Низковольтный преобразователь переменного тока в постоянный

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей низковольтного преобразователя переменного тока в постоянный при глубоком регулировании выходных параметров. Диапазон регулирования выходных параметров разделен на три зоны. В первой зоне открыты вентили 3,4 и регулирование производится путем изменения угла управления тиристоров 1,2, при этом симистор 6 открыт, а симистор 5 закрыт. Во второй зоне симистор 5 открыт и осуществляется фазовое регулирование с помощью симистора 6. В третьей зоне осуществляется фазовое регулирование симистором 5 при закрытых симисторе 6 и тиристорах 1,2. Блок управления обеспечивает автоматическое переключение зон регулирования в зависимости от управляющего входного напряжения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 M 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4279752/24-07 (22) 10.07.87 (46) 07.04.89. Бюл. М - 13 (71) Северо-Кавказский горно-металлургический институт (72) В.А. Бизиков и С.Ю. Бесолова (53) 621.314.57(088.8) (56) Братолюбов В. Б. Низковольтные преобразователи для гальванотехники и электрохимических станков. Энергоатомиздат, 1987, с. 184.

Авторское свидетельство СССР

У 523502, кл. Н 02 M 7/12, 1976. (54) НИЗКОВОЛЬТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — улучшение энергетических показателей низковольтного преобразователя перемен„„SU„„1471267 А 1 ного тока в постоянный при глубоком регулировании выходных параметров.

Диапазон регулирования выходных параметров разделен на три зоны.

В первой зоне открыты вентили 3, 4 и регулирование производится путем изменения угла управления тиристоров

1, 2, при этом симистор 6 открыт, а симистор 5 закрыт. Во второй зоне симистор 5 открыт и осуществляется фазовое регулирование с помощью симистора 6. В третьей зоне осуществляется фазовое регулирование симистором 5 при закрытых симисторе 6 и тиристорах 1, 2. Блок управления обеспечивает автоматическое переключение зон регулирования в зависимости от управляющего входного напряжения. 3 ил.

1471267

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания низковольтных потребителей в гальванике и электро5 лизе.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей низковольтного преобразователя переменного тока в постоянный при глубоком регулирова" 1п нии выходных параметров.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы, поясняющие его работу. t5

Низковольтный преобразователь переменного тока в постоянный содержит силовые тиристоры 1 и 2 подключенные. к вторичной обмотке трансформатора 3, неуправляемые вентили 4 и 5 соединен-20 ные с отпайкой вторичной обмотки и выводом нагрузки б, первый симистор 7, .подсоединенный к отпайке первичной обмотки, второй симистор 8, подключенный к первичной обмотке трансфор- 25 матора. Управляющие электроды тирис.торов 1 и 2, связаны с первым выходом блока 9 управления. В качестве первого выхода использован выход первого формирователя 10, вход которого 30 через первый элемент И 11 связан с выходом компаратора 12, первый вход которого подключен к выходу формирователя 13 пилообразного напряжения, aего вход соединен с выходом синхронизатора 14. Управляющие электроды симисторов 7 и 8 подключены к выходам второго 15 и третьего 16 формирователей, являющимися вторым и третьим выходами блока 9 управления.

Вход формирователя 15 соединен с выходом элемента ИЛИ 17, а входы первого элемента ИЛИ 17 подключены к выкодам второго и третьего элементов И 18 и 19. Вход формирователя 16 соединен с выходом второго элемента

ИЛИ 20, а его входы соединены с выходами четвертого и пятого элементов

И 21 и 22. Первые входы элементов

И 11, 19 и 22 соединены с выходом

50 компаратора 12, а первые входы элементов И 18 и 21 с выходом синхронизатора 14. Вторые входы элементов

И 11 и 18 подключены к выходу элемента ИЛИ-НЕ 23, вторые входы элементов

И 19 и 21 связаны с выходом первого порогового элемента 24, а второй вход элемента И 22 с выходом второго порогового элемента 25, первые входы которых подключены к управляющему напряжению, а вторые к установочным напряжениям, а выходы соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 23, входами управления ключей 26 и 27 и через резисторы с неинвертирующим входом операционного усилителя 28. Инвертирующий вход операционного усилителя

28 через первый резистор 29 подключен к управляющему сигналу, а неинвертирующий вход через второй резистор 30 подключен к входу первого порогового элемента 24 и через третий резистор 31 — к входу второго порогового элемента 25. Выход операционного усилителя 28 через четвертый 32, пятый 33 и шестой 34 резисторы соединен с его инвертирующим входом, причем первый 26 и второй 27 ключи шунтированы соответственно четвертым

32 и пятым 33 резисторами.

Устройство работает следующим образом. При величине управляющего сигнала U не выходящем за пределы первой зоны (U U фиг ° 2а) напряжение на нагрузке 6 формируется ти- ристорами 1 и 2 и диодами 4 и 5 при поданном на отпайку первичной обмот» ки трансформатора 3, через открытый симистор 7, сетевом напряжении. Фор-. ма напряжения на нагрузке 6 показана на фиг. За. На интервале 0- о4, где о — угол управления, открыты неуправляемые. вентили 4 и 5, а от eL до и ток в нагрузке 6 протекает через тиристоры 2 и 1. Когда U достигает величины полного размаха опорного сигнала (оа = 180 ), происходит переключение структуры управления на тиристоры 1 и 2, симистор 8 переводится в режим полностью открытого ключа, а фазовое регулирование выходного напряжения осуществляется симистором 7 (фиг. Зб). Третья ступень регулирования обеспечивается фазовым управлением симистора 8 при закрытом симистоge 7 и тиристорах 1 и 2.

Соотношение числа витков отпаек и полной обмотки (первичной и вторич1 f

W(Wg ной соответственно (— и - ) выбира. W ется исходя из требуемой глубины регулирования выходного напряжения при заданном ограничении на минимальные значения коэффициента мощности (K„).

На фиг. 2б показан пример зависимости К от глубины регулирования Ср =

1471267 печивает Кчч, не менее 0,68 в диапазоне = 0,1-1, а cos q 0,85.

В схеме реализован одноканальный принцип управления с линейной регулировочной характеристикой за счет перестраиваемой структуры управления.

В первой зоне, когда U 6 U, закры10 ты оба пороговых элемента 24 и 25.

Соответственно на неинвертирующий вход операционного усилителя 34 подаются нулевые уровни, на его выходе 15 сигнал управления определяется величиной U и соотношением номиналов резисторов 29 и 34 (ключи 26 и 27 закорачивают сопротивления 32 и 33).

В этом режиме логическая "1" форми20 руется элементом ИЛИ-НЕ 23 и открывает для прохождения импульсов управления первый элемент И 11. Импульс на элемент И 11 поступает с компаратора 12, который с формирователем 13 пилообразного напряжения и синхронизатором 14 реализует фазосмещающее устройство. Этот импульс отпирает тиристоры 1и 2 через формирователь 10.

На второй элемент И 18 поступает импульс с синхронизатора 14 в моменты перехода сетевого напряжения через нуль, этот импульс поступает на формирователь 15 и переводит в открытое состояние симистор 7.

Во второй зоне (при U Uy 6 U ) срабатывает пороговый элемент 24. На

его выходе появляется логическая "1".

В блоке 9 управления происходит переключение структуры: размыкается ключ 27, изменяя коэффициент передачи операционного усилителя 28, подается через резистор 30 напряжение с выхода порогового элемента 24 на неинвертирующий вход операционного усилителя 28, тем самым вычитается сигнал соответствующий размаху первой зоны, а разрешающий уровень "1" будет на входах третьего и четвертого элементов И 19 и 21, обеспечивая полностью открытое состояние симистора 8 и фазовое управление симистором 7. Изменение коэффициента передачи операционного усилителя 28 путем увеличения. сопротивления в цепи обратнои связи на величину R обеспе55

ЪЭ чивает масштабное согласование диапазона второй зоны с размахом опорного сигнала (фиг ° 2а). а з + Нзз ю а — а, В,, ал

1-а

Таким образом, по сравнению с известным, при глубоком регулировании выходных параметров значительно воз45 Растает коэффициент мощности устройства. Нредлагаемая схема при глубине регулирования Ср = 0,1 обеспечивает коэффициент мощности на уровне 0,68, что примерно в семь раз превышает ко5р эффициент мощности известных техни ческих решений.

Ud ъ7, 1 у 1 — — при — = — и — = —, что обесН10 2 2 у, 2 У

В третьей зоне U > U срабатывают оба пороговых элемента 24 и 25 за счет подключения к неинвертирующему входу через резисторы 30 и 31 суммарного сигнала обоих пороговых элементов 24 и 25 сигнал U перевой дится в первую зону, а подключением в цепь обратной связи резистора 32 (размыкается ключ 26) изменяется коэффициент передачи операционного усилителя 28, обеспечивая согласование диапазона третьей зоны с амплитудой опорного сигнала. Обозначив сигналы формирователей F„, F, F» выходные сигналы пороговых элементов соответственно через I„ и I, сигнал компаратора через ы,, а синхронизатора через С можно описать схему следующими логическими уравнениями:

Г, =(Т,УТ,)-а, ч, = ((z, ч > с J v <, х,);

Fý,(I;С) ч (Ы I2,) В общем случае и --зонной структуры уравнения будут иметь вид

F — (I, VI Ч... I„) о,, F = f(I,ÓI Ч ... Z.„,)C)V

Нри неравномерном разбиении диапа-. зона управления. на зоны резисторы 32 и 33 рассчитываются из соотношений

Формула изобретения

Низковольтный преобразователь переменного тока в постоянньш, содержащий силовой трансформатор, снабженный первичной обмоткой и вторичной обмоткой со средним выводом и двумя

Л4

5 14732 отпайками, расположенными соответственно между средним и крайними выводами, тиристоры, анодами подключенные к крайним выводам вторичной обмотки ,силового трансформатора, а катодами соединенные с выводом для подключения нагрузки, и блок управления, снабженный первым выходом, подключенным к управляющим электродам тиристо- 1О ров, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей при глубоком регулировании выходных параметров, введены два неуправляемых вентиля и два симистора, причем первичная обмотка силового трансформатора снабжена от-. пайкой, через первый симистор соединенной с выводом для подключения источника питания, подключенным через 20 второй симистор к крайнему выводу первичной обмотки силового трансформатора, аноды неуправляемых вентилей соединены с отпайками вторичной обмотки силового трансформатора, като- 25 ды подключены к катодам тиристоров, при этом блок управления снабжен вторым и третьим выходами, подключенными соответственно к управляющим электродам первого и второго симисторов, gp и выполнен в ниде синхронизатора, генератора пилообразного напряжения, компаратора, операционного усилителя, двух ключевых элементов, двух пороговых элементов, шести резисторов, пяти элементов И, двух элементов ИЛИ, элемента ИЛИ-НЕ и трех формирователей импульсов, причем вход блока управления через первый резистор подключен к первому входу операционного усилителя и соединен с входами перво67 6

ro и второго. пороговых элементов, выходы которых подключены соответст- венно к управляющим входам первого и,второго ключевых элементов, и через второй.и третий резисторы подключены к второму входу операционного

1 усилителя, выход которого через включенные последовательно первый и второй ключевые элементы, шунтированные, соответственно четвертым и пятым резисторами, и через шестой резистор соединены с первым входом операционного усилителя, выход синхронизатора подключен к первым входам второго и четвертого элементов И, и через формирователь пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу операционного усилителя, а выход соединен с первыми входами первого, третьего и пятого элементов И, вторые входы четвертого и пятого элементов И подключены соответственно к выходам первого и второго пороговых элементов, соединенным с входами. элемента ИЛИ-НЕ, выход которorо подключен к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключен к входу первого формирователя импульсов, выходы второго и третьего элементов И через первый элемент ИЛИ подключены к входу второго формирователя импульсов, выходы третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ подключены к входу третьего формирователя импульсов, а выходы второго и третьего формирователей импульсов являются соответственно вторым и третьим выходами блока управления.

1471267

e) Фиг.я

Составитель В. Широков

Техред Л.Олийнык Корректор М. Пожо

Редактор Г, Гербер

Заказ 161 5/54 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина,301