Устройство источника питания постоянного тока

Авторы патента:


Устройство источника питания постоянного тока
Устройство источника питания постоянного тока
Устройство источника питания постоянного тока
Устройство источника питания постоянного тока
Устройство источника питания постоянного тока
Устройство источника питания постоянного тока

 


Владельцы патента RU 2437204:

ТОСИБА КЭРРИЕР КОРПОРЕЙШН (JP)

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение количества теплоты, выделяемого выпрямительной схемой. Первая выпрямительная схема и вторая выпрямительная схема подключены к промышленному источнику питания переменного тока через дроссель. Нагрузка подключена между выходной клеммой на положительной стороне первой выпрямительной схемы и выходной клеммой на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы. При положительном уровне напряжения промышленного источника питания переменного тока ток протекает по контуру, проходящему по одному из диодов первой выпрямительной схемы и одному из диодов второй выпрямительной схемы. Когда напряжение источника питания находится на отрицательном уровне, ток также протекает по контуру, проходящему по одному из диодов первой выпрямительной схемы и одному из диодов второй выпрямительной схемы. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству источника питания постоянного тока, которое повышает коэффициент мощности источника питания.

Предшествующий уровень техники

Известны устройства источника питания постоянного тока, в которых выпрямительная схема подключена к источнику питания переменного тока через дроссель (см., например, японский патент №3570835). В таком устройстве источника питания постоянного тока короткозамкнутый контур для источника питания переменного тока формируется дросселем только в течение короткого времени после того, как напряжение источника питания переменного тока пройдет точку пересечения нуля, что повышает коэффициент мощности источника питания.

Краткое изложение существа изобретения

Вышеупомянутая выпрямительная схема имеет четыре диода, соединенных по мостовой схеме, и осуществляет двухполупериодное выпрямление напряжения источника питания переменного тока. В этой выпрямительной схеме ток протекает через два диода в то время, когда промышленный источник питания переменного тока остается на положительном уровне, и протекает через другие два диода в то время, когда промышленный источник питания переменного тока остается на отрицательном уровне.

Когда ток одновременно протекает через два из диодов выпрямительной схемы, количество теплоты, выделяемое выпрямительной схемой, возрастает. Поэтому для выпрямительной схемы требуется средство рассеивания большого количества теплоты. Однако если предусмотрено средство рассеивания большого количества теплоты, устройство источника питания постоянного тока будет больше, и его стоимость будет увеличиваться.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства источника питания постоянного тока, в котором количество теплоты, выделяемое выпрямительной схемой, можно снизить, и, таким образом, уменьшить размер средства рассеивания тепла или исключить средство рассеивания тепла из выпрямительной схемы.

Устройство источника питания постоянного тока согласно изобретению включает в себя

дроссель;

первую выпрямительную схему, имеющую пару входных клемм для подключения к источнику питания переменного тока через дроссель, множество диодов, предназначенных для выпрямления напряжения, подаваемого на входные клеммы, и пару выходных клемм, предназначенных для вывода напряжения, выпрямленного диодами, причем одна из выходных клемм предназначена для подключения к одному концу нагрузки;

вторую выпрямительную схему, имеющую пару входных клемм для подключения к источнику питания переменного тока через дроссель, множество диодов, предназначенных для выпрямления напряжения, подаваемого на входные клеммы, и пару выходных клемм, предназначенных для вывода напряжения, выпрямленного диодами, причем одна из выходных клемм предназначена для подключения к другому концу нагрузки;

переключающий элемент, предназначенный для образования короткозамкнутого контура для источника питания переменного тока, совместно с дросселем, одним из диодов первой выпрямительной схемы и диодов второй выпрямительной схемы; и

блок управления, сконфигурированный для включения переключающего элемента в течение короткого времени после того, как напряжение источника питания переменного тока пройдет точку пересечения нуля, тем самым, образуя короткозамкнутый контур; и

при этом нагрузка подключена между выходной клеммой на положительной стороне первой выпрямительной схемы и выходной клеммой на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает блок-схему, демонстрирующую конфигурацию первого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 изображает блок-схему, демонстрирующую конфигурацию второго варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 изображает блок-схему, демонстрирующую конфигурацию третьего варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 изображает блок-схему, демонстрирующую конфигурацию четвертого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 изображает блок-схему, демонстрирующую конфигурацию пятого варианта осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6 изображает блок-схему, демонстрирующую конфигурацию шестого варианта осуществления настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Первый вариант осуществления

Опишем первый вариант осуществления этого изобретения.

Согласно фиг.1 пара входных клемм 13a и 13b первой выпрямительной схемы 13 подключена к промышленному источнику 11 питания переменного тока через дроссель 12. Первая выпрямительная схема 13 имеет пару входных клемм 13a и 13b, четыре диода D1, D2, D3 и D4, соединенные по мостовой схеме, для достижения двухполупериодного выпрямления, выходную клемму 13c на положительной стороне и выходную клемму 13d на отрицательной стороне. Первая выпрямительная схема 13 выпрямляет напряжение переменного тока, поступающее на входные клеммы 13a и 13b, и выводит выпрямленное, таким образом, напряжение через выходные клеммы 13c и 13d.

Пара входных клемм 16a и 16b второй выпрямительной схемы 16 подключена к промышленному источнику питания переменного тока 11 через дроссель 12. Вторая выпрямительная схема 16 имеет пару входных клемм 16a и 16b, четыре диода D1, D2, D3 и D4, соединенные по мостовой схеме, для достижения двухполупериодного выпрямления, выходную клемму 16c на положительной стороне и выходную клемму 16d на отрицательной стороне. Вторая выпрямительная схема 16 выпрямляет напряжение переменного тока, поступающее на входные клеммы 16a и 16b, и выводит выпрямленное, таким образом, напряжение через выходные клеммы 16c и 16d.

Между выходной клеммой 13c на положительной стороне первой выпрямительной схемы 13 и выходной клеммой 16d на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы 16 подключены сглаживающий конденсатор 14 и нагрузка 15.

Пока напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока остается на положительном уровне ток протекает через сглаживающий конденсатор 14 и нагрузку 15 по контуру, образованному одним концом промышленного источника 11 питания переменного тока, дросселем 12, одной входной клеммой 13a первой выпрямительной схемы 13, диодом D1 первой выпрямительной схемы 13 и выходной клеммой 13c на положительной стороне первой выпрямительной схемы 13. Пройдя через сглаживающий конденсатор 14 и нагрузку 15, ток протекает к другому концу промышленного источника 11 питания переменного тока по контуру, образованному выходной клеммой 16d на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы 16, диодом D4 второй выпрямительной схемы 16 и другой входной клеммой 16b второй выпрямительной схемы 16.

Пока напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока остается на отрицательном уровне ток протекает через сглаживающий конденсатор 14 и нагрузку 15, по контуру, образованному другим концом промышленного источника 11 питания переменного тока, другой входной клеммой 13b первой выпрямительной схемы 13, диодом D2 первой выпрямительной схемы 13 и выходной клеммой 13c положительной стороны первой выпрямительной схемы 13. Пройдя через сглаживающий конденсатор 14 и нагрузку 15, ток протекает к одному концу промышленного источника 11 питания по контуру, образованному выходной клеммой 16d на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы 16, диодом D3 второй выпрямительной схемы 16, одним концом входной клеммы 16a второй выпрямительной схемы 16 и дросселем 12.

К выходной клемме 16c положительной стороны второй выпрямительной схемы 16, подключен переключающий элемент. Например, коллектор транзистора 17 подключен к выходной клемме 16c положительной стороны. Эмиттер транзистора 17 подключен к выходной клемме 13d на отрицательной стороне первой выпрямительной схемы 13. Транзистор 17 может быть биполярным транзистором, IGBT или MOSFET. Блок управления 20, предназначенный для приведения в действие и управления транзистором 17 и, таким образом, для повышения коэффициента мощности, подключен к промышленному источнику 11 питания переменного тока.

Дроссель 12, первая выпрямительная схема 13, сглаживающий конденсатор 14, вторая выпрямительная схема 16 и блок управления 20 образуют устройство источника питания постоянного тока.

Блок управления 20 открывает транзистор 17 только в течение короткого времени после того, как напряжение переменного тока, подаваемое из промышленного источника 11 питания переменного тока, пройдет точку пересечения нуля. Если транзистор 17 остается открытым, формируется короткозамкнутый контур для промышленного источника 11 питания переменного тока. Этот короткозамкнутый контур содержит дроссель 12, один из диодов второй выпрямительной схемы 16, транзистор 17 и один из диодов первой выпрямительной схемы 13.

Таким образом, если напряжение переменного тока, подаваемое из промышленного источника 11 питания переменного тока, падает от положительного уровня до отрицательного уровня и проходит точку пересечения нуля, транзистор 17 открывается только в течение короткого времени после того, как напряжение переменного тока пройдет точку пересечения нуля. Пока транзистор 17 остается открытым, ток короткого замыкания протекает, как показано штрихпунктирной стрелкой, от одного конца промышленного источника питания 11 переменного тока к другому концу промышленного источника 11 питания переменного тока, по контуру, образованному дросселем 12, одной входной клеммой 16a второй выпрямительной схемы 16, диодом D1 второй выпрямительной схемы 16, выходной клеммой 16c на положительной стороне второй выпрямительной схемы 16, переходом коллектор-эмиттер транзистора 17, выходной клеммой 13d на отрицательной стороне первой выпрямительной схемы 13, диодом D4 первой выпрямительной схемы 13 и другой входной клеммой 13b первой выпрямительной схемы 13.

Если напряжение переменного тока, подаваемое из промышленного источника 11 питания переменного тока, возрастает от отрицательного уровня до положительного уровня и проходит точку пересечения нуля, транзистор 17 открывается также только в течение короткого времени после того, как напряжение пройдет точку пересечения нуля. В этом случае пока транзистор 17 остается открытым, ток короткого замыкания протекает от другого конца промышленного источника 11 питания переменного тока по промышленному источнику 11 питания переменного тока по контуру, образованному другой входной клеммой 16b второй выпрямительной схемы 16, диодом D2 второй выпрямительной схемы 16, выходной клеммой 16c на положительной стороне второй выпрямительной схемы 16, переходом коллектор-эмиттер транзистора 17, выходной клеммой 13d на отрицательной стороне первой выпрямительной схемы 13, диодом D3 первой выпрямительной схемы 13, одной входной клеммой 13a первой выпрямительной схемы 13, дросселем 12 и одним концом промышленного источника 11 питания переменного тока.

Таким образом, короткозамкнутый контур временно формируется только в течение короткого времени после того, как напряжение переменного тока, подаваемое из промышленного источника 11 питания переменного тока, пройдет точку пересечения нуля. Это повышает коэффициент мощности источника питания. Повышение коэффициента мощности, обусловленное формированием короткого замыкания, не будет описано здесь, поскольку оно общеизвестно из уровня техники, что следует из вышеупомянутой публикации.

Как указано выше, пока напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока остается на положительном уровне, ток протекает только через диод D1, т.е. один из четырех диодов первой выпрямительной схемы 13, и только через диод D4, т.е. один из четырех диодов второй выпрямительной схемы 16. Пока напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока остается на отрицательном уровне, ток протекает только через диод D2, т.е. один из четырех диодов первой выпрямительной схемы 13, и только через диод D3, т.е. один из четырех диодов второй выпрямительной схемы 16. В случае формирования короткозамкнутого контура для повышения коэффициента мощности источника питания ток протекает через один из четырех диодов второй выпрямительной схемы 16 и через один из четырех диодов первой выпрямительной схемы 13.

Поскольку ток протекает только через один из четырех диодов первой выпрямительной схемы 13 и только через один из четырех диодов второй выпрямительной схемы 16, количество теплоты, выделяемое выпрямительными схемами 13 и 16, можно уменьшить. Таким образом, необязательно обеспечивать средство рассеивания большого количества теплоты для выпрямительных схем 13 и 16.

Благодаря тому, что необязательно обеспечивать средство рассеивания большого количества теплоты для выпрямительных схем 13 и 16, можно препятствовать увеличению размера устройства источника питания постоянного тока и увеличению его стоимости.

Второй вариант осуществления

Второй вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг.2. Компоненты, идентичные показанным на фиг.1, обозначены теми же позициями и не будут подробно описаны.

Согласно фиг.2 первая выпрямительная схема 13 не имеет элементов, эквивалентных диодам D3 и D4. Другими словами, первая выпрямительная схема 13 состоит только из двух диодов D1 и D2. Ток протекает через диод D1 от входной клеммы 13a к выходной клемме 13c на положительной стороне, пока входное напряжение переменного тока остается на положительном уровне. Ток протекает через диод D2 от другой входной клеммы 13b к выходной клемме 13c на положительной стороне, пока входное напряжение переменного тока остается на отрицательном уровне.

В результате выходная клемма 16c на положительной стороне второй выпрямительной схемы 16 подключена к коллектору транзистора 17. Поэтому эмиттер транзистора 17 подключен к выходной клемме на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы 16.

Когда блок управления 20 открывает транзистор 17, формируется короткозамкнутый контур для промышленного источника 11 питания переменного тока. Этот короткозамкнутый контур образован дросселем 12, одним из диодов второй выпрямительной схемы 16, транзистором 17 и другим диодом второй выпрямительной схемы 16.

Таким образом, если напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока возрастает от отрицательного уровня до положительного уровня и проходит точку пересечения нуля, транзистор 17 открывается только в течение короткого времени после того, как напряжение пройдет точку пересечения нуля. Когда транзистор 17 открыт, ток короткого замыкания протекает, как указано штрихпунктирной стрелкой, от одного конца промышленного источника 11 питания переменного тока к другому концу промышленного источника 11 питания переменного тока по контуру, образованному дросселем 12, одной входной клеммой 16a второй выпрямительной схемы 16, диодом D1 второй выпрямительной схемы 16, выходной клеммой 16c на положительной стороне второй выпрямительной схемы 16, переходом эмиттер-коллектор транзистора 17, выходной клеммой 16d на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы 16, диодом D4 второй выпрямительной схемы 16 и другой входной клеммой 16b второй выпрямительной схемы 16.

Когда напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока падает от положительного уровня до отрицательного уровня и проходит точку пересечения нуля, транзистор 17 открывается только в течение короткого времени после того, как напряжение пройдет точку пересечения нуля. Пока транзистор 17 остается открытым, ток короткого замыкания протекает от другого конца промышленного источника 11 питания переменного тока к одному концу промышленного 11 источника питания переменного тока, по контуру, образованному другой входной клеммой 16b второй выпрямительной схемы 16, диодом D2 второй выпрямительной схемы 16, выходной клеммой 16c на положительной стороне второй выпрямительной схемы 16, выходной клеммой 16d на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы 16, диодом D3 второй выпрямительной схемы 16, одной входной клеммой 16a второй выпрямительной схемы 16 и дросселем 12.

Таким образом, только в течение короткого времени после того, как напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока пройдет точку пересечения нуля, короткозамкнутый контур временно формируется для промышленного источника 11 питания переменного тока.

Как описано выше, пока переменный ток промышленного источника 11 питания переменного тока остается на положительном уровне, ток протекает только через диод D1, т.е. один из двух диодов первой выпрямительной схемы 13, и только через диод D4, т.е. один из четырех диодов второй выпрямительной схемы 16. Пока переменный ток промышленного источника 11 питания переменного тока остается на отрицательном уровне, ток протекает только через диод D2, т.е. один из двух диодов первой выпрямительной схемы 13, и только через диод D3, т.е. один из четырех диодов второй выпрямительной схемы 16.

Поскольку ток протекает через только один диод первой выпрямительной схемы 13, и ток протекает через только один диод второй выпрямительной схемы 16, количество теплоты, выделяемое каждой из выпрямительных схем 13 и 16, можно уменьшить.

В случае формирования короткозамкнутого контура для повышения коэффициента мощности источника питания, токи действительно протекают через два из четырех диодов второй выпрямительной схемы 16 в одно и то же время. Тем не менее, этот короткозамкнутый контур, сформированный для повышения коэффициента мощности источника питания, существует в течение короткого времени после того, как напряжение переменного тока пройдет точку пересечения нуля. Поэтому количество теплоты, выделяемое при прохождении токов через оба диода, мало.

Следовательно, средство рассеяния большого количества теплоты не нужно обеспечивать на выпрямительной схеме 13 или выпрямительной схеме 16. Это позволяет препятствовать увеличению размера устройства источника питания постоянного тока и увеличению его стоимости.

Третий вариант осуществления

Третий вариант осуществления является модификацией второго варианта осуществления.

Согласно фиг.3 первая выпрямительная схема 13 содержит четыре диода D1, D2, D3 и D4, как и в первом варианте осуществления. Во всех остальных аспектах конструкции и порядка работы третий вариант осуществления идентичен второму варианту осуществления. Таким образом, третий вариант осуществления не будет описан более подробно.

Четвертый вариант осуществления

Четвертый вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг.4. Компоненты, идентичные показанным на фиг.1, обозначены теми же позициями и не будут подробно описаны.

Согласно фиг.4 вторая выпрямительная схема 16 не имеет двух диодов D1 и D2. Таким образом, вторая выпрямительная схема 16 содержит только два диода D3 и D4. Пока напряжение переменного тока, подаваемое на них, остается на отрицательном уровне, диод D3 заставляет ток протекать от отрицательной входной клеммы 16d к одной входной клемме 16a. Пока напряжение переменного тока, подаваемое на них, остается на положительном уровне, диод D4 заставляет ток протекать от отрицательной входной клеммы 16d к другой входной клемме 16b.

Коллектор транзистора 17 подключен к выходной клемме 13c на положительной стороне первой выпрямительной схемы 13. Эмиттер транзистора 17 подключен к выходной клемме 13d на отрицательной стороне первой выпрямительной схемы 13.

Когда блок управления 20 открывает этот транзистор 17, дроссель 12 и один из диодов первой выпрямительной схемы 13, транзистор 17 и другой диод первой выпрямительной схемы 13 образуют короткозамкнутый контур для промышленного источника 11 питания.

Таким образом, напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания растет от отрицательного уровня до положительного уровня и проходит точку пересечения нуля, и транзистор 17 открыт в течение короткого времени после того, как напряжение переменного тока пройдет точку пересечения нуля. Пока транзистор 17 остается открытым, ток короткого замыкания протекает от одного конца промышленного источника 11 питания к другому концу промышленного источника 11 питания, как указано штрихпунктирной стрелкой на фиг.4, по контуру, образованному дросселем 12, входной клеммой 13a первой выпрямительной схемы 13, диодом D1 первой выпрямительной схемы 13, выходной клеммой 13c на положительной стороне первой выпрямительной схемы 13, переходом эмиттер-коллектор транзистора 17, выходной клеммой 13d на отрицательной стороне первой выпрямительной схемы 13, диодом D4 первой выпрямительной схемы 13 и другой входной клеммой 13b первой выпрямительной схемы 13.

Когда напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока падает от положительного уровня до отрицательного уровня и проходит точку пересечения нуля, транзистор 17 открывается в течение короткого времени после того, как напряжение переменного тока пройдет точку пересечения нуля. В этом случае ток короткого замыкания также протекает от конца промышленного источника 11 питания к первому концу промышленного источника 11 питания, по контуру, образованному другой входной клеммой 13b первой выпрямительной схемы 13, диодом D2 первой выпрямительной схемы 13, выходной клеммой 13c на положительной стороне первой выпрямительной схемы 13, переходом эмиттер-коллектор транзистора 17, выходной клеммой 13d на отрицательной стороне первой выпрямительной схемы 13, диодом D3 первой выпрямительной схемы 13, входной клеммой 13a первой выпрямительной схемы 13 и дросселем 12.

Таким образом, короткозамкнутый контур временно формируется для промышленного источника 11 питания переменного тока, только в течение короткого времени после того, как напряжение переменного тока пройдет точку пересечения нуля. Это повышает коэффициент мощности источника питания.

Как описано выше, пока напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока остается на положительном уровне, ток протекает через диод D1, т.е. один из четырех диодов первой выпрямительной схемы 13, и ток протекает через диод D4, т.е. один из двух диодов второй выпрямительной схемы 16. Пока напряжение переменного тока промышленного источника питания 11 переменного тока остается на отрицательном уровне, ток протекает через диод D2, т.е. один из четырех диодов первой выпрямительной схемы 13, и ток протекает через диод D3, т.е. другой из двух диодов второй выпрямительной схемы 16.

Поскольку ток протекает только через один диод первой выпрямительной схемы 13, и ток протекает только через один диод второй выпрямительной схемы 16, количество теплоты, выделяемое каждой выпрямительной схемой, можно уменьшить.

В случае формирования короткозамкнутого контура для повышения коэффициента мощности источника питания, токи действительно протекают через два из четырех диодов второй выпрямительной схемы 16 в одно и то же время. Тем не менее, этот короткозамкнутый контур, сформированный для повышения коэффициента мощности источника питания, существует в течение короткого времени после того, как напряжение переменного тока пройдет точку пересечения нуля. Поэтому количество теплоты, выделяемое при прохождении токов через оба диода, мало.

Следовательно, средство рассеивания большого количества теплоты не нужно обеспечивать на выпрямительной схеме 13 или выпрямительной схеме 16. Это позволяет препятствовать увеличению размера устройства источника питания постоянного тока и увеличению его стоимости.

Пятый вариант осуществления

Пятый вариант осуществления является модификацией четвертого варианта осуществления.

Согласно фиг.6 вторая выпрямительная схема 16 содержит четыре диода D1, D2, D3 и D4, как и в первом варианте осуществления. Во всех остальных аспектах конструкции и порядка работы пятый вариант осуществления идентичен четвертому варианту осуществления. Таким образом, пятый вариант осуществления не будет описан более подробно.

Шестой вариант осуществления

Согласно фиг.6 последовательная цепь, состоящая из двух сглаживающих конденсаторов 14 и 18, подключена между выходной клеммой 13c на положительной стороне первой выпрямительной схемы 13 и выходной клеммой 16d на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы 16. Точка соединения сглаживающих конденсаторов 14 и 18 подключена к одной из клемм промышленного источника 11 питания переменного тока.

Первая выпрямительная схема 13, вторая выпрямительная схема 16 и сглаживающие диоды 14 и 18 образуют выпрямительную схему с удвоением напряжения.

Пока напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока остается на положительном уровне, ток протекает от одного конца промышленного источника 11 питания переменного тока к сглаживающему конденсатору 14, как показано сплошной стрелкой на фиг.6, по контуру, образованному дросселем 12, одной входной клеммой 13a первой выпрямительной схемы 13, диодом D1 первой выпрямительной схемы 13 и выходной клеммой 13c на положительной стороне первой выпрямительной схемы 13. Пройдя через сглаживающий конденсатор 14, ток протекает к другому концу промышленного источника 11 питания переменного тока через точку соединения сглаживающих конденсаторов 14 и 18. Таким образом, сглаживающий конденсатор 14 заряжается.

Пока напряжение переменного тока промышленного источника 11 питания переменного тока остается на отрицательном уровне, ток протекает от другого конца промышленного источника 11 питания переменного тока к сглаживающему конденсатору 18, через точку соединения сглаживающих конденсаторов 14 и 18. Пройдя через сглаживающий конденсатор 18, ток протекает к одному концу промышленного источника 11 питания переменного тока через выходную клемму 16d на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы 16, диод D3 второй выпрямительной схемы 16, одну входную клемму 16a второй выпрямительной схемы 16 и дроссель 12. Таким образом, сглаживающий конденсатор 18 заряжается.

Таким образом, сглаживающие конденсаторы 14 и 18 заряжаются попеременно. Таким образом, напряжение постоянного тока, примерно вдвое превышающее напряжение промышленного источника 11 питания переменного тока, подается на нагрузку 15.

Во всех остальных аспектах конструкции и порядка работы шестой вариант осуществления идентичен первому варианту осуществления. Таким образом, шестой вариант осуществления не будет описан более подробно.

Промышленная применимость

Любое устройство источника питания постоянного тока, отвечающее настоящему изобретению, можно использовать в различных электрических устройствах, работающих на постоянном токе.

1. Устройство источника питания постоянного тока, отличающееся тем, что содержит: дроссель, первую выпрямительную схему, имеющую пару входных клемм для подключения к источнику питания переменного тока через дроссель, множество диодов, предназначенных для выпрямления напряжения, подаваемого на входные клеммы, и пару выходных клемм, предназначенных для вывода напряжения, выпрямленного диодами, причем одна из выходных клемм предназначена для подключения к одному концу нагрузки, вторую выпрямительную схему, имеющую пару входных клемм для подключения к источнику питания переменного тока через дроссель, множество диодов, предназначенных для выпрямления напряжения, подаваемого на входные клеммы, и пару выходных клемм, предназначенных для вывода напряжения, выпрямленного диодами, причем одна из выходных клемм предназначена для подключения к другому концу нагрузки, переключающий элемент, предназначенный для образования короткозамкнутого контура для источника питания переменного тока, совместно с дросселем, одним из диодов первой выпрямительной схемы и диодов второй выпрямительной схемы, и блок управления, сконфигурированный для включения переключающего элемента в течение короткого времени после того, как напряжение источника питания переменного тока пройдет точку пересечения нуля, тем самым образуя короткозамкнутый контур, и при этом нагрузка подключена между выходной клеммой на положительной стороне первой выпрямительной схемы и выходной клеммой на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы.

2. Устройство источника питания постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит сглаживающий конденсатор, подключенный к выходной клемме на положительной стороне первой выпрямительной схемы и выходной клемме на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы.

3. Устройство источника питания постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что множество диодов первой выпрямительной схемы представляет собой четыре диода, соединенные по мостовой схеме друг с другом, для достижения двухполупериодного выпрямления, множество диодов второй выпрямительной схемы представляет собой четыре диода, соединенные по мостовой схеме друг с другом, для достижения двухполупериодного выпрямления, и переключающий элемент подключен между выходной клеммой на положительной стороне второй выпрямительной схемы и выходной клеммой на отрицательной стороне первой выпрямительной схемы.

4. Устройство источника питания постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что множество диодов первой выпрямительной схемы представляет собой два диода, один из которых обеспечивает протекание тока от одной входной клеммы первой выпрямительной схемы к выходной клемме на положительной стороне первой выпрямительной схемы, пока напряжение источника питания переменного тока остается на положительном уровне, и другой из которых обеспечивает протекание тока от другой входной клеммы первой выпрямительной схемы к выходной клемме на положительной стороне первой выпрямительной схемы, пока напряжение источника питания переменного тока остается на отрицательном уровне, причем множество диодов второй выпрямительной схемы представляет собой четыре диода, соединенные по мостовой схеме для достижения двухполупериодного выпрямления, и переключающий элемент подключен между выходными клеммами, обеспеченными на положительной и отрицательной сторонах второй выпрямительной схемы соответственно.

5. Устройство источника питания постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что множество диодов первой выпрямительной схемы представляет собой четыре диода, соединенные по мостовой схеме для достижения двухполупериодного выпрямления, множество диодов второй выпрямительной схемы представляет собой четыре диода, соединенные по мостовой схеме для достижения двухполупериодного выпрямления, и переключающий элемент подключен между выходными клеммами, обеспеченными на положительной и отрицательной сторонах второй выпрямительной схемы соответственно.

6. Устройство источника питания постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что множество диодов первой выпрямительной схемы представляет собой четыре диода, соединенные по мостовой схеме, для достижения двухполупериодного выпрямления, множество диодов второй выпрямительной схемы представляет собой два диода, один из которых обеспечивает протекание тока от выходной клеммы на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы к другой выходной клемме первой выпрямительной схемы, пока напряжение источника питания переменного тока остается на положительном уровне, и другой из которых обеспечивает протекание тока от выходной клеммы на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы к одной входной клемме второй выпрямительной схемы, пока напряжение источника питания переменного тока остается на отрицательном уровне, и переключающий элемент подключен между выходными клеммами, обеспеченными на положительной и отрицательной сторонах первой выпрямительной схемы соответственно.

7. Устройство источника питания постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что множество диодов первой выпрямительной схемы представляет собой четыре диода, соединенные по мостовой схеме, для достижения двухполупериодного выпрямления, множество диодов второй выпрямительной схемы представляет собой четыре диода, соединенные по мостовой схеме, для достижения двухполупериодного выпрямления, и переключающий элемент подключен между выходными клеммами, обеспеченными на положительной и отрицательной сторонах первой выпрямительной схемы соответственно.

8. Устройство источника питания постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит последовательную цепь, состоящую из двух сглаживающих конденсаторов, подключенных между выходной клеммой на положительной стороне первой выпрямительной схемы и выходной клеммой на отрицательной стороне второй выпрямительной схемы, имеющую точку соединения, подключенную к одной клемме источника питания переменного тока, и образующую выпрямительную схему с удвоением напряжения совместно с первой и второй выпрямительными схемами.

9. Устройство источника питания постоянного тока по п.8, отличающееся тем, что множество диодов первой выпрямительной схемы представляет собой четыре диода, соединенные по мостовой схеме, для достижения двухполупериодного выпрямления, множество диодов второй выпрямительной схемы представляет собой четыре диода, соединенные по мостовой схеме, для достижения двухполупериодного выпрямления, и переключающий элемент подключен между выходными клеммами, обеспеченными на положительной и отрицательной сторонах второй выпрямительной схемы соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано на электроподвижном составе. .

Изобретение относится к устройству для преобразования частоты переменного тока с, по меньшей мере, одним фазным модулем, который имеет вывод переменного напряжения, и, по меньшей мере, один связанный с промежуточным контуром постоянного напряжения вывод постоянного напряжения, и с, по меньшей мере, одним накопителем энергии, причем между каждым выводом постоянного напряжения и каждым выводом переменного напряжения образована ветвь фазного модуля, и причем каждая ветвь фазного модуля имеет последовательное соединение из подмодулей, которое имеет, по меньшей мере, один силовой полупроводниковый прибор, причем предусмотрены полупроводниковые средства защиты в параллельном соединении с одним из силовых полупроводниковых приборов каждого подмодуля, и управляющий блок для управления полупроводниковыми средствами защиты, и накопитель(и) энергии предусмотрен(ы) для энергопитания управляющего блока.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления двухкомплектными реверсивными (3-1)-фазными преобразователями на встречно-параллельных вентильных парах с двухсторонней проводимостью тока на принципах цифрового одноканального импульсно-фазового управления.

Изобретение относится к системам электроснабжения потребителей постоянного тока, осуществляющим преобразование электрической энергии переменного тока в энергию постоянного тока с помощью вентильных преобразователей.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках электролиза алюминия, меди, цинка, хлора, водорода и др., в электротермии, на электрическом транспорте и в других отраслях, применяющих постоянный ток.

Изобретение относится к преобразовательной технике. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного автоматизированного управления величиной средневыпрямленного напряжения мостового тиристорного выпрямителя при возникновении в схеме выпрямления ситуаций, связанных с «обрывом» или «пробоем» тиристоров.

Изобретение относится к электротехнике и силовой преобразовательной технике и может быть использовано в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное для питания потребителей с повышенными требованиями к качеству выпрямленного напряжения, электромагнитной совместимости и массогабаритным показателям.

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования переменного напряжения в регулируемое постоянное, и может быть использовано в регулируемых электроприводах постоянного тока и в качестве первого преобразователя в преобразователях частоты с промежуточным звеном постоянного напряжения.

Изобретение относится к области преобразовательной техники

Изобретение относится к электронной технике преобразования переменного напряжения в постоянное

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного тока для станков для повышения их быстродействия, для питания электроподвижного транспорта и для питания электрохимических производств

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании узлов управления инверторами, входящими в состав систем генерирования энергии переменного тока с жесткими требованиями по электромагнитной совместимости

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для повышения быстродействия станков, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической промышленности для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в питающей их трехфазной сети. Технический результат заключается в создании такой архитектуры преобразователя, которая позволит сократить расход активных материалов при замене трехфазного трансформатора автотрансформатором, за счет чего улучшатся массогабаритные показатели преобразователя и снизятся материальные затраты на его изготовление. Для этого заявленное устройство содержит трехфазный автотрансформатор, имеющий три катушки 1, 2, 3 первичной обмотки и шесть катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток, шесть соединенных между собой катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичной обмотки имеют отпайки 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 от витков, катушка 1 первичной обмотки первой фазы своим концом подсоединена к узлу B, в котором соединяются катушки 6 и 8 вторичных обмоток второй фазы и третьей фазы, катушка 2 первичной обмотки второй фазы своим концом подсоединена к узлу D, в котором соединяются катушки 9 и 5 вторичных обмоток третьей фазы и первой фазы, катушка 3 первичной обмотки третьей фазы своим концом подсоединена к узлу F, в котором соединяются катушки 4 и 7 вторичных обмоток первой фазы и второй фазы, начало катушки 4 вторичной обмотки соединено с началом катушки 8 вторичной обмотки, образуя узел A, конец катушки 8 вторичной обмотки соединен с концом катушки 6 вторичной обмотки, образуя узел B, начало катушки 6 вторичной обмотки соединено с началом катушки 5 вторичной обмотки, образуя узел C, конец катушки 5 вторичной обмотки соединен с концом катушки 9 вторичной обмотки, образуя узел D, начало катушки 9 вторичной обмотки соединено с началом катушки 7 вторичной обмотки, образуя узел E, конец катушки 7 вторичной обмотки соединен с концом катушки 4 вторичной обмотки, образуя узел F, и замыкая контур катушек вторичных обмоток, образующих «шестиугольник» A, B, C, D, E, F, каждая катушка вторичной обмотки автотрансформатора является стороной «шестиугольника» A, B, C, D, E, F, преобразующего симметричную трехфазную систему напряжений в симметричную шестифазную систему напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться в системах управления тиристорными выпрямителями, выполненными по трехфазной нулевой схеме. Технический результат заключается в осуществлении стабильных синхронизирующих импульсов для систем управления тиристорного выпрямителя при наличии искажающих гармонических составляющих в питающей сети при использовании меньшего количества фильтрующих апериодических звеньев. Для этого в заявленное устройство введены вспомогательные шины А2, В2, С2, шесть сумматоров и два адаптивных апериодических фильтра первого порядка, обеспечивающие фильтрацию трехфазной системы напряжений при минимально необходимом количестве апериодических фильтрующих звеньев, основанное на обобщенном векторном представлении трехфазной последовательности. 4 ил.

Изобретение относится в основном к системам передачи электроэнергии, в частности к подстанции системы передачи электроэнергии. Технический результат заключается в разработке подстанции для работы при высоких напряжениях. Подстанция имеет преобразователь, содержащий первый набор последовательно подключенных преобразовательных вентильных элементов, предусмотренных между первым и вторым потенциалами, причем абсолютное значение второго потенциала выше, чем абсолютное значение первого потенциала, и второй набор преобразовательных вентильных элементов, содержащий, по меньшей мере, один преобразовательный вентильный элемент, предусмотренный между вторым и третьим потенциалом. Абсолютное значение третьего потенциала выше, чем абсолютное значение второго потенциала, а все преобразовательные вентильные элементы второго набора размещены внутри одного или более корпусов, размещенных на удлиненной изоляции мачтового типа. При этом потенциал конца изоляции мачтового типа, на котором размещены упомянутые корпуса, находится в диапазоне между вторым и третьим потенциалами, а другой конец упомянутой изоляции мачтового типа имеет потенциал «земли». 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике. Способ управления многофазным выпрямительным агрегатом осуществляется путем плавного регулирования выпрямленного напряжения, которое осуществляется изменением выходного напряжения трехфазного автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией, подключенного зажимами переменного тока ко входу низкочастотного фильтра (Г-образного), выходные зажимы которого подключены к первичной обмотке трехфазного согласующего трансформатора, который вторичными фазными обмотками подключен последовательно с сетевой обмоткой преобразовательного трансформатора. Плавное регулирование выпрямленного напряжения осуществляется изменением фаз и амплитуд первых гармоник выходного напряжения трехфазного автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Технический результат состоит в упрощении выпрямительного агрегата и его цепей управления, с обеспечением возможности рекуперации электрической энергии из цепи постоянного тока в питающую сеть. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Выпрямительная установка возбуждения (ВУВ) электровоза состоит из выпрямительных диодов, IGBT транзисторного модуля и диода для поддержания непрерывности тока возбуждения. ВУВ подключена к трансформатору напряжения и работает на обмотки возбуждения двигателей. Цепи защиты IGBT модуля состоят из дополнительного маломощного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к вторичной обмотке тягового трансформатора электровоза. Две вторичные обмотки подключены одним из выводов к питающей обмотке ВУВ, а другим выводом к коллектору IGBT модуля через последовательно включенные диод и дополнительный управляемый электронный ключ. Способ защиты заключается в том, что большая часть энергии индуктивностей рассеяния при выключении модуля отводится с его коллектора на вторичную обмотку дополнительного маломощного трансформатора. Включение дополнительных ключей происходит в зависимости от полупериода сетевого напряжения, в момент не позже выключения IGBT модуля, а выключение - в зависимости от длительности коммутационных перенапряжений. Техническим результатом является защита выпрямительной установки возбуждения от коммутационных перенапряжений. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх