and load.
Таким образом, предлагаемый регулятор переменного напряжения, в котором регулирование напряжения обеспечивается без использования трансформатора сетевого напряжения, по сравнению с прототипом имеет лучшие массогабаритные показатели.Thus, the proposed AC voltage regulator, in which voltage regulation is provided without using a mains voltage transformer, has better overall dimensions compared to the prototype.
