Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания. Цель изобретения - повышение коэффициента мощности при переменной нагрузки. Устройство содержит трехфазный тиристорный мостовой выпрямитель 1, входом подключённый через первичные обмотки 4-6 трансформаторов тока к фазам питающей сети, а выходом - к нагрузке 2 через датчик 3 тока. Между каждым фазным входным выводом и нулевым выводом включены два однотактных выпрямителя 7 и 8, выполненных на разнополярных транзисторах 9-11 и 12-14. Через регулирующие транзисторы 17 и 18 выходы выпрямителей 7 и 8 подключены к дополнительным цепям нагрузок 15 и 16. Базовые цепи транзисторов 9-14 через управляющие цепи 19-24 соединены с соответствующими фазами питающей сети. Каждая управляющая цепь состоит из двух соединенных последовательно и согласно фотодиодов оптопар, излучающие диоды которых последовательно-параллельно соединены с вторичными обмотками трансформаторов тока. Указанное выполнение устройства позволяет, за счет получения совпадающих кривых огибающих токов нагрузок 2,15 и 16, обеспечить потребление из питающей сети практически синусоидального тока при коэффициенте мощности выпрямителя, близком к единице как при постоянной, так и при переменной основной нагрузке. Это достигается за счет возможности регулирования величины тока выпрямителей 7 и 8 в соответствии с величиной тока нагрузки 2. 2 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 Н 02 M 7/155

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А

В

С

И (21) 4772584/07 (22) 20.12,89 (46) 07.04.92. Бюл. hL 13 (72) Н.А. Сингаевский, Н,А. Суртаев и А.М.

Сухинин (53) 621.314.5 (088.8) (56) Заявка ФРГ М 3445501, кл. Н 02 М 1/15, 1986.

Авторское свидетельство СССР гв 1543516, кл. Н 02 M 7/155, 1988, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания.

Цель изобретения — повышение коэффициента мощности при переменной нагрузки.

Устройство содержиттрехфазный тиристорный мостовой выпрямитель 1, входом подключенный через первичные обмотки 4 — 6 трансформаторов тока к фазам питающей сети, а выходом — к нагрузке 2 через датчик

3 тока. Между каждым фазным входным выводом и нулевым выводом включены два

„„ЯХ„„1725351 А1 однотактных выпрямителя 7 и 8, выполненных на разнополярных транзисторах 9-11 и

12-14. Через регулирующие транзисторы 17 и 18 выходы выпрямителей 7 и 8 подключены к дополнительным цепям нагрузок 15 и

16. Базовые цепи транзисторов 9 — 14 через управляющие цепи 19 — 24 соединены с соответствующими фазами питающей сети. Каждая управляющая цепь состоит из двух соединен н ых последовательно и согласно фотодиодов оптопар, излучающие диоды которых последовательно-параллельно соединены с вторичными обмотками трансформаторов тока. Указанное выполнение устройства позволяет, за счет получения совпадающих кривых огибающих токов нагрузок 2, 15 и 16, обеспечить потребление из питающей сети практически синусои- (/) дального тока при коэффициенте мощности выпрямителя, близком к единице как при постоянной, так и при переменной основной нагрузке. Это достигается за счет возможности регулирования величины тока выпрямителей 7 и 8 в соответствии с величиной тока нагрузки 2. 2 ил.

1715351

15

25

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при создании полупроводниковых преобразователей переменного тока в постоянный в источниках вторичного электропитания.

Известен сетевой выпрямитель, подключаемый к сети через первичные обмотки трансформатора тока, и содержащий мостовой выпрямитель, выход которого соединен через сглаживающий реактор и диод с нагрузкой, параллельно которой подключен сглаживающий конденсатор, Напряжение на выходе выпрямителя регулируется с помощью регулятора паралелльного типа, выполненного на силовом транзисторе, подключенном между точкой соединения сглаживающего реактора с диодом и нулевой шиной. Управление силовым транзисторомм осуществляется с помощью широтно-импульсного модулятора по сигналу рассоглассования, получаемого при сравнении выходного напряжения и напряжения вторичной обмотки трансформатора тока с опорным сигналом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является сетевой выпрямитель, содержащий трехфазный мостовой тиристорный выпрямитель, входы которого подключены к фазам сети, а выход- к нагрузке, два однотактных выпрямителя, подключенные между каждой фазой и нулевой шиной и выполненные на разнополярных транзисторах, базы каждого из которых подключены к одноименной фазе сети через упраавляющие цепи, состоящие из последовательно соединенных базового сопротивления и двух параллельных цепочек, состоящих из двух соединенных последовательно и согласно фотодиодов оптопар, излучающие диоды которых последовательно-параллельно соединены с вторичными обмотками трансформаторов тока, одни концы первичных обмоток которых соединены с двумя другими фазами сети; а вторые — с соответствующими входами трехфазного мостового тиристорного выпрямителя.

Такое устройство при постоянной нагрузке силового тиристорного моста обеспечивает загрузку сети практически синусоидальным током, т.е, имеет лучшее значение коэффициента мощности, чем указанное устройство.

Однако, при изменении тока основной нагрузки, ток дополнительной нагрузки в данном устройстве не изменяется. В результате суммарный ток, потребляемый из сети, становится несинусоидальным и коэффициент мощности ухудшается, Цель изобретения — улучшение коэффициента мощности преобразователя при переменной нагрузке силового тиристорного моста.

Поставленная цель достигается тем, что выход каждого из дополнительных выпрямителей соединен с нулевым выводом сети через последовательно включенные дополнительно введенные цепь нагрузки и регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом тиристорного мостового выпрямителя через дополнительно введенные устройство регулирования величины тока дополнительной цепи нагрузки и датчик тока, включенный в цепь основной нагрузки.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого сетевого выпрямителя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Сетевой выпрямитель содержит трехфазный мостовой выпрямитель 2, выходные выводы которого подключены к нагрузке таким образом, что один выходной вывод выпрямителя соединен с одним выводом нагрузки 2 через датчик 3 тока нагрузки, а второй выходной вывод выпрямителя — с вторым выводом нагрузки 2 непосредственно, а входы переменного тока через первичные обмотки 4 — 6 трансформаторов тока — к фазным входным выводам. Между каждым фазным входным выводом и нулевым выводом включены два однотактных. выпрямителя 7 и 8, выполненные на разнополярных транзисторах 9-11 и 12 — 14 соответственно.

Выходы выпрямителей 7 и 8 подключены к дополнительным нагрузкам 15 и 16 через соответствующие рагулирующие транзисторы 17 и 18..Базовые цепи транзисторов 9 — 14 подключены к соответствующим фазным входным выводам через управляющие цепи

19-24, состоящие из последовательно соединенных базового сопротивления и двух параллельных цепочек. Каждая цепочка состоит из двух соединенных последовательно и согласно фотодиодов оптопар, Излучающие диоды этих оптопар вместе с излучающими диодами оптопар управляющей цепи, подключенной к другому входному фазному выводу, образуют последовательное соединение, подключенное к вторичным цепям трансформатора така. Встречно-параллельно этим излучающим диодам подключены последовательно соединенные излучающие диоды оптронов соответствующих управляющих цепей транзистора обратной проводимости, составляя с ними соответствующую группу излучающих диодов 25 — 27 каждого трансформатора тока, Трансформатор тока, 1715351 к вторичным цепям которого подключены излучающие диоды оптронов, входящих в управляющие цепи, подключенные к двум фазным входным выводам, включен между третьим входным выводом и соответствующим входным выводом выпрямителя. Управление открытием транзисторов 17 и 18 осуществляется устройством 28 регулирования тока дополнительных цепей нагрузки, выходы которого подключены к базовым цепям соответствующих транзисторов 17 и 18, а вход — к датчику 3 тока.

Преобразователь работает следующим образом.

На интервале времени от момента пересечения синусоидной напряжения Ui ocu

mt до точки коммутации тиристоров (фиг, 2) включены тиристоры одного плеча выпрямителя 1 и ток id нагрузки 2 течет по фазам

В и С через первичные обмотки 5 и 6 трансформаторов тока. При этом включаются излучающие диоды соответствующих оптопар и, следовательно, открываются соответствующие им фотодиоды оптопар. К базам транзисторов 9 и 12 прикладывается через управляющие цепи 19 и 22 положительный потенциал, Открывается транзистор 9.

Транзистор 12 закрыт. По фазе А и нагрузке

15 протекает тока i d< (фиг. 2).

На интервале от точки коммутации тиристоров до момента пересечения синусоидой напряжения Uiii ocu в1ток id нагрузки

2 течет по фазам А, В через первичные обмотки 4 и 5 трансформаторов тока. При этом включаются излучающие диоды соответствующих оптопар и открываются соответствующие им фотодиоды оптопар, К базам транзисторов 11 и 14 прикладывается через управляющие цепи 21 и 24 положительный потенциал. Открывается транзистор 11. По фазе С и нагрузке 15 протекает ток i d1 (фиг. 2).

Аналогично обеспечивается управление транзисторами 12 — 14 и формирование тока id z нагрузки 16, Ток id, протекающий через тиристорный выпрямитель 1, определяется сопротивлением (мощностью) основной нагрузки 2, а токи id 1 и id 2 дополнительных выпрямителей 7 и 8-сопротивлением дополнительных цепей нагрузок 15 и 16 и соответствующим сопротивлением эмиттерно-коллекторной цепи транзисторов 17 и 18. Причем управление величиной сопротивления транзисторов 17 и 18 осуществляет устройство 28 регулирования величины тока дополнительной нагрузки, входным сигналом которого является сигнал датчика 3 тока нагрузки. В предлагаемой конструкции при настройке

55 устройства 28 регулирования тока задается начальный уровень и коэффициент усиления его выходного сигнала, что является необходимым и достаточным условием для реализации любой пропорциональности потребления тока основным 1 и дополнительными 7 и 8 выпрямителями как по постоянной, так и при переменной нагрузках. Выходной сигнал устройства 28 регулирования тока дополнительных цепей нагрузок, поданный на базу соответствующего транзистора 17 и 18, определяет степень их открытия и в конечном итоге величину тока в каждой из дополнительных цепей нагрузок 15 и 16.

В результате устройство, настроенное таким образом, чтобы огибающие токов (фиг, 2, пунктирные линии) основной нагрузки 2 и дополнительных цепей нагрузок 15 и

16 совпадали, оебспечивает потребление из сети практически синусоидального тока, обуславливая коэффициент мощности выпрямителя близкий к единице как при постоянной, так и при переменной основной нагрузке.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный тиристорный мостовой выпрямитель, выходы которого образуют выходные выводы для подключения нагрузки, два дополнительных выпрямителя на разнополярных транзисторах, каждый из которых включен между выводами для подключения соответствующей фазы и нулевым выводом питающей сети, причем база каждого из транзисторов подключена к соответствующей фазе через управляющую цепь, состоящую из последовательно соединенных базового сопротивления и двух параллельных цепочек, состоящих из двух соединенных последовательно и согласно фотодиодов оптопар, излучающие диоды которых последовательно-параллельно соединены с вторичными обмотками трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены в соответствующие плечи тиристорного моста, отличающийся тем, что, с целью улучшения коэффициента мощности при переменной нагрузке, выход каждого из дополнительных выпрямителей соединен с нулевым вводом сети через последовательно включенные дополнительно ваеденные цепь нагрузки и регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом тиристорного мостового выпрямителя через дополнительно введенные устройство регулирования величины тока дополнительной цепи нагрузки и датчик тока, включенный в цепь основной нагрузки.

1715351

Составитель Д.Игумнов

Техред M. Моргентал Корректор M.Êó÷åðÿâàÿ

Редактор Н.Химчук

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1183 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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