SU1725344A1 - Controlled ac/ac voltage converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - повышение КПД. Последовательно с тиристором регулируемого преобразовател  переменного напр жени  в переменное включен пороговый ключевой элемент 5. Падение напр жени  на ключевом элементе 5 ограничивает напр жение питани  блока 3 управлени . Это позвол ет уменьшить мощность, потребл емую блоком 3 из сети при закрытом тиристоре 1.5 ил..The invention relates to electrical engineering. The purpose of the invention is to increase efficiency. A threshold key element 5 is connected in series with the thyristor of the variable voltage to alternating voltage converter. The voltage drop on the key element 5 limits the supply voltage of the control unit 3. This allows to reduce the power consumed by the unit 3 from the network when the thyristor is closed 1.5 or less.

Description

Изобретение относитс  к регулированию переменного напр жени  на нагрузке при помощи тиристора и может найти применение в портативных регул торах малой и средней мощности в бытовой и промышленной аппаратуре, например, в регул торах освещени .The invention relates to the control of alternating voltage at a load using a thyristor and can be used in portable regulators of low and medium power in household and industrial equipment, for example, in lighting regulators.

Наиболее близким  вл етс  тиристор- ный регул тор переменного тока, содержащий диодный выпр мительный мост, диагональ переменного тока которого через выводы дл  подключени  нагрузки соединена с выводами дл  подключени  сети переменного тока, тиристор, анод которого подключен к положительному выводу диагонали посто нного тока диодного выпр мительного моста, блок управлени , выход которого соединен с управл ющим электродом тиристора, резистор, включенный между анодом тиристора и положительным выводом питани  блока управлени , отрицательный вывод питани  которого соединен с отрицательным выводом диагонали посто нного тока диодного выпр мительного моста.The closest is the thyristor AC regulator containing a diode rectifying bridge, the diagonal of the alternating current of which is connected to the leads for connecting the AC network through the terminals for connecting the load, the thyristor, the anode of which is connected to the positive terminal of the diagonal of the direct current of the diode rectifier of the bridge, the output of which is connected to the thyristor control electrode, the resistor connected between the thyristor anode and the positive power output of the control unit, from itsatelny output power is connected to the negative terminal of the DC diagonal of the diode bridge rectifying unit.

Недостатком  вл етс  то, что мощность , поступающа  в блок управлени , не соответствует необходимой величине. При закрытом тиристоре мощность, необходима  в блоке управлени , минимальна , так как не требуетс  формирование управл ющих импульсов, при открытии тиристора она определ етс  мощностью формируемого управл ющего импульса и не зависит от угла открыти . Поступающа  же через резистор в блок управлени  мощность максимальна при закрытом тиристоре и минимальна при открытом тиристоре в начале полупериода питающего напр жени . Это противоречие приводит к повышенному расходу мощности в резисторе и в системе управлени .The disadvantage is that the power supplied to the control unit does not correspond to the required value. When the thyristor is closed, the power required in the control unit is minimal, since it does not require the generation of control pulses, when opening the thyristor, it is determined by the power of the generated control pulse and does not depend on the opening angle. The power supplied through the resistor to the control unit is maximum when the thyristor is closed and minimum when the thyristor is open at the beginning of the half-period of the supply voltage. This contradiction leads to increased power consumption in the resistor and in the control system.

Цель изобретени  - повышение коэффициента полезного действи  преобразовател  переменного напр жени  в переменное.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the variable voltage-to-voltage converter.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в регулируемый преобразователь переменного напр жени  в переменное, содержащий диодный выпр мительный мост, диагональ переменного тока которого через выводы дл  подключени  нагрузки соединена с выводами дл  подключени  сети переменного тока, тиристор, анод которого подключен к положительному выводу диагонали посто нного тока диодного выпр мительного моста, блок управлени , выход которого соединен с управл ющим электродом тиристора, резистор , включенный между анодом тиристора и положительным выводом питани  блока управлени , отрицательный выводThis goal is achieved by the fact that an adjustable AC-to-AC converter contains a diode rectifier bridge, the AC diagonal of which is connected to the AC output terminals through the terminals for connecting the load, the thyristor, the anode of which is connected to the positive terminal of the diagonal DC a diode rectifier bridge, a control unit whose output is connected to a thyristor control electrode, a resistor connected between the thyristor anode and the positive A output of the power control unit, the negative terminal

питани  которого соединен с отрицательным выводом диагонали посто нного тока диодного выпр мительного моста, введены ключевой .пороговый элемент и диод, причем анод диода соединен с первым выводом ключевого порогового элемента и катодом тиристора, катод диода соединен с положительным выводом питани  блока управлени , а второй вывод ключевого пороговогоthe power supply of which is connected to the negative output of the diagonal of the direct current of the diode rectifying bridge, a key threshold element and a diode are inserted, the anode of the diode connected to the first output of the key threshold element and the cathode of the thyristor, the cathode of the diode connected to the positive output of the control unit, and the second output key threshold

0 элемента подключен к отрицательному выводу диагонали посто нного тока диодного выпр мительного моста.The 0 element is connected to the negative output of the diagonal of the direct current of the diode rectifying bridge.

На фиг. 1 приведена схема регулируемого преобразовател  переменного напр же5 ни  в переменное; на фиг. 2-5 - временные диаграммы напр жений.FIG. 1 shows a variable-voltage adjustable-voltage converter circuit5 to variable; in fig. 2-5 - time diagrams of voltages.

Регулируемый преобразователь переменного напр жени  в переменное содержит диодный выпр мительный мост 1,An adjustable AC-to-voltage converter contains a diode rectifying bridge 1,

0 диагональ переменного тока которого через выводы дл  подключени  нагрузки соединена с выводами дл  подключени  сети переменного тока, тиристор 2, анод которого подключен к положительному выводу диаго5 нали посто нного тока диодного выпр мительного моста 1, блок 3 управлени , выход которого соединен с управл ющим электродом тиристора 2 резистор 4, включенный между анодом тиристора 2 и положитель0 ным выводом питани  блока 3 управлени , отрицательный вывод питани  которого соединен с отрицательным выводом диагонали посто  иного тока диодного выпр мительного моста 1, ключевой пороговый элемент 5 и0 AC diagonal through the terminals for connecting the load is connected to the terminals for connecting the AC network, the thyristor 2, the anode of which is connected to the positive terminal of the direct current diode rectifier bridge 1, the control unit 3, the output of which is connected to the control electrode thyristor 2, resistor 4 connected between the anode of thyristor 2 and the positive power output of control unit 3, the negative power supply of which is connected to the negative output of the direct current diagonal d a bridge rectifying unit 1, key element 5 and the threshold

5 диод б, анод которого соединен с первым выводом ключевого порогового элемента 5 и катодом тиристора 2, катод диода 6 соединен с положительным выводом питани  блока 3 управлени , а второй вывод ключевого поро0 гоаого элемента 5 подключен к отрицательному выводу диагонали посто нного тока диодного выпр мительного моста 1.5, diode b, the anode of which is connected to the first output of the key threshold element 5 and the cathode of thyristor 2, the cathode of diode 6 is connected to the positive power supply terminal of the control unit 3, and the second output of the key side element 5 is connected to the negative output of the diagonal of the current of the diode rectifier bridge 1.

Регулируемый преобразователь переменного напр жени  в переменное работа5 ет следующим образом.The variable voltage-to-variable voltage transducer is adjustable as follows.

При закрытом тиристоре 2 напр жение на его аноде соответствует питающему напр жению . Сопротивление резистора 4 выбрано таким, что ток, поступающий черезWhen the thyristor 2 is closed, the voltage at its anode corresponds to the supply voltage. The resistance of the resistor 4 is chosen such that the current flowing through

0 него в положительный вывод питани  блока 3 управлени , обеспечивает питание блока 3 управлени  в режиме с отключенной нагрузкой м накопление в нем энергии, достаточной дл  того, чтобы сформировать один0 to the positive output of the control unit 3, provides power to the control unit 3 in the mode with the load disconnected and accumulation of energy in it sufficient to form one

5 (первый) импульс управлени , когда это будет необходимо по услови м управлени ,5 (first) control pulse, when it is necessary under the control conditions,

В определенный момент времени (когда необходимо подать напр жение на нагрузку RH блок 3 управлени  выдает первый импульс управлени  в цзпь управл ющегоAt a certain point in time (when it is necessary to apply voltage to the load RH, the control unit 3 outputs the first control pulse to the control unit

электрода тиристора 2, Тиристор 2 открываетс , напр жение на аноде порогового ключевого элемента 5 поднимаетс  до напр жени  его открыти , пороговый ключевой элемент 5 открываетс  и остаетс  от- крытым, как и тиристор 2, до конца полупериода питающего напр жени . Положительный импульс от порогового ключевого злемента 5 через диод 6 поступает на положительный вывод питани  блока 3 уп- равлени  и обеспечивает накопление энергии дл  питани  блока 3 управлени  и формировани  следующего импульса. В последующие полупериоды питающего напр жени  процесс повтор етс .the thyristor 2 electrode, the thyristor 2 opens, the voltage at the anode of the threshold key element 5 rises to its open voltage, the threshold key element 5 opens and remains open, as well as the thyristor 2, until the end of the half-period of the supply voltage. A positive impulse from the threshold key element 5 through diode 6 is fed to the positive power terminal of control unit 3 and provides energy storage for powering control unit 3 and generating the next pulse. In the subsequent half-periods of the supply voltage, the process is repeated.

На фиг. 2 приведены диаграммы напр жений на аноде тиристора Ua; на фиг. 3 - на нагрузке UH, на фиг. 4 - на управл ющем электроде тиристора Uy; на фиг. 5 - на ключевом пороговом элементе UK в зависимо- сти от времени дл  некоторого промежуточного фазового угла открыти . Амплитуда импульса UK определ етс  напр жением открыти  порогового ключевого элемента и не зависит от фазового угла от- крыти .FIG. 2 shows voltage diagrams at the thyristor anode Ua; in fig. 3 - on the load UH, in FIG. 4 - on the control electrode of the thyristor Uy; in fig. 5 - at the key threshold element UK, depending on the time for some intermediate opening phase angle. The amplitude of the pulse UK is determined by the voltage of opening the threshold key element and is independent of the phase angle of the opening.

В преобразователе в рабочем режиме энерги , необходима  дл  формировани  импульсов управление тиристором, поступает в блок управлени  чарез диод 6 порци-  ми, не завис щими от фазового угла управлени . В режиме с отключенной нагрузкой , когда напр жение на нагрузку не должно подаватьс  и импульсы управлени  тиристором не вырабатываютс , питание блока управлени  производитс  только через резистор 4 от анода тиристора током, необходимым дл  работы блока управлени  в режиме с отключённой нагрузкой и дл  накоплени  энергии, необходимой дл  фор- мировани  первого импульса управлени . Расходуема  при этом мощность может быть весьма малой. Таким образом, мощность , подаваема  в цепь питани  блокаIn the converter, in the operating mode, the energy necessary for the formation of pulses, the control of the thyristor, enters the control unit through the diode in 6 portions, independent of the phase angle of control. In the disconnected mode, when the voltage is not applied to the load and the thyristor control pulses are not developed, the control unit is powered only through a resistor 4 from the thyristor anode with the current required for the control unit to operate in the disconnected mode and to accumulate the energy required to form the first control pulse. Power consumption can be quite small. Thus, the power supplied to the power supply circuit of the unit

управлени , согласована с мощностью, необходимой во всех режимах работы преобразовател , что обеспечивает его высокий коэффициент полезного действи .control, is consistent with the power required in all operating modes of the converter, which ensures its high efficiency.

Как показали испытани , изобретение может быть положено в основу при создании таристсрных регул торов переменного токз малой и средней мощности.As tests have shown, the invention can be used as the basis for creating low and medium power tariff controllers for alternating currents.

Таким образом, предлагаемый преобразователь переменного напр жени  в переменное позвол ет повысить коэффициент полезного действи  за счет потреблени  от питающей сети минимальной мощности во всех режимах работы.Thus, the proposed AC-to-AC converter allows to increase the efficiency by consuming the minimum power from the mains in all operating modes.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Регулируемый преобразователь переменного напр жени  в переменное, содержащий диодный выпр мительный мост, диагональ переменного тока которого через выводы дл  подключени  нагрузки соединена с выводами дл  подключени  сети переменного тока, тиристор, анод которого подключен к положительному выводу диагонали посто нного тока диодного выпр мительного моста, блок управлени , выход которого соединен с управл ющим электродом тиристора, резистор, включенный между анодом тиристора и положительным выводом питани  блока управлени , отрицательный вывод питани  которого соединен с отрицательным выводом диагонали посто нного тока диодного выпр мительного моста, отличающейс  тем, что, с целью повышени  КПД, введены ключевой пороговый элемент и диод, причем анод диода соединен с первым выводом ключевого порогового элемента и катодом тиристора , катод диода соединен с положительным выводом питани  блока управлени , а второй вывод ключевого порогового элемента подключен к отрицательному выводу диагонали посто нного тока диодного выпр мительного моста .Adjustable AC-to-AC converter containing a diode rectifying bridge, the AC diagonal of which is connected via terminals for connecting the load to terminals for connecting an AC network, the thyristor whose anode is connected to the positive terminal of the DC diagonal of the rectifying bridge, unit control, the output of which is connected to the control electrode of the thyristor, a resistor connected between the thyristor anode and the positive power output of the control unit, from An intelligent power supply of which is connected to a negative DC output of a diode rectifying bridge, characterized in that, in order to increase efficiency, a key threshold element and a diode are inserted, the anode of the diode connected to the first output of the key threshold element and the cathode of the thyristor, the cathode of the diode connected to the positive power output of the control unit, and the second output of the key threshold element is connected to the negative output of the diagonal of the direct current of the diode rectifying bridge. WW иand /-Ч/ -H ,, / ч / / h / А W A w Фиг.22 ,, // ч / h / шгчshgch Фиг.33 ЧхXx