RU2726946C1 - Ac voltage regulator - Google Patents
Ac voltage regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726946C1 RU2726946C1 RU2020100472A RU2020100472A RU2726946C1 RU 2726946 C1 RU2726946 C1 RU 2726946C1 RU 2020100472 A RU2020100472 A RU 2020100472A RU 2020100472 A RU2020100472 A RU 2020100472A RU 2726946 C1 RU2726946 C1 RU 2726946C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitors
- controlled
- load
- switches
- group
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
- H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
- H02M5/12—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion of voltage or current amplitude only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования переменного напряжения в регулируемое по значению переменное напряжение, например, при создании систем плавного пуска, в различных установках использующих электропривод переменного тока, а также как компенсатор реактивной мощности.The proposed invention relates to the field of electrical engineering and can be used to convert an alternating voltage into a value-controlled alternating voltage, for example, when creating soft start systems, in various installations using an alternating current electric drive, and also as a reactive power compensator.
Известен регулятор переменного напряжения (описанный в учебнике Силовая электроника / Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А. Кваснюк // 2-е изд., стереотипное. - М.: Издательский дом МЭИ, 2009. - 632 с, на с. 390 рис. 7.29 д), (представлен случай с двумя обмотками трансформатора) который, содержит две группы управляемых двунаправленных ключей, которые состоят из встречно-параллельно соединенных тиристоров или транзисторов, включенных во вторичную обмотку трансформатора в первичной обмотке, которого включена нагрузка, причем управляемые ключи первой группы соединяют одними выводами к отводам вторичной обмотки трансформатора, а вторыми выводами соединяют с одним выводом сети, управляемые ключи второй группы соединяют одними выводами к отводам вторичной обмотки трансформатора, а вторыми выводами соединяют с одним выводом нагрузки.Known AC voltage regulator (described in the textbook Power Electronics / Yu.K. Rozanov, M.V. Ryabchitsky, A.A.Kvasnyuk // 2nd ed., Stereotyped. - M .: Publishing house MPEI, 2009. - 632 c, on p. 390 Fig. 7.29 d), (the case with two transformer windings is presented), which contains two groups of controlled bidirectional switches, which consist of anti-parallel connected thyristors or transistors included in the secondary winding of the transformer in the primary winding, which the load is switched on, and the controlled keys of the first group are connected with one terminals to the secondary winding of the transformer, and the second terminals are connected to one network terminal, the controlled keys of the second group are connected with one terminals to the secondary winding of the transformer, and the second terminals are connected with one load terminal.
В указанном регуляторе переменного напряжения существенным недостатком является то, что использовано большое количество полупроводниковых приборов (тиристоров, транзисторов), которые снижают надежность работы регулятора и увеличивают его стоимость, использован трансформатор, ухудшающий массогабаритные показатели.In the specified AC voltage regulator, a significant drawback is that a large number of semiconductor devices (thyristors, transistors) are used, which reduce the reliability of the regulator and increase its cost, a transformer is used that worsens the weight and dimensions.
Кроме того, известен регулятор переменного напряжения (описанный в патенте RU 2368937 С1, регулятор переменного напряжения, автор: Зиновьев Геннадий Степанович. Опубликовано: 27.09.2009 Бюл. №27), являющийся прототипом предлагаемого изобретения (представлен случай с тремя вторичными обмотками трансформатора), который содержит группу из n управляемых двунаправленных ключей (тиристоров или транзисторов) и трансформатор, у которого разделяют на n секций вторичную обмотку, группу из n управляемых двунаправленных ключей подключают к вторичной обмотке трансформатора, и разделяют на две подгруппы однонаправленных ключей, также вводят дополнительно две группы диодов, причем одна подгруппа n управляемых однонаправленных ключей, соединяют последовательно, подключают катодом крайнего ключа к началу вторичной обмотки трансформатора, а анодом другого крайнего ключа подгруппы - к одному выводу нагрузки, вторую группу управляемых ключей включают последовательно, затем подключают анодом крайнего ключа к началу вторичной обмотки трансформатора, а катодом - к тому же выводу нагрузки, при этом между анодами последовательно включенных управляемых ключей первой подгруппы и отводами секций вторичной обмотки трансформатора включают диоды первой дополнительной группы, катодами к отводам, аналогично, между катодами последовательно включенных управляемых ключей второй подгруппы и отводами секций вторичной обмотки трансформатора также включают диоды второй дополнительной группы, анодами к отводам обмотки.In addition, an AC voltage regulator is known (described in patent RU 2368937 C1, an AC voltage regulator, author: Zinoviev Gennady Stepanovich. Published: 09/27/2009 Bull. No. 27), which is a prototype of the proposed invention (a case with three secondary windings of a transformer is presented), which contains a group of n controlled bidirectional switches (thyristors or transistors) and a transformer, in which the secondary winding is divided into n sections, a group of n controlled bidirectional switches is connected to the secondary winding of the transformer, and divided into two subgroups of unidirectional switches, two additional groups are also introduced diodes, one subgroup of n controllable unidirectional keys connected in series, connected by the cathode of the extreme key to the beginning of the secondary winding of the transformer, and the anode of the other extreme key of the subgroup to one output of the load, the second group of controlled keys is connected in series, then connected by the anode of the extreme key to the beginning of the secondary winding of the transformer, and by the cathode to the same output of the load, while between the anodes of the series-connected controlled keys of the first subgroup and the taps of the sections of the secondary winding of the transformer, the diodes of the first additional group are switched on, the cathodes to the taps, similarly, between the cathodes of the series-connected controlled keys of the second subgroups and taps of the secondary winding sections of the transformer also include diodes of the second additional group, anodes to the winding taps.
В указанном регуляторе переменного напряжения существенным недостатком является то, что использованы дополнительно пары диодов, которые снижают надежность работы регулятора и увеличивают его стоимость, а так же снижают его КПД за счет потерь в полупроводниковых приборах, вызванных схемотехникой регулятора - для падания полного напряжения требуется включение всех двунаправленных ключей, использован трансформатор, ухудшающий массогабаритные показатели.In the specified AC voltage regulator, a significant drawback is that additional pairs of diodes are used, which reduce the reliability of the regulator and increase its cost, as well as reduce its efficiency due to losses in semiconductor devices caused by the regulator circuitry - for the total voltage drop, all bidirectional keys, a transformer is used, which worsens the weight and dimensions.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание регулятора переменного напряжения, у которого снижено количество полупроводниковых приборов, а, следовательно, и стоимость регулятора переменного напряжения, а также увеличена надежность работы и повышен КПД, а также снижены массогабаритные показатели за счет устранения из структуры трансформатора.The task (technical result) of the proposed invention is to create an AC voltage regulator, in which the number of semiconductor devices is reduced, and, consequently, the cost of the AC voltage regulator, as well as increased reliability and efficiency, as well as reduced weight and dimensions by eliminating the transformer from the structure ...
Поставленная задача достигается тем, что регулятор переменного напряжения, содержит n конденсаторов, и группу из n управляемых двунаправленных ключей, которые подключены к данным конденсаторам, так, что n конденсаторов соединенных последовательно, группы управляемых двунаправленных ключей разделены на две подгруппы однонаправленных ключей, причем одна подгруппа n - 1 управляемых однонаправленных ключей соединена катодами между собой и подключена к одному выводу нагрузки, а анодами поочередно подключена к выводам конденсаторов, начиная с первого, оставшийся вывод конденсаторов подключен к другому выводу нагрузки, вторая подгруппа n - 1 управляемых однонаправленных ключей соединена анодами между собой и подключена к выводу нагрузки, к которому подключен узел соединения катодов первой группы, а катодами поочередно подключена к выводам конденсаторов, начиная с первого. Один двунаправленный ключ одним вывод подключен к нагрузке в узле соединения обоих подгрупп однонаправленных ключей, а вторым выводом к последнему конденсатору.The task is achieved by the fact that the AC voltage regulator contains n capacitors, and a group of n controllable bidirectional switches, which are connected to these capacitors, so that n capacitors are connected in series, groups of controlled bidirectional switches are divided into two subgroups of unidirectional switches, with one subgroup n - 1 controlled unidirectional switches are connected by cathodes to each other and connected to one load terminal, and the anodes are alternately connected to the capacitor terminals, starting from the first, the remaining capacitor terminal is connected to another load terminal, the second subgroup of n - 1 controlled unidirectional switches is connected by anodes to each other and is connected to the output of the load, to which the node for connecting the cathodes of the first group is connected, and the cathodes are alternately connected to the terminals of the capacitors, starting from the first. One bidirectional switch with one pin is connected to the load at the junction of both subgroups of unidirectional switches, and by the second pin to the last capacitor.
На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для случая с тремя конденсаторами. На фиг. 2 приведена эпюра напряжения на нагрузке при включении одного конденсатора. На фиг. 3 приведена эпюра напряжения на нагрузке при включении двух конденсаторов. На фиг. 4 приведена эпюра напряжения на нагрузке при включении всех трех конденсаторов.In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device for the case with three capacitors. In FIG. 2 shows a diagram of the voltage across the load when one capacitor is turned on. In FIG. 3 shows a diagram of the voltage across the load when two capacitors are turned on. In FIG. 4 shows a diagram of the voltage across the load when all three capacitors are turned on.
Устройство регулятор переменного напряжения (Фиг. 1) содержит n конденсаторов соединенных последовательно, на фиг. 1 представлен случай с тремя конденсаторами соединенными последовательно 1,2,3, которые крайними выводами конденсаторов 1 и 3, подключены к питающей сети 4. n - 1 двунаправленных ключей, в данном случае n = 2, разбивают на две подгруппы однонаправленных ключей. Первая подгруппа ключи 5, 7. Вторая подгруппа ключи 6, 8. И один двунаправленный ключ 9. Группу управляемых однонаправленных ключей 5 и 7, соединяют катодами (в случае тиристоров) или коллекторами (стоками) (в случае транзисторов) между собой и подключают к одному выводу нагрузки 10. Группу управляемых однонаправленных ключей 6 и 8, соединяют анодами (в случае тиристоров) или эмиттерами (истоками) (в случае транзисторов) между собой и подключают к тому же выводу нагрузки 10, к которому подключены катоды группы управляемых однонаправленных ключей 5 и 7. Анод однонаправленного ключа 5 и катод однонаправленного ключа 6 подключают к узлу соединения конденсаторов 1 и 2. Анод однонаправленного ключа 7 и катод однонаправленного ключа 8 подключают к узлу соединения конденсаторов 2 и 3. Один вывод двунаправленного ключа 9 соединен с оставшимся выводом конденсатора 3, которым он подсоединен к питающей сети 4, а второй вывод подсоединен к нагрузке 10 в точке подключения катодов ключей 5 и 7, а также анодов ключей 6 и 8. Оставшийся свободный вывод нагрузки 10 соединяют с выводом конденсатора 1 в точке подключения питающей сети 4.The AC voltage regulator device (Fig. 1) contains n capacitors connected in series, in Fig. 1 shows the case with three capacitors connected in
Устройство регулятор переменного напряжения (Фиг. 1) работает следующим образом. Первоначально рассмотрим случай использования транзисторов в качестве управляемых однонаправленных ключей. В случае использования транзисторов и тиристоров конфигурация регулятора та же. При работе с одним конденсатором 1, включается транзисторы 5 и 6 и нагрузка 10, таким образом, подсоединяется к данной обмотке (Фиг. 2). При положительной полуволне питающего напряжения проводит транзистор 5, а при отрицательной 6. При работе с двумя конденсаторами 1 и 2, включается транзисторы 7 и 8, а транзисторы 5 и 6 выключаются, нагрузка 10, посредством данных ключей, подсоединяется к узлу соединения конденсаторов 2 и 3 (Фиг. 3). При положительной полуволне питающего напряжения проводит транзистор 7, а при отрицательной 8. При работе с тремя конденсаторами (напрямую с сетью) 1, 2 и 3, включается двунаправленный ключ 9, а транзисторы 7 и 8 выключаются, нагрузка 10, таким образом, подсоединяется к сети 4 (Фиг. 4). Обе полуволны питающего напряжения проводит ключ 9. Таким образом, можно заметить, что во время положительной полуволны, как и отрицательной, включен только один транзистор. Следовательно, учитываются потери только одного транзистора за период питающего напряжения. Это снижает потери, повышает КПД.The device AC voltage regulator (Fig. 1) works as follows. Let us first consider the case of using transistors as controlled unidirectional switches. In the case of using transistors and thyristors, the controller configuration is the same. When working with one
Рассмотрим случай использования тиристоров в качестве управляемых однонаправленных ключей. При работе с одним конденсатором 1, при переходе тока нагрузки через ноль, включается тиристоры 5 и 6, которые управляются с варьируемым углом α1 > 0 а, следовательно, нагрузка 10, таким образом, подсоединяется к данному конденсатору (Фиг. 2). При положительной полуволне тока проводит тиристор 5, а при отрицательной 6. При работе с двумя конденсаторами 1 и 2, включается тиристоры 7 и 8 при переходе тока нагрузки через ноль, которые управляются с варьируемым углом α2 > 0, а тиристоры 5 и 6 выключаются, нагрузка 10, таким образом, подсоединяется к данным конденсаторам 1 и 2 (Фиг. 3). При положительной полуволне тока проводит тиристор 7, а при отрицательной 8. При работе с тремя конденсаторами 1, 2 и 3 (с сетью 4), включается двунаправленный ключ (симистор) 9 при переходе тока нагрузки через ноль, управляются с варьируемым углом α3 > 0, а тиристоры 7 и 8 выключаются, нагрузка 10, таким образом, подсоединяется к конденсаторами 1, 2 и 3 (Фиг. 3). Обе полуволны тока проводит ключ 9.Consider the case of using thyristors as controlled unidirectional switches. When working with one
Техническим результатом является создание регулятора переменного напряжения, у которого снижено количество полупроводниковых приборов, а, следовательно, и стоимость регулятора переменного напряжения, а также увеличена надежность работы и повышен КПД. Надежность достигается снижением числа полупроводниковых приборов в регуляторе, а КПД увеличивается за счет снижения потерь в полупроводниковых приборах, так как на периоде питающего напряжения работает только одна пара двунаправленных ключей, а также снижены массогабаритные показатели за счет устранения из структуры трансформатора.The technical result is the creation of an alternating voltage regulator, which has a reduced number of semiconductor devices, and, consequently, the cost of an alternating voltage regulator, as well as increased reliability and increased efficiency. Reliability is achieved by reducing the number of semiconductor devices in the regulator, and the efficiency increases by reducing losses in semiconductor devices, since only one pair of bidirectional keys operates during the supply voltage period, and also weight and dimensions are reduced by eliminating the transformer from the structure.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020100472A RU2726946C1 (en) | 2020-01-13 | 2020-01-13 | Ac voltage regulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020100472A RU2726946C1 (en) | 2020-01-13 | 2020-01-13 | Ac voltage regulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2726946C1 true RU2726946C1 (en) | 2020-07-17 |
Family
ID=71616354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020100472A RU2726946C1 (en) | 2020-01-13 | 2020-01-13 | Ac voltage regulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2726946C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2769343C1 (en) * | 2021-07-07 | 2022-03-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Ac voltage regulator |
RU2802598C1 (en) * | 2022-07-19 | 2023-08-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Ac voltage regulator |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2368937C1 (en) * | 2008-07-21 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет | Ac voltage controller |
UA92069C2 (en) * | 2008-08-12 | 2010-09-27 | Анатолий Павлович Левчук | Regulated parametric current stabilizer (options) |
WO2011001146A1 (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Paul Lenworth Mantock | A capacitive impedance decoupling ac power controller |
RU2584822C2 (en) * | 2011-04-15 | 2016-05-20 | Милан МАНЦИЦ | Circuit adapted to supply voltage to electronic device and use thereof |
-
2020
- 2020-01-13 RU RU2020100472A patent/RU2726946C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2368937C1 (en) * | 2008-07-21 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет | Ac voltage controller |
UA92069C2 (en) * | 2008-08-12 | 2010-09-27 | Анатолий Павлович Левчук | Regulated parametric current stabilizer (options) |
WO2011001146A1 (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Paul Lenworth Mantock | A capacitive impedance decoupling ac power controller |
RU2584822C2 (en) * | 2011-04-15 | 2016-05-20 | Милан МАНЦИЦ | Circuit adapted to supply voltage to electronic device and use thereof |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2769343C1 (en) * | 2021-07-07 | 2022-03-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Ac voltage regulator |
RU2802598C1 (en) * | 2022-07-19 | 2023-08-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Ac voltage regulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10263429B2 (en) | Bidirectional DC-DC converter, power conditioner, and distributed power system | |
US20130099572A1 (en) | Cell Based DC/DC Converter | |
JP2001516558A (en) | Power transmission plant including VSC converter and DC / DC converter | |
EP3633843A1 (en) | Current converter and driving method therefor | |
KR20100012019A (en) | Converter arrangement for solar power installations and actuation method therefor | |
US9379627B2 (en) | Power conversion circuit arrangements utilizing resonant alternating current linkage | |
US20230114612A1 (en) | Inverter and Inverter Apparatus | |
RU2726946C1 (en) | Ac voltage regulator | |
KR20210004589A (en) | Multi-level converter | |
RU2373625C1 (en) | Variable voltage zoned regulator | |
EP2985902A2 (en) | Modular multi-level power conversion system with dc fault current limiting capability | |
RU2368937C1 (en) | Ac voltage controller | |
KR102165635B1 (en) | Isolated multi-output power supplier and motor driver having thereof | |
EP2854271A2 (en) | Method and system for driving electric machines | |
RU2802598C1 (en) | Ac voltage regulator | |
RU2256284C1 (en) | Frequency converter (alternatives) | |
RU2454781C2 (en) | Two-directional down converter of alternating voltage to constant voltage | |
KR20200053144A (en) | Multi-output converter | |
RU2407141C1 (en) | Frequency electric drive | |
RU2679829C1 (en) | Method for voltage regulation on the load in a regulator with regulated voltage converter | |
RU2523001C2 (en) | Multizone direct to alternate current converter | |
RU2691623C2 (en) | Method of two-channel direct conversion of frequency | |
RU2713389C2 (en) | Multi-zone dc/ac converter | |
RU2689804C1 (en) | Constant voltage pulse regulator | |
RU86365U1 (en) | THREE PHASE FREQUENCY CONVERTER |