Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Использование1 при создании нерегулируемых преобразователей - выпрямителей для источников вторичного электропитания. Сущность изобретения: сетевой выпрямитель содержит трехфазный мостовой выпрямитель, собранный на диодах 1-6, выходные выводы которого подключены к основной нагрузке 7, а входы - к фазным входным выводам. Между каждым фазным 16 гвходным выводом и нулевым выводом включены два трехфазных однотактных выпрямителя 8 и 9, выполненных на разнополярных транзисторах 10-12 и 13- 15 Выходы выпрямителей 8 и 9 подключены соответственно к дополнительным нагрузкам 16 и 17. Базовые цепи транзисторов 10-15 подключены к соответствующим фазным входным выводам через управляющие цепи, состоящие из последовательно соединенных базового сопротивления 18-23 и соответствующего фотодиода одной из управляющих оптопар 24-29. Излучающие диоды указанных оптопар соединены парами согласно-последовательно и одним выводом подключены к выходу соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ логического устройства, а вторым - к корпусу логического устройства, содержащего компараторы, на выходе которых установлены излучающие диоды, фотодиоды которых включены в базовые цепи транзисторов 1-0-15, связывающих дополнительные нагрузки 16 и 17с соответствующими фазными входными выводами 4 ил ел ч СП о о о 00 «ЛП& ЈЩ

СОГОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИНЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК

В ил, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4855014/07 . (22) 30.05.90 (46).23.07,.92. Бюл. N. 27 (72) Н.А.Сингаевский и Н,А.Суртаев (56) Букреев С.С. и др. Источники вторичного электропитания. — M.; Радио и связь, 1983.

Антюхин В,М, и др, Улучшение энергетических показателей в сетях переменного тока с управляемыми выпрямителями.—

Минск: Известия высших учебных заведений, разд. "Энергетика", 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1543516, кл. Н 02 M 7/155, 1988. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Использование; при создании нерегулируемых преобразователей — выпрямителей для источников вторичного электропитания.

Сущность изобретения: сетевой выпрямитель содержит трехфазный мостовой выпрямитель, собранный на диодах 1 — 6, выходные выводы которого подключены к основной нагрузке 7, а входы — к фазным входным выводам, Между каждым фазным

„„SU „175GGG8A l (я)з Н 02 M 7/162 (} "i входным выводом и нулевым выводом включены два трехфазных однотактных выпрямителя 8 и 9, выполненных на разнополярных транзисторах 10- 12 и 13

15, Выходы выпрямителей 8 и 9 подключены соответственно к дополнительным нагрузкам 16 и 17. Базовые цепи транзисторов

10-15 подключены к соответствующим фазным входным выводам. через управляющие цепи, состоящие из последовательно соединенных базового сопротивления 18 — 23 и соответствующего фотодиода одной из управляющих оптопар 24 — 29. Излучающие диоды указанных оптопар соединены парами согласно-последовательно и одним выводом подключены к выходу соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ логического устройства, а вторым — к корпусу логического устройства, содержащего компараторы, на выходе которых установлены излучающие диоды, фотодиоды которых включены в базовые цепи транзисторов 10-15, связывающих дополнительные нагрузки 16 и 17 с соответствующими фазными входными выводами. 4

1750008

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при создании нерегулируемых преобразователей переменного напря>кения в постоянное для источников 5 вторичного электропитания.

Известен трехфазный сетевой нерегулируемый выпрям лтель, собранный по схеме Ларионова, всходы которого подкл.очены к фазам сети, а выходы — к нагрузке, Подо- 10 бные выпрямители оказывают существенное влияние на питающую сеть за счет низкого значения коэффициента мощности и большого коэффициента нелинейных искажений. 15

Отмеченных недостатков практически лишен сетевой выпрямитель, содержащий трехфазный мостовой тиристарный Выпрямитель, вход переменного тока которого падкл очен к фазным Входным выводам, вы- 20 ход постоянного тока Образует первые Выходные выводы, два однотактных выпрямителя на разнополярных транзисторах, входы которых падкл|ачены к каждому фaalio!ay Входному Выводу, а выходы — через 25 втор:й и третий выходные выводы — к нулевому входному выводу, причем база ка>кдого транзистора подкл очена к соответствуюгцему фазному входному выгоду через управля ащую цепь, состоящу а из 30 последовательно соединенных базового резистора и двух параллельных цепочек, соСТОЯЩИХ ИЗ ДВУХ СОРДИНЕННЫХ последовательно и согласно фотодиодов Основных оптопар, излучающие диоды кото- 35 рых последовательно-параллельно соединены с втори.ными обмотками трансформаторов тока, одни концы первичнl!õ обмоток которых соединены с двумя другими фазами сети, а вторые — с соответствую- 40 щими входами трехфазного мостоього тиристорного выпрямителя, Однако устройство управлейия дополнительными выпрямителями в таком преобразоваrene имеет сравнительно большую 45 массу и габариты из-за наличия в его сосТВве трансформаторов тока, Цель изобретения — улучшение массогабаритных покФзателей преобразователя, Поставленная цель достигается тем, что 50 трехфазный мостовой выпрямитель выполнен на неуправляемых вентилях, излучающие диоды шести дополнительных аптапар соединены в три группы по два диода, 8K !o ченные встречно-параллельно. Каждая из групп излучающих диодов одним выводом 55 подключена к нулевому входному Вь Воду, а другим — через токоаграничивающий резистор — к соответствующему фэзному входному выводу. Излучающие диады основных оптопар, совместно с фотодиодами дополнительных оптопар, тремя дополнительно введенными компараторами и тремя элеменпгами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ образуют логический блок, в котором фотодиоды дополнительных оптопар соединены в Tpvl группы падва диода, включенные встречнопараллельно, При этом каждая из указанных групп фотод|лодов одни л выводом подключена к заземленному выводу логического блока, а другим — к соответствующим входам компараторав. Причем и-я группа фотодиодов соединена с первым входом и-го компэратора и с вторым входом ITI ão КОМп3 ратора, выход и-го компаратора соединен с первым входом и-го элемента ИСКЛЮЧАIOЩЕЕ ИЛИ и с вторым входом k-го элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕI=. ИЛИ, где m =- n < 2, k = n

+ 1, причем n. m u k изменя отся циклически от 1 да 3. Излучающие диоды основных оптапа р соедине lbl В три группы па два последовательно-согласно включенные диода, каждая из которых одним Выводом подключена к заземленному выводу логического блока, а другим — к выходу одного из элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

На фиг.1 представлена принципиальí .ÿ электрическая схема предлагаемого прссбразователя; на фиг.2 — принципиальHBH электрическая схема логического блока; на фиг.3 — диаграммы, поясняющие его работу; на фиг,4 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя в целом, П рeàáðàçoâàòåë ь содержит трехфазнгяй мостовой выпрямитель, выполненный на диодах 1 — б, вход переменного тока которого подключен к фазным входным выводам, а выход постоянного тока образует первые выходные выводы для подключения основной нагрузки 7, два Однота(THblx выпрямителя 8 и 9, выполненных на разнаполярных тоанзистарах 10--12 и 13-15, Входы однотактных выпрямителей подкл очены к соотВетствующему фазному входному выводу., а выходы — через второй и третий выходные выводы для подключения дополнительных нагрузок 1б и 17 — к нулевому Входному выводу. База каждого транзистора подключена к соответствующему фазному входному вывдду через управляющую цепь, состоящую из последовательно соединенных базового резистора 18 — 23 и фотодиодов

24-29 основных оптапар, каждому из которых соответствует один из двух включенных последовательно и согласно излучающих диодов, абьединенных в группы 30-32.

Группы излучающих диодов 30-32 основных оптопар совместно с группа ли 33 — 35, состоящими из двух Включенных встречно-параллельно фатодиадоВ дополнитeëьныx

1750008 оптопар, излучающие диоды которых образуют группы 36-38, одним выводом подключенные к нулевому входному выводу, э другим — через один из токоограничивающих резисторов 39--41 — к соответствующему фазному входному выводу, а также с тремя дополнительно введенными компарэторами 42 — 44 и тремя элементами ИСКЛ ЮЧАЮЩEЕ ИЛИ 45-47 образуют логический блок, в котором каждая из групп

33-35 фотодиодов одним выводом подключена к заземленному выводу логического блока, а другим — к соответствующим входам компаратора 42-44, При этом группа 33 фотодиодов подключается к первому входу компаратора 42 и к второму входу компаратора 44, группа 34 — к первому входу компарэтора 43 и к второму входу компаратора 42, а группа 35--к первому входу компарэтора 44 и к второму входу компаратора 43. Фотодиоды дополнительных оптопар работают в ре>киме фотоЭДС. С помощью их осуществляется сравнение фазных напря>кений питающей сети, Выход компаратора 42 соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 45 и с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 46, выход компаратора

43 — с первым входом элемента 46 и с BTQрым входом элемента 47, а выход компаратора 44 — с первым входом элемента 47 и с вторым входом элемента 45, Группы 30-32 излучающих диодов основных оптопар одним выводом подключены к заземленному выводу логического блока, а другим — к выходуодного из элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ. Причем к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 45 подключены излучающие диоды группы 30 основных оптопар, фотодиоды 24 и 25 которых установлены в цепях управления транзисторами 10 и 13, связанных с фазой А, к выходу элемента 46 подключены излучающие диоды группы 31, фотодиоды 26 и 27 которых установлены в цепях управления транзисторами 11 и 14, связанных с фазой В, а к выходу элемента

47 — излучающие диоды группы 32. фотодиоды 28 и 29 которых установлены в цепях управления транзисторами 12 и 15, связанных с фазой С.

Сетевой выпрямитель работает следующим образом.

На интервале от 0 до и/6 по условиям коммутации открыты вентили 5 и 4 силового диодного моста (фиг.1). По фазам 8. С и нагрузке 7 протекает ток!д (фиг.4). Выходной сигнал компараторэ 42 (фиг,2), сравнивающего напряжени«фазы А . с напряжением фазы В, соответствует логической единице (фиг,3), так как на указанном интервале напряжение фазы А больше напряжения фазы С. Выходной сигнал компаратора 43, сравнивающего напряжение фазы В с напряжением фазы С, соответствует логическому нулю, так как напряжение фазы

5 В меньше напряжения фэз С. Выходной сигнал компаратора 44, сравнивающего напряжение фазы С с напряжением фазы А, соответствует логической. единице, так как напряжение фазы С больше напря>кения фа10 зы А, При указанном уровне сигналов компараторов, подключенных к входу блока логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, на выходе элемента 45 будет единичный сигнал, а на выходе элемента 46 и 47—

15 нулевые (фиг.3,4). Следовательно, к базовым цепям транзисторов 10 и 13, где установлены фотодиоды 24 и 25 (фиг.1), излучающие диоды которых составляют группу 30 и подключены к выходу элемента

20 45, будет прило>кен положительный потенциал, На этом интервале открыт транзистор

10 дополнительного выпрямителя 8. Транзистор 13 закрыт, так как к эмиттерно-коллекторной цепи этого транзистора

25 приложено напряжение обратной полярности, По фазе А и нагрузке 16 протекает ток ц (фиг.4).

В момент времени, соответствующий и/6, напряжение фазы А становится рав30 ным, а затем больше напря>кения фазы С.

При этом открывается диод 1 и закрывается диод 5 силового диодного моста. Так 4 нагрузки 7 протекает по фазам А и С. На выходах компараторов 42 и 43 сохраняются

35 прежние уровни сигналов, э на выходе компаратора 44 устанавливается значение, соответствующее логическому нулю, что вызывает установку элемента 45 в нулевое состояние, э элемента 47 — в единичное, 40 Следовательно, прекращает излучение светодиоды группы 30 и начинают излучать светодиоды группы 32. Соо гветственно закрывается транзистор 10 и открывается транзистор 12. По фазе С и нагрузке 16

45 протекает ток ц1 (фиг.4).

В момент времени, соответствующий и/3, синусоида напряжения фазы С переходит через 0 в область отрицательных значений. При этом изменится полярность приложенного к транзисторам 12 и 15 на50 пряжения, Закрывается транзистор 12 дополнительного выпрямителя 8 и открывается транзистор 15 дополнительного выпрямителя 9, По фазе С и нагрузке 17 протекает ток id2 (фиг,4), 55 Формирование последующих участков тока 4 дополнительного выпрямителя 8 и тока ig2 дополнительного выпрямителя 9 посредством транзисторов 11, 13 и 14 происходит аналогично.

1750008

В результате ток 1 (фиг.4), потребляемый преобразователем из сети, равный сумме токов 1, 41 и 1ж, будет иметь практически синусоидал ьную форму.

Таким образом, функциональные воэ- 5 можности предлагаемого устройства и известного идентичны, в то время как его массогабаритные показатели лучше, чем массогабаритные показатели известного устройства управления. 10

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель, вход переменного тока которого подключен к 15 фазным входным выводам, выход постоянного тока образует первые выходные выво ды, два однотактных выпрямителя на разнополярных транзисторах, входы которых подключены к каждому фазному вход- 20 ному выводу, а выходы через второй и третий выходные выводы — к нулевому входному выводу, причем база каждого транзистора подключена к соответствующему фаз ому выводу через управляющую цепь, 25 состоящую из последовательно соединенных базового резистора и фотодиода одной из шести основных оптопар, а также шесть дополнительных оптопар, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения массогаба- 30 ритных показателей, трехфазный мостовой выпрямитель выполнен на неуправляемых вентилях, излучающие диоды шести дополнительных оптопар соединены в три встреч но-параллельно включенные по два диода группы, каждая из которых одним выводом подключена к нулевому входному выводу, а другим — через токоограничивающий резистор — к соответствующему фаэному входному выводу, излучающие диоды основных оптопар, совместно с фотодиодами дополнительных оптопар, тремя дополнительно введенными компараторами и тремя элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ образуют логический блок, в котором фотодиоды дополнительных оптопар соединены в три встречно-параллельно включенные по два диода группы. каждая иэ которых одним выводом подключена к заземленному выводу логического блока, а другим к соответствующим входам компаратора, при этом и-я группа фотодиодов соединена с первым входом п-ro компаратора и с вторым входом и-го компаратора, выход и-го компаратора соединен с первым входом и-ro элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с вторым входом k-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, где m = и

+ 2, k = n + 16 причем и, m u k изменяются циклически от 1 до 3, а излучающие диоды основных оптопар соединены в три последовательно-согласно включенные Ilo два диода группы, каждая из которых одним выводом подключена к заземленному выводу логического блока, а другим к выходу одного из элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, 4

1750003 се оег

+hге сдсегр у" его. ф

Составитель Н,Суртаев

Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор О.Ципле

Редактор Е,Папп

Производственно-издвтелвский комоинат Пвя тгент", г. Ужгород. ул.Гвгэринв. 101

Заказ 2602 Тги раук Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5