Пристрій для регулювання змінної напруги

Пристрій для регулювання змінної напруги, який містить випрямляч, на вхід якого подають напругу, що підлягає регулюванню, стабілізації, корекції, вихід випрямляча приєднано до входу високочастотного перетворювача, а вихід перетворювача під'єднано до первинної обмотки транс 3 під'єднані до фазового проводу живлячої мережі та відводу іншої вторинної обмотки, кінці якої через інші два керовані ключі з'єднані разом та під'єднані до одного з вхідних проводів згладжуючого фільтра, інший вхідний провід якого під'єднано до нульового проводу живлячої мережі, а керуючі входи високочастотного перетворювача та керованих ключів під'єднані до виходів системи керування. В запропонованій корисній моделі, на відміну від свого найближчого аналогу, відсутній ключ з керованою провідністю, що замикає електричне коло, що складається з навантаження та згладжуючого фільтра в проміжки часу, коли регулюючі ключі закриті, що сприяє підвищенню коефіцієнту корисної дії пристрою та зменшенню його вартості, відсутні випрямлячі додатної та від'ємної полярностей, що робить провідність пристрою двосторонньою, що робить можливою роботу пристрою на навантаження, що може мати будь-який коефіцієнт потужності. Корисна модель пояснюється кресленнями на Фіг.1-3. На Фіг.1 зображено структурну схему пристрою для регулювання змінної напруги, де U1 вхідна напруга пристрою, 1 - випрямляч живлячої змінної напруги, 2 - високочастотний перетворювач, 3 - трансформатор, 4, 5, 6, 7 - керовані ключі, 8 - згладжуючий фільтр, 9 - система керування, U2 - вихідна напруга пристрою. На Фіг.2 зображено часові діаграми напруг на елементах пристрою в режимі двополярної ШІМ, де 1 - форма живлячої напруги пристрою, 2 - форма напруги на виході високочастотного перетворювача, 3 - форма напруги на вході згладжуючого фільтра, 4 - форма напруги на виході пристрою. На Фіг.3 зображено часові діаграми напруг на елементах пристрою в режимі однополярної ШІМ, де 1 - форма живлячої напруги пристрою, 2 - форма напруги на виході високочастотного перетворювача, 3 - форма напруги на вході згладжуючого фільтра, 4 - форма напруги на виході пристрою. Запропонований пристрій для регулювання змінної напруги містить випрямляч живлячої змінної напруги 1, на вхід якого подають змінну напругу U1, що підлягає стабілізації, регулюванню, корегуванню, вихід випрямляча 1 з'єднаний із входом високочастотного перетворювача 2, вихід якого підключений до первинної обмотки трансформатора 3, що має дві вторинні обмотки з відводами, кінці однієї з вторинних обмоток з'єднані із входами керованих ключів 4, 5, а виходи керованих ключів 4, 5 з'єднані разом та під'єднані до фазного проводу живлячої мережі ті відводу іншої вторинної обмотки трансформатора 3, кінці якої під'єднані до входів керованих ключів 6, 7, виходи яких з'єднані разом та під'єднані до одного з вхідних проводів згладжуючого фільтра 8, інший вхідний провід якого з'єднаний із нульовим проводом живлячої мережі, а керуючі входи високочастотного перетворювача 2 та керованих ключів 4, 5, 6, 7 під'єднані до виходів системи керування 9. Пристрій для регулювання змінної напруги працює наступним чином. При подачі змінної живлячої напруги U1 на вхід випрямляча 1, на його 57261 4 виході отримується однополярна змінна напруга, що подається на вхід високочастотного перетворювача 2, що керується сигналами системи керування 9. Високочастотний перетворювач 2, що працює на частоті, що вище за частоту напруги живлячої мережі, перетворює змінну низькочастотну однополярну напругу, одержану за допомогою випрямляча 1, в змінну високочастотну двополярну напругу 2 (див. Фіг.2), що має вигляд імпульсів постійної ширини, модульованих за амплітудою. Отримані за допомогою високочастотного перетворювача 2 імпульси напруги подаються на первинну обмотку трансформатора 3. В залежності від стану провідності керованих ключів 4, 5, 6, 7, серед яких керовані ключі 4 та 7 працюють між собою синфазно, та протифазно парі керованих ключів 5 та 6, які між собою теж працюють синфазно, до навантаження може прикладатись як сума напруги живлячої мережі та напруги вторинних обмоток, так і їх різниця, що відповідає процесам вольтдодавання та вольтвіднімання до напруги живлячої мережі. Регулювання напруги U2 на навантаженні відбувається за допомогою зміни відношення часу вольтдодавання до часу вольтвіднімання на періоді роботи високочастотного перетворювача 2, тобто регулювання здійснюється за принципом так званої двополярної ШІМ. Керуючі впливи високочастотним перетворювачем 2 синхронізовані із керуючими впливами керованих ключів 4, 5, 6, 7, що виробляються системою керування 9, та генеруються із деякою різницею фази, яка визначає відношення часу вольтдодавання до часу вольтвіднімання напруги вторинних обмоток до напруги живлячої мережі, що і забезпечує можливість регулювання мережевої напруги. Особливо необхідно зазначити, що керуючі впливи керованих ключів 4, 5, 6, 7 також синхронізовані із живлячою напругою, та при переході її через нульове значення фаза керуючих впливів змінюється на півперіод відносно керуючих впливів високочастотного перетворювача 2. Можлива також робота пристрою при використанні режиму однополярної ШІМ (див. Фіг.3). При роботі пристрою в режимі однополярної ШІМ, змінюється алгоритм керування високочастотним перетворювачем 2, що реалізується системою керування 9. При цьому, на виході високочастотного перетворювача 2 отримується змінна високочастотна двополярна напруга 2, що одночасно модульована за амплітудою та за шириною імпульсу, тобто є напругою з AIM та ШІМ. В залежності від стану провідності керованих ключів 4, 5, 6, 7 до навантаження прикладається або сума живлячої напруги та напруги на одній з вторинних обмоток, або їх різниця, причому полярність імпульсу вольтдодатку, або вольтвіднімання на періоді роботи високочастотного перетворювача 2 не змінюється, що видно по формі напруги 3. Величина живлячої напруги в цьому режимі регулюється шляхом зміни ширини імпульсу напруги, що додається, або віднімається від мереженої напруги. Згладжуючий фільтр 8 (див. Фіг.1) необхідний для отримання напруги із придушеними вищими гармоніками на виході пристрою 4 (див. Фіг.2, 3), причому коефіцієнт гармонік вихідної напруги при 5 строю при використанні режиму однополярної ШІМ нижчий, ніж при використанні двополярної ШІМ, але нижча точність регулювання вихідної напруги. Повна заміна вторинної частини пристрою, що підключена до вторинних обмоток трансформатора 3, дозволила підвищити коефіцієнт корисної дії пристрою регулювання змінної напруги та зменшити його вартість внаслідок виключення зайвого 57261 6 керованого ключа, зумовила можливість використання пристрою із навантаженням, що має реактивну складову імпедансу. Корисна модель може бути з успіхом використана в системах стабілізації, регулювання, корегування змінної напруги синусоїдальної та інших форм, а також в системах безперебійного електроживлення. 7 57261 8 9 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 57261 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601