Способ формирования постоянного напряжения

 

Использование: изобретение может быть использовано в системах вторичного электропитания, электропривода , электросварки и других устройств , потребляющих электроэнергию от промышленной сети. Сущность изобретения: способ состоит в том, что на силовой транзистор 3 повышающего одноконтактного преобразователя подают импульсы управления, широтномодулированные по синусоидальному закону. При этом на выходе преобразователя формируется постоянное напряжение , несколько превышающее амплитуду сетевого напряжения. Это позволяет снизить величину тока, проходящего через конденсатор 5 преобразователя , уменьшить габариты, массу и .стойкость силовых конденсаторов. 2 ил. 1Л С

СО 03 СОВЕТСКЛХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПЧБЛИК (st)s Н 02 М 7/217

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ llATEI ITHQc

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4927974/07 . (22) 08.01.91 (46) 23.11.92.Бюл. N 43 (71) Агрегатное конструкторское бюро "Якорь" (72) В. С. Моин, Л. А. Ль|сенко и И.A.Pîéòoâè÷ (56) Бас А.А. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. — N.: Радио и связь, 1987, с.30, рис.2.6, Авторское свидетельство СССР

II 1365302, кл. Н 02 И 7/155, 1986.

Патент СНА Г 4683529, кл. Н 02 М 7/217, 1987.. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО . НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: изобретение моПредлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, электропривода, электросварки и других устройствах, потребляющих электроэнергию от промышленной сети.

Известные сетевые выпрямители обычно выполняются с емкостным выходным фильтром.

В таких выпрямителях ток, потребляемый из сети во время заряда конденсатора Фильтра, имеет длительность менее 20 длительности полупериода (определяется внутренним соп„, SU „„1777218 Al жет быть использовано в системах вторичного электропитания, электропривода, электросварки и других устройств, потребляющих электроэнергию от промышленной сети. Сущность изобретения: способ состоит в том, что на силовой транзистор 3 повышающего одноконтактного преобразователя подают импульсы управления, широтномодулированные по синусоидальному закону. При этом на выходе преобразовятеля Формируется постоянное напряжение, несколько превышающее амплитуду сетевого напряжения. Это позволяет снизить величину тока, проходящего через конденсатор 5 преобразователя, уменьшить габариты, массу и, стойкость силовых конденсаторов.

: 2 ил. ротивлением источника литания), соответственно, большую амплитуду.

Остальное время полупериодайроисходит разряд конденсатора на нагрузку.

Поэтому его емкость должна быть достаточно большой (2-3 тыс.мкф на 1 кВт), В таких выпрямителях для ограничения амплитуды зарядного тока конденсатора фильтра применяется узел ограничения тока в виде пускового резистора, шунтированного тиристором, автоматически открывающимся по окончании пуска. Это приводит к усложнению устройства и к снижению

его КПД, !

I з 4

l ъ !

1 ! )>

1777218

Известны сетевые выпрямители с ограниченным пусковым током, в которых входное напряжение трехфазной сети выпрямляют и повышают до постоянного уровня с помощью повышающего однотактного ключевого преобразователя, на управляющий ключ которого подают широтно-модулированные импульсы управления повышенной частоты. 10

Данный преобразователь имеет ограниченное применение, т.к, трехфазная входная сеть 220/380 S используется только для мощных потребителей (свыше 2 кВа).

Наиболее близким к предлагаемому является способ при котором выпрямляют и повышают входное напряжения, но питание осуществляют от однофазной сети, а импульсы управления силовым ключом моделируют по ширине на повышенной частоте в функции of. У „ — 8 „, где U „, i - входные напряжения и ток, о и P - постоянные коэффициенты.

Недостаток известного способа (3) выбранного за прототип, состоит в том, что проходящий через выходной конденсатор фильтра ток имеет синусоидальную форму с удвоенной частотой д сети и амплитудой, равной току нагрузки.

Вследствие этого емкость конденсатора составляет для сети 220 В;

50 Гц примерно 1000 мкф/кВт, а его масса 0,8 кг/кВт (для К50-27, К5032). Поскольку остальные элементы, повышающего преобразователя работают на повь1шенной частоте (10-20 кГц), их масса существенно меньше. Следова- 4О тельно и габариты и масса устройства в целом определяются в основном конденсаторами.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов.

Эта цель достигается тем, что в способе. формирования постоянного напряжения, при котором исходное переменное напряжение с частотой сети f выпрямляют и повышают до постоянного уровня U„, прввь.шающего амплитуду входного напряжения 0„,, с помощью однотактного повышающего преобразователя, на силовой ключ которого подают широтно-модулированные импульсы управления повышенной частоты, 55

f, йри этом длительность импульсов управления tz модулируют в функции

0 .,л

t = (1 — -- sin 2 и f t/f. в каждом и UH c полупериоде исходного напряжения.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит входной мостовой выпрямитель 1, на выходе которого включен однотактный повышающий преобразователь, состоящий из дросселя 2, силового транзистора 3, диода 4, конденсатора 5 и блока уп:равления 6.

Блок управлвния 6 состоит из предусилителя 7, управляемого компаратором 8. К одному входу компаратора 8 подключен выход входного делителя напряжения 9, а к другому входу подключен выход генератора пилообразных напряжений 10. Генератор 10 управляется усиленным разностным сигналом с выхода измерительного органа напряжения 11, один вход которого соединен через выходной делитель 12 с цепью нагрузки 13, а к другому входу подключен элемент опорного напряжения 14.

Процесс формирования постоянного напряжения происходит следующим образом.

Выпрямленное входным выпрямителем 1 (фиг.1) полусинусоидальное сетевое напряжение U >z (фиг.2а),поделенное делителем напряжения 9, сравнивается с пилообразным напряжением с помощью компаратора 8.

Генератор пилообразного напряжения 10 работает на повышенной частоте f (несколько кГц). В результате сравнения сигналов Us„è U4 на выходе компаратора 8 формируются широтно-модулируемые импульсы повышенной частоты, причем модуляция выполнена по закону

Ur . л

t = (1- — — sin2 и f t)/f

4 и где U — напряжение, пропорциональное амплитуде сетевого напряжения. т.е. U = KU

U< — напряжение, пропорциональное выходному напряжению

2 н .АК т причем должно быть U p U ;

5 17772

К,К,K > - коэффициенты пропорциональ- . ности, Амплитуда пилообразного напряжения U и либо -поддерживается стабильной, либо корректируется посредством измерительного органа 11 в зависимости от заданного с помощью элемента опорного напряжения 14 уровня.

Вследствие этого глубина модуляции автоматически регулируется, поддерживая стабильным выходное напряжение на заданном уровне. Это объясняется тем, что коэффициент передачи по напряжению повышающего преобразователя 15.

1 ч ьых вх 1-у

18 6

Ток конденсатора 5 определяется переменной составляющей выходного напряжения (заштриховано на фиг.2в).

В прототипе ток конденсатора фильтра в 6-8 раз больше (показан на фиг.2,в пунктиром).

Поэтому при предложенном способе уменьшены в 6-7 раз габариты, масса и стоимость силовых конденсаторов.

Если в нагрузке допустимы кратковременные (до 104 длительности периода) снижения напряжения, напри мер,-.для сварочного выпрямителя,то конденсатор 5 выбирается из расчета сглаживания пульсации только частоты

f и его емкость выбирается еще на порядок меньшей.

20 где = t f — относительная длии тельность открытого состояния силового транзистора.

Следовательно, при указанном законе формирования tц с учетом того, что

U<> U sin 2»

30 получим, что

35 1Î в каждом полупериоде исходного напря- " жения.

К2 F3

U = — — -- U = KU

Вых К м Ф»

4 где К - постоянный коэффициент, определяющий глубину иодуляции.

Диаграмма И Вы„ показана на фиг.2в.

В начале и конце полупериода напряжение УВы» снижается до нуля так как при ) близких к единице имеется значение Кч м „,, равное примерно

3-5, в зависимости от добротности дросселя 2.

Формула изобретения

Способ формирования постоянного напряжения, при котором исходное переменное напряжение с частотой сети f выпрямляют и повышают до постоянного уровня U„,ïðåâûøàþùåãî амплитуду исходного напряжения У„„с помощью однотактного повышающего пре" образователя, йа силовой ключ которого подают широтно-модулированные импульсы управления повышенной частоты и, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, длительность импульсов управления а модулируют по закону

t = (1 — --- sin 2 и f t)/f

U . л

И п„С

1 7 /7218

Составитель Л.Лысенко

Редактор Т.Иванова Техред И,Иоргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 4126 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðoä, ул. Гагарина,)01