Преобразователь переменного тока в постоянный

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.01.79 (21) 2719747/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Kä з

Н 02 М 7/12

Государственный комитет

СССР

Опубликовано 23.11.80. Бюллетень № 43 (53) УДК 621.314..6 (088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 28.11.80 (72) Авторы изобретения

А. Г. Николаев, В. К. Быстров и Г. Б. Стеганов

I р.

l (71} Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В ПОСТОЯННЫИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике для питания нагрузки выпрямленным током.

Известно устройство для питания нагрузки выпрямленным током, выполненное на диодах, соединенных по мостовой схеме. К входным клеммам выпрямительного моста подключен источник переменного тока, а к выходным — через дроссель — нагрузка.

Дроссель, ограничивая ток в нагрузке, устраняет опасность черезмерного повышения тока при коротком замыкании (1).

Однако ток, потребляемый при этом от источника, имеет активно-индуктивный характер, что ухудшает коэффициент мощности на выходе и точника. Включение на входе этого моста двух электрических емкостей позволяет повысить коэффициент мощности, обусловленный индуктивной составляющей тока электрической цепи с дросселем, а также улучшить качество выпрямленного тока за счет частичного разряда этих емкостей на сопротивление нагрузки.

К недостаткам устройства относится и значительное подмагничивание магнитопровода дросселя постоянной составляющей выпрямленного тока, что приводит к весьм» большому увеличению габаритов и массы дросселя. Кроме того, устройство содержит четыре вентиля, а ток нагрузки протекает одновременно через два соединенных последовательно вентиля, что, увеличивая активные потери, снижает КПД устройства, особенно в том случае, когда относительное напряжение на нагрузке мало, т. е. соизмеримо с падением напряжения на вентилях.

Известен также преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий два ключевых элемента, каждый из которых зашунтирован конденсатором и включен между соответствующим входным и положительным выходным выводами, и токоограничивающий линейный дроссель (2).

Недостаток устройства — значительная сложность его электрической схемы и относительно большое падение напряжения на вентилях, проводящих ток в нагрузку, обусловленное тем, что ток в нагрузку проходит одновременно через два соединенных последовательно вентиля. Это, увеличивая активное сопротивление в цепи нагрузки, умень782092 шает КПД устройства, что особенно заметно при малых выходных напряжениях, когда напряжение на нагрузке соизмеримо с падением напряжения на вентилях.

Цель изобретения — упрощение схемы и улучшение удельных энергетических показателей устройства для питания нагрузки выпрямленным током.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе переменного тока в постоянный, содержащем два ключевых элемента, каждый из которых зашунтирован конденсатором и включен между соответствующим входным и положительным выходным выводами, и токоограничивающий линейный дроссель, — токоограничивающий линейный дроссель включен параллельно входным выводам и снабжен отводом от середины его витков, подключенным к отрицательному выходному выводу.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — вариант выполнения этой схемы.

В предлагаемом устройстве положительный 1 и отрицательный 2 выходные выводы служат для подключения сопротивления 3 нагрузки. Входные выводы 4 и 5 подключаются к источнику 6 переменного тока. Между входными и положительным выходным выводами включены ключевые элементы 7 и 8, зашунтированные конденсаторами 9 и

10. Отрицательный выходной вывод образует вывод средней точки обмотки токоограничивающего линейного дросселя 11, крайние выводы обмотки которого соединены со входными выводами 4 и 5. Управление ключевыми элементами 7 и 8 осуществляет блок

12, контролирующий напряжение на входе и выходе устройства и формирующий сигналы, подаваемые на ключи. Этот блок может быть выполнен по любой известной схеме фазового управления, описанной в технической литературе.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что в нечетные полупериоды изменения напряжения источника 6 потенциал вывода 4 положителен по отношению к потенциалу вывода 5, а в четные— наоборот. В первый и последующие нечетные полупериоды изменения питающего напряжения и при открытом (замкнутом) ключе 8 ток нагрузки протекает по цепи 4 — 8—

1 †3 †2 — 5, одновременно происходит заряд конденсатора 10 по цепи 4 — 8 — 10 — 5.

В начале следующего полупериода изменения питающего напряжения, до момента открытия ключа 7, ток нагрузки обеспечивается за счет перезаряда конденсатора 1О от источника по цепи 5 — 10 — 1 — 3 — 2 — 11—

4. После открытия (замыкания) ключа 7 источник 6 отдает ток в нагрузку непосредственно по цепи 5 — 7 — 1 — 3 — 2 — 11 — 4. Если ключ 7 не замыкается, то конденсатор 10, разрядившись, заряжается противоположсоответственно в нечетных и четных полуS периодах, с помощью блока 12, контролирующего напряжение на входе и на выходе устройства и формирующего сигналы, по4О

1S

zo

2S зю зю

4 ной полярностью (перезаряжается) . Одновременно происходит заряд конденсатора 9 по цепи 5 — 7 — 9 — 4. Регулирование напряжения на нагрузке осуществляется путем управления моментом открытия ключей 7 и 8, даваемые на эти ключи. В качестве таких ключей могут быть использованы различные полупроводниковые и иные вентили.

При подключении обмотки дросселя согласно изобретению, его полуобмотки можно рассматривать в качестве двух смежных ветвей (плеч) выпрямительного моста, два другие плеча которого образуют ключи 7 и 8. Включение полуобмоток дросселя в смежные плечи выпрямительного моста устраняет подмагничивание дросселя выпрямленным током, кроме того, энергия источника через дроссель передается в нагрузку электрическим и электромагнитным путями, поэтому его проходная мощность меньше, чем у дросселя, включенного за выпрямителем.

Это позволяет уменьшить массу дросселя приблизительно в два раза. Сокращение количества используемых вентилей в два раза, позволяет снизить собственные потери мощности в устройстве для питания нагрузки и его стоимость. Включение конденсаторов параллельно управляемым ключам выпрямителя, помимо создания дополнительного пу-. ти передачи энергии источника в нагрузку, обеспечивает улучшение коэффициента формы кривой тока, потребляемого от источника, что способствует повышению КПД устройства и его коэффициента мощности.

При необходимости ключевые элементы

7 и 8 заменяются диодами, как показано на фиг. 2.

Проведение тока источника в нагрузку по двум каналам через ключи 7 или 8, а также через конденсаторы 9 или 10, во время разряда последних, позволяет уменьшить активное сопротивление в цепи нагрузки, сократить потери, что повышает КПД устройства. В связи с тем, что энергетические показатели устройства улучшаются не только без усложнения схемы и увеличения его массы, а наборот, при упрощении электрической схемы и уменьшении числа элементов в ней, это приводит к улучшению удельных энергетических показателей.

Таким образом, снабжение обмотки линейного дросселя отводом or середины ее витков, образующим отрицательный выходной вывод устройства, и подключение крайних выводов обмотки ко вторым обкладкам конденсаторов и входным выводам устройства, упрощает электрическую схему и обеспечивает улучшение удельных энергетических показателей устройства.

782092

Формула изобретения

@uz. фиг.2

Состваитель Л. Устинкина

Редактор С. Патрушева Техред К.Шуфрин Корректор Е. Папп

Заказ 8162/69 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий два ключевых элемента, каждый из которых зашунтирован конденсатором и включен между соответствующим входным и положительным выходным выводами, и токоограничивающий линейный дроссель, отличающийся тем, что, с целью упрощения и улучшения удельных энергетических показателей, токоограничивающий линейный дроссель включен параллельно входным выводам и снабжен отводом от середины его витков, подключенным к отрицательному выходному выводу.

Источники инфо" мации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1. Нецвет В. А. Электропитание устройств связи. М., «Связь», 1976, с. 25, рис. 19.

2. Патент Швейцарии № 551715, кл. Н 02 P 13/24, 1974.