Преобразователь с дозированной передачей энергии и питанием от сети переменного тока

Изобретение относится к специальным электротехнологическим установкам с полупроводниковыми преобразователями, которые позволяют повысить эффективность соответствующих электротехнологий и обеспечить электросбережение. При этом важно обеспечить технический результат - повышенную функциональность преобразователя при высоких энергетических показателях. Предлагаемый преобразователь обеспечивает непосредственное преобразование электроэнергии питающей сети с возможностью подключения нагрузки к выходам постоянного и переменного тока, либо к обоим выходам. Предлагаемый преобразователь может быть эффективно использован в системе электронагрева и электротермии, в гальванотехнологии и, в частности, для регенеративного заряда химических аккумуляторов. Возможно и другое его применение, например для уничтожения сорняков контактным способом, электроискровой обработки материалов и т.д. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к гальванотехнике, электронагреву, а так же для зарядки - тренировки и восстановления от сульфатации аккумуляторных батарей.

Известен преобразователь, предназначенный для заряда АКБ униполярными импульсами тока с частотой следования, равной удвоенной частоте в питающей сети. Особенностями установки являются отсутствие крупногабаритного дорогостоящего силового трансформатора, простота и надежность (описан в учебном пособии Л.П.Шичков, В.Б.Людин «Электротехнологические установки заряда аккумуляторов», 2003, 54 с. и Л.П.Шичков, К.И.Тюхтин, А.Н.Струков «Выпрямитель для регенеративного заряда аккумуляторов», МЭСХ, 2009, №7 - 25 с.). Недостатками преобразователя являются: выход только на нагрузку постоянного тока, непосредственная коммутация цепей накопительных конденсаторов и отсутствие индикации работы системы управления силовым тиристором.

Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей электропреобразователя и повышении его надежности.

Преобразователь с дозированной передачей энергии и питанием от сети переменного тока (фиг.1), содержащий блок 11 накопительных конденсаторов 1, одна обкладка которого соединена с катодом входного диода 2, подключенного анодом к первой клемме сети, а второй вывод входного диода 2 - к аноду тиристора 5, управляемого с синхронизирующей от сети системой фазового управления 6, состоящей из понижающего импульсного трансформатора 12 с ограничительными резисторами 13, 14 в первичной и вторичной его цепях, причем во вторичную цепь включены в прямом и обратном направления диоды 15, 16 системы однополупериодного выпрямления, причем анод тиристора 5 соединен с катодом входного диода 2, а катод тиристора 5 является первым выходом нагрузки постоянного тока, а второй выход образован точкой соединения второй клеммы сети с анодом диода 3.

При положительной полуволне сетевого напряжения батарея дозирующих конденсаторов 1 заряжается током по цепи: диод 2, тиристор 8 при включенном контакте 9 ограничительного резистора 10 тиристора 8, батарея конденсаторов 1, диод 4, плюсовой вывод нагрузки, диод 3. При этом за счет отсутствия напряжения управления тиристор 5 цепи разряда закрыт. При отрицательной полуволне сетевого напряжения батарея дозирующих конденсаторов 1 за счет диода 2 отключается от питающей сети переменного тока и за счет открытия управляющим напряжением тиристора 5 разряжается по цепи: диод 7, тиристор 5, плюсовой вывод нагрузки и диод 3. Затем процесс заряда - разряда дозирующих конденсаторов повторяется. При этом через нагрузку протекает постоянный ток, неизменный для данного сопротивления нагрузки, сила которого устанавливается суммарной емкостью дозирующих конденсаторов 1. Резисторы 13,14 в системе фазового управления трансформатора 12 ограничивают до необходимого значения мощность сигнала управления тиристором 5. Диоды 15, 16 в системе фазового управления исключают подмагничивание трансформатора 12 постоянным током и тем самым исключают завышение его мощности, а диод 16 обеспечивает управление тиристором 5 только в моменты его открытия, что ведет к снижению потерь мощности на его управляющем переходе и соответственно к снижению его нагрева.

Рассматриваемый выпрямитель с дозированной передачей энергии, по существу, функционирования является источником, который при определенных параметрах дозирующей батареи конденсаторов и параметров электрической цепи нагрузки обеспечивает практически неизменный ток нагрузки. То есть, является источником тока и обеспечивает постоянство тока нагрузки. Это иллюстрируют временные диаграммы тока и напряжения фиг.2. В течение положительного голупериода Т/2 сетевого напряжения батарея дозирующих конденсаторов заряжается током i, протекающим через диод 2 и нагрузку. При этом ток заряда i батареи к концу полупериода Т/2 спадает до нуля ранее напряжения u на угол φ, и тем самым исключается возможность «прорыва» преобразователя сетевым напряжением при включении тиристора 5 (фиг.2). При отрицательном полупериоде Т/2 сетевого напряжения за счет открытия тиристора 5 батарея конденсаторов разряжается на нагрузку током i в течение интервала времени 4τ<Т/2, так как длительность ее заряда была менее Т/2, и тем самым тиристор 5 надежно закрывается перед очередным зарядом конденсаторной батареи через диод 2 и нагрузку.

1. Электропреобразователь с дозированной передачей энергии, содержащий блок накопительных конденсаторов, одна обкладка которого соединена с катодом входного диода, подключенного анодом к первой клемме сети, катод входного диода подключен к аноду тиристора, катод которого является первым выходом нагрузки постоянного тока, управляемого синхронизирующей от сети системой фазового управления, состоящей из импульсного трансформатора, во вторичную цепь которого включены в прямом и обратном направлении диоды (15), (16) системы однополупериодного выпрямления, второй вывод нагрузки постоянного тока образован точкой соединения второй клеммой сети с анодом диода (3), через который осуществляется разряд блока накопительных конденсаторов при отрицательной полуволне сетевого напряжения, кроме того, диод (4), включенный между батареей конденсаторов и плюсовым выводом нагрузки, отличающийся тем, что образован второй дополнительный вывод нагрузки переменного тока, одна клемма которого является точкой соединения входного диода с анодом тиристора, а другая образована общим соединением выводов накопительных конденсаторов.

2. Электропреобразователь по п.1, отличающийся тем, что каждый накопительный конденсатор коммутируется посредством диодно-тиристорного коммутатора, выполненного путем встречно-параллельного соединения диода и тиристора, причем тиристор управляется от вывода анода по цепи: выключатель управления - ограничительный резистор - управляющий электрод тиристора, катод которого соединен со свободной клеммой накопительного конденсатора и анодом встречно-параллельного включенного диода.

3. Электропреобразователь по п.1 или 2, отличающийся тем, что в системе импульсного фазового управления (СИФУ) (6) обратный диод выполнен светодиодом (16).