Сетевой выпрямитель

 

Использование1 в качестве источника вторичного питания. Сущность изобретения: устройство содержит трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах 1-6, входом соединенный с фазами А, В, С питающей сети, а выходом - с нагрузкой 7. Между каждой фазой и нулем питающей сети включены два однотактных выпрямителя, выполненных на разнополярных транзисторах 8-10 и 11-13, базы которых через управляющие цепи. состоящие из последовательно соединенных резисторов 14-19 и соответствующих фотодиодов оптоцц мг ю.. 1 Ь5 пар 20-25, подключены к соответствующим фазам питающей сети. Излучающие диоды оптопар подключены к выходу логического устройства на RS-триггерг х 32-37 через токоограничивающие резисторы 26-31. Входы логического устройства через согласующие резисторы 38-43 соединены с соответствующими выходами системы управления тиристорами 1-6, включающей в выходном каскаде импульсный трансформатор с дополнительными обмотками, таким образом, что выход системы управления, подключенный к управляющему электроду n-го тиристора, соединен с R- входом n-го триггера и с S-входом т-го триггера (тип изменяются циклически От одного до шести, причем ). Такое выполнение устройства, обеспечивая потребление практически синусоидального тока, позволяет использовать минимальное количество оптоэлектронных приборов и исключить трансформаторы тока в схеме управления транзисторами однотактных выпрямителей. 2 ил. 51 + Ё сл sl о сл 00

СО!ОЗ СОБГ СКИХ

СО! (ИДЛИСТИ !ЕСКИХ ! l: СПЧБЛИК

„„SU „„1757058 А1

s Н 02 М 7/155

ГОСУДЛ Р СТ В Г !-!НЬ! Й КОМИТЕТ

l1l3 И 3<. .БРЕТ! НИЯМ И OTKPblTNSIM

ПРИ ГК!!Т СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Я

IQ

1)о

В

С

2 (21) 4821264/07 .:::- :.: - пар 20-25, подключены к соответствующим (22) 14,03.90 ... ;:.:- . -. . :.::.: фазам питающей сети. Излучающие диады (4б) 23.08.92. Бюл. ¹ 31 . : .:..: -..- . оптопар подключены к выходу логическага (72) В.В, Савиных, H.À, Сийгаевский и Н,A;. - устройства íà RS-триггер::.v 32-37через таСуртаев -:..: .: - .:-=;-- - .: -:-:-:..::-: : коограничивающие резисторы 26 — 31. Вха(5б) Заявка ФРГ № 3445501, кл, Н 02 М 1/15. .-ды логического устройства через

1986.::, - - - -:,:,- .: ". . -::;:: -" . :": согласующие резйсторы 38-43 соединены с

Авторск ое сви детельство СССР N -:: соответствующими выходами Системы уп1543516, кл, Н 02 М7/155, 1988.: - . .-::.:--:.: равления тиристарами 1-6; включавщей в выходном каСкаде импульсный трансфор(54) СЕТЕВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ.:, ::;...,; .. "матор с дополнительными обмотками, та(57) Исйользование: в качестве источйика ким образам;. что выход системы втаричнога питания, СуоИ!ость" изобрете-: - управления, подключенный к управляющения устройства содержит трехфазный мос-: му электроду и-го тиристора; соединен с R тавой выпрямитель на тйристорах 1-6, входом и-ro триггера и с S-входом m-го входам соединенный с фазами-А, В, С пита-" триггера (m и и изменяются циклически or ющей сети, а выходам - с-нагрузкой 7. Меж- - одного до шести, причем:m.=i!+4). Такое выду каждой фазой и нулем питающей сети: полнение устройСтва, обеспечивая потреб-. включены два одйотактных выпрямителя,- Тление практически синусоидального тока, выполненных на разнаполярных транзиста- - - позволяет использовать мйнимальйое колир,", 8-10 и 11 — 13, базы которых через управ- ." чество оптоэлектронных приборов и исклюляк.щие цепи, "- состоящие из.:., чить трансформаторы тока в схеме последовательно соединенных резисторов : управления транзйСторами аднотактных

14-19 и соответствующих фотадйодов опта- ., выпрямителей. 2 ил.

Ц P$

1757058

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 трансформаторов 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 по мощью регулятора параллельного типа, вы.полненного на силовом транзисторе, подключенном между точкой соединения сглаживающего реактора с диодом и нулевой шиной. Управление силовым транзистором осуществляется с помощью широтно-импульсного модулятора по сигналу рассогласования, получаемого при сравнении выходного напряжения и напряжения вторичной обмотки трансформатора тока с опорным сигналом, Однако несмотря на то, что такое уст.::ройство позволяет регулировать напряже. ние на,стороне постоянного тока, его энергетические и массогабаритные показа тели остаются низкими.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сетевой вып рям ите ль, содержащий т р е хфазный тиристорный мост и двэ однотактных выпря мйтеля, Входы тиристорного моста подключены к фазам сети, а выходы — к нагрузке, Управление мостом осуществляется посредством любой из известных систем управления, неизменным составным элементоу выходного каскада каждой из них является импульсный трансформатор, обеспечивающий гальваническую развязку системы управления и силовой схемы. Каждый из однотактных выпрямителей выполнен на разнополярных транзисторах и входами соединен с фазными входными выводами, а пара выходов, один из которых образован балластным сопротивлением, включенным последовательно к общей точке соединения эмиттеров транзисторов, а второй — входным выводом для подключения нуля питающей сети, являются выводами для подключения дополнительной нагрузки, при этом базы каждОго из транзисторов однотактных выпрямителей подключены к соответствующему фазному входному выводу через цепи управления, состоящие из последовательно сбединенных базового г.опротивления 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, причем свободный вывод цепи управления, образованный резистором, является соответствующим входом однотактного выпрямителя.

Известный выпрямитель при постоянной нагрузке силового тиристорного моста имеет лучшее значение коэффициента мощности; чем указанное устройство, Однако наличие в схеме трансформаторов тока и большого количества оптоэлектронных элементов отрицательно влияет на массогабаритные показатели, стоимость и надежность устройства управления транзисторами oi" нотактных выпрямителей. К тому же кажды л трансформатор тока, находящийся под импульсным током, является источником электромагнитных помех.

Цель изобретения — уменьшение массогабаритных показателей.

Каждый свободный вывод цепи управления соответствующим транзистором од20

25 соответствующим фотодиодом, соединен с базой соответствующего транзистора, а светодиод каждой из этих оптопар соединен через токоограничивающий резистор с со35 ответствующим выходом дополнительно введенного логического устройства, состоящего из шести RS-триггеров, входы которого через согласующие резисторы соединены с соответствующими выходами системы управления тиристорного моста таким обра40 зом, что выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора катодной группы моста, связанного с фазой

А, через дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с R-входом первого триггера и S-входом пятого триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора анодной группы моста, связанного с фазой А через дополнительную обмотку импульсного трансформатора, соединен с R-входом второго триггера и S-входом шестого триггера. выходной каскад сиСтемы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора катодной группы моста, связанного с фазой В, через дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с R-Bõîäoì третьего

30 нотактного выпрямителя, образованный

1757058 триггера и S-входом первого триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора анодной группы моста, связанного с фазой В, через дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с R-входом четвертого триггера и с S-входом второго триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управ10 ляющий электрод тиристора катодной группы моста, связанного с фазой С, через дополнительную обмотку импульсного трансформатора соедИнен с R-входом пято го триггера и S-входом третьего триггера, выходной каскад системы управленим, фор15 мирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора анодной группы моста, связанного с фазой С, через дополнительную обмотку импульсного трансфор- 20 матора соединен с R-входом шестого триггера и c S-входом четвертого триггера.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема сетевого выпрямителя; на фиг, 2 -- временнь1е диаграммы, 25 поясняющие его работу.

Сетевой выпрямитель содержит трех- фэзный мостовой выпрямитель, собранный на тиристорах 1-6, выходы которого подключены к основной нагрузке 7, а входы — к

30 фазам сети. Между каждой фазой и нулем сети включены два однотактных выпрямителя, выполненных на разнополярных трэнзйсторах 8-10 и 11-13, базы каждого из которых подключены к одноименным фазам 35 сети через управляющие цепи, состоящие из последовательно соединенных одного из сопротивлений 14--19 и соответствующего фотодиода оптопар 20-25. Излучающие ди оды указанных оптопар подключены к Bblxo

40 ду логического устройства через токоограничивающие резисторы 26-31. В качестве логического устройства используются RS-триггеры 32 — 37, Входными сигналами логического уст- 45 ройства являются импульсы управлений тиристорами силового моста, поступающие на его вход через согласующие резисторы 3843. Основное назначение логического устройства состоит в том, чтобы преобразовать кратковременные импульсы управления тиристорами в широтно-импульсные сигналы

50 управления излучающими диодами оптопар нотактных выпрямителей. Часть схемы, состоящая из транзисторов 44 и 45, балластных сопротивлений 46, 47 и устройств 48 и 49 управления. представляет собой, как и в известном устройстве, комдля обеспечения необходимого алгоритма работы транзисторов дополнительных од- 55 пенсационный стабилизатор непрерывного действия, осуществляющий стабилизацию напряжения на дополнительных нагрузках

50 и 51 соответственно, Система 52 управления тиристорами основного выйрямителя может быть построена по любому из существующих принципов, например многокайальная синхронная система с вертикалъным управленйем. При этом сигналы для управления логическим устройством снимаются с дополнительной обмотки импульсного трансформатора, установленного в выходном каскаде соответствующего канала управления тиристорэми.

Сетевой выпрямитель работает следующим образом.

В соответствии с диаграммой входного напряжения выпрямителя" 0» и алгоритмом работы системы 52 управления на интерва- ле от 0 до ж tl TQK осйовной нагрузки протекает через тиристоры 4 и 5 тиристорного выпрямителя (фиг. 2, 4). Триггеры 32 — 34 и 37 находятся в единичном состоянии (фиг, 2, 0выхз2, 0выix33, 0выхз4, Uiex 37). а триггеры 35 и 36 — в нулевом (фиг. 2, 0вых 35 0выхзб).

Открыт транзистор 8 дополнительного выпрямителя, Через нето протекает ток id). (фиг. 2).

В момент жtt система 52 управления тиристорного выпрямителя подает импульс на открытие тиристора 1 (фиг. 2, 0улр), При этом открывается тирйстОр 1 и закрывается тиристор 5. Одновременно имйульс управления поступает на R-вход триггера 32, устанавливая его в нулевое состояние (фиг, 2, 0выхз2), и íà S-вход триггера 36, переводя его в единичное состояние (фиг. 2, 0выхзб).

При этом оптопара 20, подключенная к выходу RS-триггера 32, обеспечивает закрытие транзистора 8, а оптопара 24 — открытие транзистора 10 дополнительного выпрямителя, Через транзистор 10 дополнительного выпрямителя протекает ток idt (фиг. 2).

В момент ci).tz синусоида напряжения фазы С переходит через нуль в область отрицательных значений (фиг. 2). Соответственно, изменяется полярйость напряжения, приложенного к эмиттерно-коллекторным цепям транзисторов 10 и 13, При этом закрывается транзистор 10 и открывается транзистор 13. Через транзистор 13 дополнительного выпрямителя протекает ток ig2 (фиг. 2).

В момент в tg система управления формирует очередной сигнал на включение тиристора б. B схеме силового тиристорного .моста происходйт открытие тиристора б и закрытие тиристорэ 4. При этом сигнал уп1757058 равления поступает íà R-вход триггера 37 и

S-вход триггера 35. Триггер 37 устанавлива, ется в нулевое состояние (фиг. 2, 0рыхз7), а триггер 35 — в единичное (фиг. 2, Ugyy3$). При этом закрывается транзистор 13 и открыва ется транзистор 12.

В момент Nt4 синусоида напряжения фазы В переходит через нуль в область положительных значений. При этом закрывается транзистор 12 и открывается транзистор 9. Далее указанные процессы повторяются (фиг. 2). В результате каждый из транзисторов дополнительйых однотактных вййрямителей йодключается к Сети на тех ийтервэлах, в течение которых силовой тиристорный выпрямитель не потребляет ток из соответствующей фазы сети. Таким образом, суммарный ток 1с, потребляемый преобразователем при постоянной нагруз. ке, имеет практически синусоидальную форму (фиг. 2).

Предлагаемый сетевой выпрямитель обладает идентичными функциональными возможностями по сравнению с известным, в то время как его устройство управления однотактным выпрямителем, а следовательно, и сам сетевой выпрямитель имеют лучшие массогабаритные показатели и меньшую стоимость, Формула изобретения

Сетевой выпрямитель, содержащий силовой трехфазный управляемый посредством системы управления, имеющей в составе выходнОго каскада импульсный трансформатор, тиристорный мост, входы которого подключены к фазным входным выводам для подключейия соответствующих фаз А, В, С трехфазной сети с нулевым проводом, а выходы — к выходным выводам для подключения основной нагрузки, два трехфазных однотактных выпрямителя на разнополярных транзисторах, каждый из которых входами соединен с фазными входными выводами, а пара вцходов, один из которых образован балластным сопротивлением, подключенным последовательно к общей точке соединения эмиттеров транзисторов, а второй - входным выводом для подключения нулевого провода питающей сети, являются выводами для подключения дополнительной нагрузки, при этом базы каждого из транзисторов однотактных выпрямителей подключены к соответствующему фазному входному выводу через управляющие цепи, включающие базовое сопротивление и фотодиод. одной из оптопар, соединенные последовательно, причем свободный вывод цепи управления, обра10

15 ния на управляющий электрод тиристора

30 анодной групйы моста, соединенного с фа35 ненного с фазой В, через третью дополнительную обмотку импульсного

40 трансформатора соединен с R-входом третьего RS-триггера и S-входом первого

RS-триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора

45 ра и с S-exopoM второго RS-триггера, выход50 ной каскад системы управления, 55

25 зованный резистором, является соответствующим входом однотактного выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массогабаритных показателей, импульсный трансформатор снабжен дополнительными обмотками, каждый свободный вывод цепи управления соответствующим транзистором однотактного выпрямителя, образованный соответствующим фотодиодом, соединен с базой соответствующего транзистора, а светодиод каждой из оптопар соединен через дополнительно введенный токоограничивающий резистор с соответствующим выходом дополнительно введенного логического устройства, состоящего из шести RS-триггеров, входы которого через дополнительно введенные согласующие резисторы соединены с соответствующими выходами системы управления тиристорного-моста так, что выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора катодной группы моста, соединенного с фазой

А, через первую дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с Rвходом первого RS-триггера и S-входом пятого RS-триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управлезой А через вторую дополнительную обмотку импульсного трансформатора, соединен с R-входом второго РЯ-триггера и S-входом шестого RS-триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал yr,равления на управляющий электрод тиристора катодной группы моста, соедианодной группы моста. соединенного с фазой В, через четвертую дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с R-входом четвертого RS-триггеформирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора катодной группы моста. соединенного с фазой С, через пятую дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с R-входом пятого RS-триггера и S-входом третьего

RS-триггера. выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора анодной группы моста, соединенного с фа1757058

10 ЬвлЗ

Ес,, L

Составитель Н.Суртаев

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор О.Кравцова

Редактор И.Шулла

Заказ 3097 . Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

9 зой С, через.шестую дополнительную об- нен с R-входом шестого RS-триггера и с Sмотку импульсного трансформатора соеди- входом четвертого RS-триггера..