Многоканальный источник питания Советский патент 1987 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к системам многоканального питания и может быть использовано в области электрической очистки газов для регулирования напряжения на электрофильтрах, а также в других областях техники для регулирования напряжения (или тока) нагрузки.

Цель изобретения - повышение качества регулирования выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена схема многоканального источника питания; на фиг. 2 - диаграмма работы источника питания; на фиг. 3 - схема формирователя сигнала управления при использовании многоканального источника питания для подключения к электрофильтрам; на фиг. 4 - схема элемента гальванической развязки.

Многоканальный источник питания содержит общий источник 1 постоянного напряжения, включающий трансформатор 2, выпрямитель 3, полностью управляемЕяе электронные вентили 4-6 (по числу каналов), выходные выводы 7-9, к которым подключается нагрузка, блоки 10-12 управления включающие каждый формирователь 13 сигнала управления, первый 14 и второй 15 компараторы, дифференциаторы 16-18, триггер 19, элемент 20 гальванической развязки и датчики 21 и 22 напряжения, входные выводы 23, дополнительную вторичную обмотку 24 трансформатора 2 и дополнительный выпрямитель 25.

Формирователь сигнала управления (фиг. 3) содержит контакты 26 реле пуска, конденсатор 27 интегратора, компаратор 28, конденсатор 29, диод 30, резистор 31 и диод 32.

Элемент гальванической развязки состоит из (фиг. 4) модуляторов 33-35, усилителей 36-39 мощности, высокопотенциального трансформатора 40, выпрямителя 41, RC- фильтра 42. Положительный полюс выпрямителя подсоединяется к управляющему электроду вентиля 6, отрицательный - к катоду.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы. На первой оси 43 изображена временная диаграмма напряжения на управляющем электроде вентиля (Uy.s), на второй оси 44 - временная диаграмма напряжения на выходе выпрямителя 25, сигнал управления на выходе формирователя 13 (Uy), напряжение на датчиках 21 и 22 электрофильтра (Уф). На третьей оси 45 приведена временная диаграмма тока электрофильтра 1ф).

Работу источника питания рассматривают на примере блока 12 управления. Остальные блоки работают аналогично.

При подаче переменного напряжения на первичную обмотку трансформатора 2 на выходе выпрямителей 25 и 3 появляется пульсирующее напряжение отрицательной полярности. При уменьшении мгновенного значения напряжения на выходе выпрями5

0

5

теля 25 до уровня напряжения формирователя 13 сигнала управления (фиг. 2) точка t) второй компаратор 15 переключается и на его выходе появляется положительное напряжение.

Формиров атель 13 сигнала управления имеет на выходе напряжение отрицательной полярности, пропорциональное требуемой величине напряжения на нагрузке. Этому напряжению соответствует напряжение, 0 подавамое на вход амплитудно-фазовых преобразователей. В простейшем случае формирователем 13 сигнала управления может служить потенциометр, включенный между отрицательным полюсом источника питания схемы и общим проводом. Напряжение, снимаемое с движка потенциометра, является сигналом управления.

Дифференциаторы 16-18 формируют короткий импульс, который выводит триггер 19 в состояние логической «1 на выходе Q. Напряжение, соответствующее уровню логической «1, подается на вход элемента 20 гальванической развязки. Последний может быть выполнен в виде модулятора, усилителя, высокопотенциального трансформатора и выпрямителя или по схеме светодиод - световод - фотодиод - усилитель и т.п.

С выхода элемента 20 напряжение поступает на управляющий электрод вентиля 6. Последний открывается и заряжает емкость нагрузки (электрофильтра и т. п.) (фиг. 2, кривая иф между точками ti и t2).

При достижении мгновенным значением напряжения на нагрузке мгновенного значения напряжения на выходе выпрямителя 3 ток через вентиль б прекращается, хотя на его управляющем электроде имеется от- г пирающее напряжение. Напряжение на нагрузке начинает снижаться, так как происходит разряд емкости нагрузки ее током. Напряжение на выходе выпрямителей 25 и 3 снижается, достигает нуля и затем начинает возрастать. При превышении мгновенным значением напряжения выпрямителя 3 величины .мгновенного значения напряжения на нагрузке через вентиль 6 идет ток. Напряжение на нагрузке начинает возрастать (фиг. 2), кривая Ь Ф между точками ts и t4).

При достижении мгновенным значением напряжения на выходе датчиков 21 и 22 напряжения уровня сигнала управления, поступающего с узла 13, происходит переключение первого компаратора 14, и поло- Q жительное напряжение на его выходе сбрасывает триггер 19 в состояние логического «О. При этом на выходе элемента 20 гальванической развязки исчезает напряжение, отпирающее вентиль 6. Последний закрывается (фиг. 2, точка t). Далее напряжение на нагрузке начинает уменьщаться. На пряжение выпрямителя 3 нарастает, достигает максимума и начинает снижаться. Напряжение выпрямителя 25, пропорциональное напряжению выпрямителя 3, становится

0

0

5

5

ниже уровня сигнала управления, поступающего с формирователя 13, и вновь происходит переключение компаратора, далее процесс повторяется (фиг. 2, точка ts).

Следовательно, блок управления запирает вентиль при достижении- мгновенным напряжением на нагрузке значения, пропорционального величине сигнала управления. Благодаря этому максимальное значение напряжения на нагрузке не зависит от колебаний напряжения питающей сети, что особо важно при питании электрофильтров, так как максимальное значение напряжения находится вблизи уровня пробоя.

Различные каналы регулирования (вентили 4-6) подключены к общему трансформатору через выпрямитель 3. Так как трансформатор 2 имеет потери, каналы регулирования оказываются связанными через внутреннее сопротивление источника питания, каковым является выходное сопротивление трансформатора 2.

Благодаря применению данной схемы управления вентилем взаимное влияние различных каналов исключается, так как запирание вентиля производится при достижении мгновенным значением напряжения на нагрузке величины, определяемой величиной сигнала управления на выходе формирователя 13.

Формирователь сигнала управления для питания электрофильтров работает следующим образом, фиг. 3.

При пуске источника питания размыкается контакт 26. Конденсатор 27 заряжается от отрицательного полюса источника питания схемы. Сигнал на выходе формирователя сигнала управления начинает нарастать, напряжение на электрофильтре также нарастает. При увеличении напряжения на электрофильтре до уровня пробоя в последнем происходит пробой. При этом скачкообразно снижается напряжение на выходе датчиков 21 и 22 напряжения, выходы которых подключены к неинвертирующему входу компаратора 28, последний перебрасывается, и напряжение на его выходе становится положительным. Этот скачок напряжения (по цепи конденсатор диод 29-30) подается на выход формирователя сигнала управления, что вызывает запирание вентиля 6. Одновременно по цепи резистор 31 - диод 32 происходит разряд конденсатора 27, так что напряжение на нем снижается на 3-10%. Благодаря этому в следующее после пробоя включение вентиля 6 напряжение на электрофильтре на 30-10% ниже предпробойного.

Положительный эффект от использования предлагаемого источника питания заключается в том, что регулирование напряжения на нагрузке производится путем открывания вентиля при снижении мгновенного значения напряжения питающей сети ниже заданного уровня, пропорционального сигналу управления, и запирания вентиля, когда мгновенное значение напряжения на нагрузке достигает этого заданного уровня. Благодаря этому максимальные значения напряжения на нагрузке есть величина, независящая, в известных пределах, от колебаний напряжения питающей сети и вольт- амперной характеристики нагрузки,что повы- щает качество регулирования. Поэтому при регулировании напряжения на электрофильтре при помощи предлагаемого источника питания максимальные значения напряжения на электрофильтре остаются неизменными при неизменном сигнале управления и не изменяются при изменениях вольт- г амперной характеристики электрофильтра. Благодаря этому снижается интенсивность искрообразования и повышается КПД электрофильтра.

0

0

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Многоканальный источник питания, содержащий общий источник постоянного напряжения, выполненный на трансформаторе, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, а вторичная - к выпрямителю, полностью управляе.мые электронные вентили по числу каналов, входы вентилей подключены к выходу выпрямителя, выходы - к соответствующему выходному выводу источника питания, блоки управления по числу полностью управляемых электронных вентилей, входы блоков управления соединены с соответствующими выходными выводами и общей щиной, а выходы подключены к управляющим входам полностью управляемых электронных вентилей, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества регулирования выходного напряжения, трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, соединенной с входом дополнительного выпрямителя, в блоках управления введен вход синхронизации, подключенный к выходу дополнительного выпрямителя, приче.м блоки управления выполнены на первом и втором компараторах, дифференциаторе, триггере, элементе гальванической развязки, датчике напряжения и формирователе сигнала управления, причем инвертирующий вход первого компаратора подключен к входу блока управления через датчик напряжения, неинвертирующий вход первого компаратора и инвертирующий вход второго компаратора соединены с выходом формирователя сигнала управления, неинвертирующий вход второго компаратора подключен к входу синхронизации блока управления, выход первого компаратора соединен с входом триггера, выход второго компаратора через дифференциатор подключен к входу триггера, выходом через узел гальванической развязки подключенного к выходу блока управления.

Изобретение относится к многоканальным источникам питания, в частности к источникам питания электрофильтров. Цель изобретения - повышение качества регулирования выходного напряжения. Цель достигается тем, что в источник введены вторичная обмотка 24, выпрямитель 25 и вход синхронизации блока 12 управления. При питаюш.ем напряжении на выходе выпрямителя 3 выше сигнала задания на выходе формирователя сигнала управления 13 компаратор 15 переключает триггер 19, и через элемент 20 подается управляющий импульс на полностью управляемый электронный вентиль 6. При напряжении на выходном выводе 9 больше заданного компаратор 14 переключает триггер 19 в исходное состояние. 4 ил. Ё (Л со оо со ел 00

ij 2 Ъ itf ts

Фи&.2

f

7J

i

27

,Ф /26

30

.З