Регулируемый источник тока

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для стабилизации и регулирования тока в нагрузке. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет увеличения диапазона регулирования, а также снижение массы и габаритов устройства. Устройство содержит последовательно соединенные индуктивно-емкостньй преобразователь (ИЕП) 1, согласующий трансформатор 2, выпрямитель 3, тиристор ный регулятор 4, а также дроссель фильтра 5 и нагрузку 6, зашунтиров.анные обратным диодом 10. Расположение тиристорного регулятора 4 в цепи постоянного тока и предлагаемая его схема, включающая дроссель 9, параллельный 12 и последовательньй 10 диоды и коммутирующие цепи с дополнительным источником питания 16, обеспечивают увеличение частоты преобразования , снижение массы и габаритов и расширение диапазона регулирования , с одной стороны, за счет отключения нагрузки от источника энергии одновременно с закорачиванием выхода ИЕП, а с другой стороны,за счет обеспечения резонансной стабилизации тока нагрузки на основе совместно работающих ИЕП и тиристорного регулятора. При этом обеспечивается диапазон изменения нагрузки от короткого замыкания до номинального значения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с СО ь|;аь сд -ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д 4 Н 02 M 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4257348 24-07 (22) 05.06.87 (46) 07.02.89. Вюл. № 5 (71) Институт электродинамики

АН УССР (72) И.В.Волков, С.Г.Герман-Галкин, В.Н.Губаревич, В.П.Кабан и И.Е.Косенков (53) 621. 316. 721 (088.8) (56) Горбачев M. Н.. и др. Математичес-.. кое моделирование режимов трехфазного индуктивно-емкостнбго преобразователя с последовательным регулятором и нелинейной нагрузкой. — Тезисы докладов ВНТК: Киев, 1979, ч. 1, с. 146-153.

Милях А.Н. и др. Системы неизменного тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей. Киев:

Наукова думка, 1974, с. 142 ° (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для стабилизации и регулирования тока в нагрузке. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет увеличения диапазона регулирования, а также снижение

ÄÄSUÄÄ 345?118 А1 массы и габаритов устройства. Устройство содержит последовательно соединенные индуктивно-емкостный преобразователь (ИЕП) 1, согласукщий трансформатор 2, выпрямитель 3, тиристорный регулятор 4, а также дрос- сель фильтра 5 и нагрузку 6, зашунтированные обратным диодом 10. Расположение тиристорного регулятора 4 в цепи постоянного тока и предлагаемая его схема, включающая дроссель 9, параллельный 12 и последовательный

10 диоды и коммутирующие цепи с дополнительным источником питания !6, обеспечивают увеличение частоты преобразования снижение массы и габа- с

У (D ритов и расширение диапазона регулирования, с одной стороны, за счет отключения нагрузки от источника энергии одновременно с закорачиванием выхода ИЕП, а с другой стороны,за счет обеспечения резонансной стабили- 2 зации тока нагрузки на основе совместно работающих ИЕП и тиристорного регулятора. При этом обеспечивает- 4 ся диапазон изменения нагрузки от Q3 короткого замыкания до номинального ь,Д значения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 3юай

IeaaL

1457118

Изобретение относится к электрот ехни к е и может 6brr ь испол ьз о вано в преобразовательной технике для стабилизации и регулирования тока в 5 переменной нагрузке, например для питания различных электродуговых нагрузок.

Цель изобретения — расширение ункциональных возможностей за счет величения диапазона регулирования, а также снижение массы и габаритов устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема трехфазного регулируемого источника тока на фиг. 2 эпюры напряжений в характерных точках устройства.

На фиг. 2 изображены: U — напряжение на конденсаторе; i ток

20 нагрузки; U — напряжение на соответствующем тиристоре.

Регулируемый источник тока (фиг. 1) содержит включенные последовательно индуктивно-емкостный преобразователь (ИЕП) 1, питающийся от трехфазной сети, согласующий трансформатор

2, выпрямитель 3, тиристорный регулятор 4, дроссель фильтра 5 и нагрузку 6. Аноды параллельного 7 и после- 30

-довательного 8 тиристоров тиристорного регулятора 4 через дроссель 9 подключены к положительной клемме выпрямителя 3. Обратный диод 10, шунтирующий дроссель фильтра 5 и нагрузку 6, включен между катодом тиристора 8 и анодом последовательного диода 11, катод которого соеди- нен с катодом параллельного диода 12 и подключен к отрицательной клемме 40 выпрямителя 3. Анод диода 12 соединен с катодом тиристора 7, Последовательно включенные коммутирующий дроссель 13, конденсатор 14 и зарядный тиристор 15 подсоединены к клем- 45 мам дополнительного источника 16 питания, причем дроссель 13 подсоединен к положительной клемме источника 16 питания, тиристор 15 — к отрицательной клемме источника 16 питания, а конденсатор 14 включен между катодами тиристоров 7 и 8.

Регулируемый источник тока (фиг.1) работает следующим образом.

Индуктивно-емкостный преобразова55 тель 1 преобразует сетевой источник напряжения в источник тока и энер гия сети через согласующий трансформа.— тор 2 и выпрямитель 3 подается на тиристорный регулятор 4, нагруженный на нагрузку 6 с дросселем фильтра 5.

Предположим, что до момента времени

t (фиг.2) тиристор 8 находился в проводящем состоянии, ток ИЕП замыкался через нагрузку, а конденсатор

14 был заряжен с полярностью, указанной на фиг. 1 в скобках.

Цикл работы тиристорного регулятора 4 рассмотрим с момента времени когда одновременно отпираются тиристоры 7 и 15. Ток разряда конденсатора 14 протекает навстречу анодному току тиристора 8 и, замыкаясь через открывшийся тиристор 7, запирает тиристор 8 в момент равенства нулю его суммарного анодного тока. Ток нагрузки i при этом замыкается через диод 10. Выходной ток протекает через дроссель 9, тиристор 7 и диод 12. Нагрузка в этом режиме отключена от источника энергии запертым тиристором 8. Через открытый тиристор 15 происходит колебательный перезаряд конденсатора

14 от дополнительного источника 16 питания по цепи: "+" источника 16 питания — дроссель 13 — конденсатор

i4 — тиристор 15 — "-" источника 16 питания. Через время t когда конденсатор зарядится с полярностью, указанной на фиг. 1 без скобок, тиристор 15 запирается. Диод 11. на этом этапе работы препятствует закорачиванию обкладок конденсатора

В момент времени t, (фиг.2) отпирается тиристор 8. Ток разряда конденсатора 14, протекая навстречу анодному току-тиристора 7, запирает

его. Дроссель 9 при этом препятствует закорачиванию обкладок конденсатора 14 через диод 12, диоды выпрямителя 3 и тиристор 8. Затем происходит быстрый перезаряд конденсатора

14 по цепи: выпрямитель 3 — дроссель

9 — тиристор 8 — конденсатор 14 диод 12 — "-" выпрямителя 3. После этого выходной ток ИЕП замыкается только через нагрузку 6, последовательно с которой оказываются включены два дросселя 9 и 5, Дроссель 9 служит для фильтрации высокочастотной составляющей тока импульсного регулятора, препятствуя ее проникновению в элементы ИЕП. Дроссель фильтра 5 сглаживает пульсации тока нагрузки. Диод 12 на этом этапе работы предотвращает разряд конденсатора з 14

14 на нагрузку, повышая коммутационную устойчивость схемы во время резких сбросов нагрузки или коротких замыканий.

В момент времени t (фиг.2) отпираются тиристоры 7 и 15 и процессы в регулируемом источнике тока повторяются.

Величина среднего значения тока нагрузки регулируется за счет модуляции длительности открытого состояния тиристора 8 в соответствии с выбранным законом управления.

Таким образом, предлагаемый регулируемый источник тока на основе .совместно работающих индуктивно-емI костного преобразователя и тиристорного регулятора обеспечивает резонансную стабилизацию тока нагрузки и его регулирование в широком диапазоне даже в режиме короткого замыкания. Расширение диапазона регулирования при малой нагрузке достигается за счет ее отключения от источника энергии одновременно с закорачиванием выхода ИЕП.

Структура построения источника, а именно расположение регулирующего элемента в цепи постоянного тока, и предлагаемая схема тиристорного регулятора обеспечивают увеличение частоты преобразования и уменьшение массы и габаритов схемы, причем снижение установленной мощности элементов ИЕП достигается за счет оптимизации режима его работы. Существенно уменьшается также выходной фильтр, так как в известном источнике частота переключения тиристоров ,в режиме глубокого регулирования составляет 1 Гц и менее, а в предлагаемом — 1 кГц и более (т.е. разница примерно в 3 порядка). Увеличивается быстродействие схемы.

Формула изобретения

1. Регулируемый источник тока, содержащий индуктивно-емкостный преобразователь, входом соединенный с.выводами для подключения питающей сети, согласующий .трансформатор, выходом соединенный с входом выпрямителя, 57118 тиристорный регупятор и дроссель фильтра, одним выводом соединенный с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения диапазона регулирования и снижения массы и габаритов, тирис10 торный регулятор первым входом соединен с положительным выходом выпрямителя, вторым входом — с отрицательным выходом выпрямителя, первым выходом соединен с другим выходом

15 дросселя фильтра, а вторым выходом— с другим выходным выводом, причем выход индуктивно-емкостного преобразователя соединен с входом согласующего трансформатора.

20 2. Источник тока по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что тиристорный регулятор включает параллельный и последовательный тиристоры, первый и второй коммутирующий дроссели, 25 последовательный и параллельный диоды, последовательно соединенные конденсатор и зарядный тиристор, а также дополнительный источник питания, причем аноды параллельного и послеgp довательного тиристоров объединены и подключены к одному выводу первого дросселя, другой вывод которого образует первый вход регулятора, -обратный диод включен между катодом последовательного тиристора; образующего первый выход регулятора, и анодом последовательного диода, образующего второй выход регулятора, катод последовательного диода соеди40 нен с катодом параллельного диода и образует второй вход регулятора, анод параллельного диода соединен с катодом параллельного тиристора, свободным выводом конденсатора и

45 Одним из ВИВОдОВ коммутирующего дросселя, другой вывод которого соединен с положительной клеммой дополнительного источника питания, катод зарядного тиристора соединен

50 с отрицательной клеммой дополнительного источника питания, а общая точка соединения анода зарядного тиристора с конденсатором подключена к катоду последовательного тиристора.

1457118

Составитель Л. Устинкина

Техред М.Ходанич „Корректор С.Шекмар

Редактор А.Ворович

Заказ 7488/55 Тираж 645 Подписное

Про зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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