Преобразователь с импульсной передачей энергии и питанием от сети переменного тока

Изобретение используется в области электротехники. Технический результат - снижение массогабаритных показателей, повышение надежности и расширение диапазона регулирования. Преобразователь содержит блок накопительных конденсаторов, одна обкладка которого соединена через нагрузку выхода переменного тока с катодом входного диода, подключенного анодом к первой клемме сети, катод входного диода подключен к аноду тиристора, катод которого является выходом нагрузки постоянного тока и управляемого синхронизируемой от сети системой фазового управления, состоящей из импульсного трансформатора и звена формирования сигнала управления тиристором, второй вывод нагрузки постоянного тока образован точкой соединения второй клеммы сети с анодом диода, через который осуществляется разряд блока накопительных конденсаторов при отрицательной полуволне сетевого напряжения, а катод диода соединен с другой обкладкой блока накопительных конденсаторов и анодом диода, через который осуществляется заряд блока накопительных конденсаторов при положительной полуволне сетевого напряжения, катод которого соединен с катодом тиристора и плюсовым выводом нагрузки постоянного тока, при этом в систему фазового управления тиристором включен каскад изменяемой временной задержки напряжения включения тиристора, содержащий формирователь тактовых импульсов, подключенный входом к вторичной обмотке импульсного трансформатора, а выходом соединенный со счетным С-входом N-разрядного счетчика импульсов, разрядные выходы которого коммутируются переключателем, который подключен выходом к входу импульсного усилителя и к R-входу обнуления счетчика, а выходное напряжение импульсного усилителя через развязывающий диод является напряжением включения тиристора. 2 ил.

 

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям для специальных электротехнологических установок.

Известен преобразователь для специальных электротехнологических установок, особенностями которого является возможность подключения низкоомной нагрузки к выходам постоянного и переменного тока без согласующего массогабаритного силового трансформатора (описан в патенте на изобретение №2415505, БИ №9 от 27.03.2011). Недостатками преобразователя являются: наличие в энергетической части преобразователя крупногабаритного блока накопительных конденсаторов в виде отдельных коммутируемых секций с коммутационными средствами, что снижает надежность преобразователя, и ограниченный дискретный диапазон регулирования, определяемый количеством коммутируемых секций.

Цель изобретения состоит в снижении массогабаритных показателей преобразователя и повышения его надежности и расширения диапазона регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь с импульсной передачей энергии и питанием от сети переменного тока (фиг.1) содержит блок 1 накопительных конденсаторов в виде одного постоянно подключенного конденсатора 1, емкость которого равна суммарной емкости блока накопительных конденсаторов 1, одна обкладка которого соединена через нагрузку выхода переменного тока с катодом входного диода 2, подключенного анодом к первой клемме сети, а катодом - к аноду тиристора 5, катод которого является выходом нагрузки постоянного тока и управляемого синхронизируемой от сети системой фазового управления, состоящей из импульсного трансформатора 6 и звена 12 формирования сигнала управления тиристором 5 через развязывающий диод 11, второй вывод нагрузки постоянного тока образован точкой соединения второй клеммы сети с анодом диода 3, через который осуществляется разряд накопительного конденсатора 1 при отрицательной полуволне сетевого напряжения (фиг.2), а катод диода 3 соединен с другой обкладкой накопительного конденсатора 1 и анодом диода 4, через который осуществляется заряд конденсатора 1 при положительной полуволне сетевого напряжения (фиг.2), катод которого соединен с катодом тиристора 5, включаемого системой фазового управления 6, 11, 12 с каскадом временной задержки 12, и плюсовым выводом нагрузки постоянного тока, причем каскад временной задержки содержит формирователь 7 тактовых импульсов, подключенный входом к вторичной обмотке импульсного трансформатора 6, а выходом соединен со счетным С-входом N-разрядного счетчика 8 импульсов, разрядные выходы которого коммутируются переключателем 9, который подключен выходом к входу импульсного усилителя 10 и к R-входу обнуления счетчика 8, а выходное напряжение импульсного усилителя 10 через развязывающий диод 11 является напряжением включения тиристора 5.

При положительной полуволне сетевого напряжения конденсатор 1 заряжается током по цепи: первая клемма сети, диод 2, нагрузка переменного тока, конденсатор 1, диод 4, нагрузка постоянного тока и вторая клемма сети (фиг.1, фиг.2). При этом за счет отсутствия напряжения включения тиристор 5 цепи разряда конденсатора 1 закрыт. При отрицательной полуволне сетевого напряжения на счетный С-вход N-разрядного счетчика 8 с выхода формирователя 7 тактовых импульсов поступает первый счетный импульс с периодом следования Тт, равным периоду сетевого напряжения, затем второй, и так до тех пор, пока на выходе N-разрядного счетчика 8 на выходе, подключенном к переключателю 9, не появится напряжение, соответствующее определенному числу деления счетных импульсов, которое через импульсный усилитель 10 и развязывающий диод 11 включит тиристор 5 и по R-входу обнулит счетчик 8. При этом начнется повтор цикла работы счетчика 8, а конденсатор 1 энергетической цепи преобразователя при соответствующей отрицательной полуволне сетевого напряжения разрядится по цепи: нагрузка переменного тока, тиристор 5, нагрузка постоянного тока, диод 3. Затем процесс заряда-разряда конденсатора 1 повторяется с периодом следования Ty=N^.Tr, где N-разряд, соответствующий числу деления счетных импульсов счетчика 8, к которому подключен переключатель 9. Изменением подключения переключателя 9 к соответствующим выходам N-разрядного счетчика 8 осуществляется соответствующая временная задержка включения тиристора 5 и, соответственно, разряд конденсатора 1. То есть реализуется широтно-частотное регулирование мощности нагрузки преобразователя при постоянно включенной неизменной емкости накопительного конденсатора 1.

Предлагаемый управляемый преобразователь с подключением нагрузки к выходам постоянного тока или переменного тока может быть эффективно использован в системах электронагрева и контактной электросварки, в импульсно-ударном электроинструменте, в системах электроискровой обработки различных материалов, для регенеративного заряда химических аккумуляторов и в ряде других специальных электротехнологиях.

Преобразователь с импульсной передачей энергии и питанием от сети переменного тока, содержащий блок накопительных конденсаторов, одна обкладка которого соединена через нагрузку выхода переменного тока с катодом входного диода, подключенного анодом к первой клемме сети, катод входного диода подключен к аноду тиристора, катод которого является выходом нагрузки постоянного тока и управляемого синхронизируемой от сети системой фазового управления, состоящей из импульсного трансформатора и звена формирования сигнала управления тиристором, второй вывод нагрузки постоянного тока образован точкой соединения второй клеммы сети с анодом диода, через который осуществляется разряд блока накопительных конденсаторов при отрицательной полуволне сетевого напряжения, а катод диода соединен с другой обкладкой блока накопительных конденсаторов и анодом диода, через который осуществляется заряд блока накопительных конденсаторов при положительной полуволне сетевого напряжения, катод которого соединен с катодом тиристора и плюсовым выводом нагрузки постоянного тока, отличающийся тем, что с целью снижения массогабаритных показателей и повышения надежности и расширения диапазона регулирования в систему фазового управления тиристором включен каскад изменяемой временной задержки напряжения включения тиристора, содержащий формирователь тактовых импульсов, подключенный входом к вторичной обмотке импульсного трансформатора, а выходом соединенный со счетным С-входом N-разрядного счетчика импульсов, разрядные выходы которого коммутируются переключателем, который подключен выходом к входу импульсного усилителя и к R-входу обнуления счетчика, а выходное напряжение импульсного усилителя через развязывающий диод является напряжением включения тиристора.