Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к элект- )отехнике, в ч-астности-к преобразовательной технике, и может быть ис± 6 пользовано при создании сетевых в ыпрямителей для источников вторичного электропитания. Цель изобретения - улучшение электромагнитной совместимости преобразователя с питающей сетью. Устройство позволяет об еспечить полную электромагнитную совме- , стимость с питающей сетью, т.к. по отношению к сети оно выступает как активная нагрузка, потребляющая от сети синусоидальный ток, фаза которого совпадает с фазой питающего напряжения . В устройстве осуществляется непрерывное слежение за величиной потребляемого тока и сравнение его с опорйым синусоидальным напряжением. На входы схемы сравнения 14 поступают сигналы,пропорциональные потребляемому току с шунта 5 и опорному синусоидальному напряжению с делителя 9 входного напряжения, в результате чего формируется разностный сигнал, который в импульсном модуляторе 15 сравнивается с модулирующим напряжением , например, пилообразной формы. i СЛ ГчЭ со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (1I) А1 11 4 Н 02 М 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3870071/24-07 (22) 20.03.85 (46) 23,12.86. Бюл,У 47 (71) Институт электродинамики АН УССР и Специальное конструкторско-технологическое бюро Института электродинамики AH УССР (72) А.КЛидловский, Ю.И.Драбович, Н.С.Комаров, Г.А.Москаленко, Н.Н.Каплычный, В.В,Мартынов, А.В.Козлов, П.С.Бойко, P.Å.Áîãóñëàâñêèé, О.С,Якимов и Н,С.Северинавский (53) 621,314,632(088,8) (56) Маевский О.А, Энергетические показатели вентильных преобразователей. M. Энергия, 1978, с,ll4-128.

Векслер Г.С. Электропитание спецаппаратуры. — Киев: Высшая школа, 1975, с.41.

i (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ. ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности.к преобразовательной технике, и может быть использовано при создании сетевых выпрямителей для источников вторичного электропитАния, Цель изобретения— улучшение электромагнитной совместимости преобразователя с питающей сетью. Устройство позволяет обеспечить полную электромагнитную совместимость с питающей сетью, т.к. по отношению к сети оно выступает как активная нагрузка, потребляющая от сети синусоидальный ток, фаза которого совпадает с фазой питающего напряжения. В устройстве осуществляется непрерывное слежение за величйной потребляемого тока и сравнение его с опорным синусоидальным напряжением.

На входы схемы сравнения 14 поступают сигналы, пропорциональные потребляемому току с шунта 5 и опорному синусоидальному напряжению с делителя

9 входного напряжения, в результате чего формируется разностный сигнал, который в импульсном модуляторе 15 сравнивается с модулирующим напряжением, например, пилообразной формы.

127903!,При этом на выходе усилителя мощности 17 формируется импульсная последовательность управления ключом 12 переменного тока. В результате воздействия полученного сигнала управления на ключ 12, частота коммутации которого может быть выбрана порядка

10-20 кГц, форма кривой потребляемого

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть исполь" зовано при создании сетевых выпрями" телей для источников вторичного элек- 5 тропитания, Цель изобретения — улучшение электромагнитной совместимости преобразователя с питающей сетью.

На фиг,l приведена схема -преобразователя, в однофаэном варианте; на фиг.2 — то же, со стабилизацией выходного напряжения; на фиг.3 — схема трехфазного варианта преобразователя; на фиг,4 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь (фиг.ll) содержит цепочку 1 последовательно соединенных диодов, параллельно которой включены два последовательно соединенных конденсатора 2, точка соединения которых образует первый входной вывод 3, второй входной вывод 4 через шунт 5 и дроссель 6 подключен к точке соединения диодов цепочки 1, Выводы цепочки l образуют выходные выводы 7 и 8, Делитель 9 входного напряжения включен между входными выводами 3 и 4, Средняя точка 10 дели". теля 9 подключена к схеме ll управления ключом 12.

Схема 11 включает в себя пороговый элемент 13, входом подключенный к точке 10 и входу схемы сравнения

14, другой вход которой соединен с дросселем 6, а выход через импульсный модулятор 15 — к входу схемы равнозначности 16, другой вход которой соединен с выходом порогового элемен- 40 та 13, а выход через усилитель мощности 17 — к управляющему входу 18 ключа 12 переменного тока. тока повторяет форму приложенного синусоидального напряжения. При необходимости стабилизации выходного напряжения, преобразователь дополняется датчиком 19 выходного напряжения, выход которого подключается к входу управляемого делителя 9 входного напряжения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Преобразователь (фиг,2) содержит для стабилизации выходного напряжения датчик 19 выходного напряжения, включенный между выходными выводами 7 и

8. Выход датчика 19 подключен к управляющему входу 20 делителя 9 входного напряжения, который в данном случае выполнен управляемым.

Однофазный вариант схемы преобразователя может быть реализован на базе всех известных схем выпрямителей с конденсаторным фильтром на выходе и умножителей напряжения.

Трехфазный вариант устройства (фиг.3) отличается тем, что входные выводы 4, 21 и 22 подключаются к трем фазам питающей сети, а вывод 3 — к нулевому выводу, Введены дополнительно две цепочки 1, которые, совместно с основной цепочкой 1, образуют трехфазный выпрямительный мост. Датчик

19 выходного напряжения в этом варианте преобразователя содержит еще два гальванически не связанных выхода, подключенных к управляющим входам 20 введенных делителей 9 входного напряжения. Введены так же дополнительно два шунта 5, два дросселя 6, два управляемых ключа !2 переменного тока и две схемы управления.

Все эти дополнительные элементы включены так же, как в схеме по фиг, 2, Преобразователь работает следующим образом.

На входы схемы сравнения 14 (фиг, 1), которая представляет собой обычный дифференциальный усилитель, усиливающий разность входных сигналов, непрерывно поступают сигналы, пропорциональные напряжению питающей сети (AU) с делителя 9 входного напряже127903! при изменении величины выходного напряжения происходит изменение яркости свечения лампочки накаливания (светодиода), что вызывает изменение величины сопротивления фоторезистора, который может быть подключен парал=. лельно сопротивлению плеча делителя

9 входного напряжения.

Процессы, происходящие в схеме трехфазного преобразователя перемен- ного напряжения (фиг.3), аналогичны описанным, Габота устр .йства может быть проиллюстрирована времени,1ми диаграммами, показанными на фиг.4, Форма c>ггния и потребляемому выпрямителем от питающей сети току ()I), с шунта 5.

На выходе схемы сравнения 14 формируется сигнал, пропорциональный разности входных сигналов (с4Л-5>Т), кото рый поступает »а вход импульсного модулятора 15, где вырабатывается импульсная последовательность, причем временные соотношения импульса и паузы пропорциональны величине 50 разностного сигнала (саU-E»I). В качестве импульсного модулятора может быть использован релейный элемент либо широтно-импульсный модулятор, основанный на сравнении управляющего 55 сигнала с модулирующим, например, пилообразным напряжением.

Укаэанный сигнал с выхода импульсного модулятора 15 поступает на вход схемы равнозначности 16, реали- 20 зующей логическую функцию равнозначность, на другой вход которой поступает сигнал, несущий информацию о полугериоде входного напря>кения; который поступает с выхода порогового элемента 13 ° При совпадении знаков входных сигналов, на выходе схемы равнозначности 16 формируются импуль-. сы положительной полярности, при несовпадении — отрицательной, Выходные 30 сигналы схемы равнозначности !6 усиливаются усилителем мощности !7 и поступают на управляющий вход 18 ключа. переменного тока 12 выполненного, . например, на базе силового транзисто- 3g ра, включенного в диагональ диодного моста.

Предположим, что в некоторый момент времени, совпадающий с положи- щ тельным полупериодом входного напряже ния, мгновенное значение потребляемого тока с шунта 5 стало меньше величи ны напря>кения с делителя 9 входного напряжения. При этом (zU- I > О) на выходе схемы сравнения 14 имеет по,ложительнЫй разностный сигнал, нали чие которого вызывает увеличение длительности импульса модулятора, и полученный импульсный сигнал поступа- 50 ет на вход схемы равнозначности 16, где сравнивается с положительным сигналом с выхода порогового элемента 13.

На выходе схемы равнозначности 16 формируется положительный импульс, Который после усиления вызывает отпи рание ключа 12. Дроссель 6 оказывается подключенным к фазам питающей сеI ти, что вызывает увеличение потребляемогo тока, В устройстве протекает процесс накопления электромагнитной энергии в дросселе 6. При превышении токовым сигналом 5 1 сигнала с делителя входного напряжения,, па выходе схемы сравнения 14 формируется сигнал (КП-pI с 0) отрицательной полярности. На выходе схемы равнозначности !

6 появляется отрицательный импульс, который вызывает запирание ключа 1 2, Он закрывается, потребляемый от сети ток уменьшается, а энергия, накопленная на предыдущем интервале в дросселе 6, поступает в нагрузку, увеличивая напряжение на конденсаторах 2.

Далее процессы в схеме протекают .аналогично, Таким образом, в схеме осуществляется непрерывное слежение за вели и -. ной потребляемого от сети тока и срав. нение его с опорным с;шусопдаль» .;>I напряжением. Так как частота коммутации ключа !2 может быть выбрана порядка 10-20 кГц, то практически выпрямитель потребляет от сети ток, форма I(oT01>QI о повторяет форму прило женного синусоидального напряжения.

Если требуется стабилизация выходного напряжения, с выхода датчика 19 выходного напряжения (фиг,2) поступает сигнал на управляющий вход 20 делителя 9 входного напряжения, При этом изменяется соотношение сопротивлений плеч делителя и коэффициент деления и, соответственно, величина сигнала, пропорционального напряжению фазы сети, что приводит к изменению разностного сигнала на выходе схемы сравнения 14 и, в свою очередь, изменению алгоритма работы ключа 12, Указа.шый датчик 9 выходного напряжения может быть легко реализован на базе резистивпой оптопары, где

1279031.налов в различных точках схемы (фиг,1) соответствует напряжению на выходе делителя 9 напряжения (сигнала). При. прохождении данного сигнала через пороговый элемент 13 на его 5 выходе формируется прямоугольное напряжение, моменты переключения которого соответствуют смене полярности напряжения питающей сети, На вход схемы сравнения поступает сигнал, про-1Р порциональный входному току (е), в результате чего формируется разностный сигнал (в), который в импульсном модуляторе сравнивается с модулирующим напряжением, например пилообразной формы, в результате чего формируется импульсная последовательность (г). На выходе устройства формируется сигнал управления ключом переменного тока (д). В результате воздействия полученного сигнала управления (д) форма потребляемого тока соответству- . ет сигналу (е). Приведенные эпюры соответствуют частоте импульсной последовательности 1,2 кГц и относительно невысокому значению коэффициента усиления разностного сигнала. IID Meре повышения частоты и коэффициента усиления форма потребляемогб тока приближается к синусоидальной, при зр этом снижается уровень высокочастотных пульсаций потребляемого тока.

Формула изобретения

1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий первую цепочку последовательно соединенных диодов и два последовательно соединенных конденсатора, точка соеди- 4р нения которых образует первый входной вывод, а каждый свободный вывод первой цепочки соединен с одним из свободных выводов указанных конденсаторов, образуя выходной вывод, о т — 45 л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения электромагнитной совместимости преобразователя с питающей сетью, в него введены основные делитель входного напряжения, шунт, 5р дроссель, управляемый ключ переменного тока со схемой управления, включающей пороговый элемент, схему равнозначности, усилитель мощности, схему сравнения и импульсный модулятор, при этом второй входной вывод через дроссель и шунт подключен к точке соединения диодов, средняя точка делителя входного напряжения, включенного между входными выводами, подключена к входу порогового элемента и входу схемы сравнения, другой вход которой соединен с шунтом, а выход через импульсный модулятор подключен к входу схемы равнозначности, другой вход которой соединен с выходом порогового элемента, а выход через усилитель мощности подключен к управляюшему входу ключа переменного тока, включенного между точками соединения диодов и конденсаторов, 2, Преобразователь по и ° I, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью стабилизации выходного напряжения, делитель входного напряжения выполнен управляемым, а в преобразователь дополнительно введен датчик выходного напряжения, включенный между выходными выводами, выход которого подключен к управляющему входу делителя входного напряжения.

3. Преобразователь по п.2, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения электромагнитной совместимости преобразователя с трех фазной питающей сетью, в него дополнительно введены третий и четвертый . входной выводы, вторая и третья цепочки последовательно соединенных диодов, образующие. совместно с первой цепочкой трехфазный мостовой выпрямитель, датчик выходного напряжения снабжен двумя дополнительными гальванически не связанными выходами, подключенными к управляющим входам соответствующих введенных делителей входного напряжения, первый входной вывод является нулевым, а также дополнительно введены два шунта, два дросселя, два управляемых ключа переменного тока и две схемы управления, при этом указанные дополнительные элементы включены аналогично основным.!

27903!

Фиг. 5

1279031

Составитель Е.Мельникова

Редактор Г,Гербер Техред В.Кадар Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6851/56

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Óærîðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4