Регулируемый источник тока Советский патент 1989 года по МПК H02M5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике для стабилизации и регулирования тока в переменной нагрузке, например для питания различных электродуговых нагрузок.

Цель изобретения - расширение (функциональных возможностей за счет увеличения диапазона регулирования, а также снижение массы и габаритов устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема трехфазного регулируемого источника тока; на фиг. 2 - эпюры напряжений в характерных точках устройства.

На фиг. 2 изображены: Uf, - напряжение на конденсаторе; 1ц - ток

нагрузки; U - найряжение на соответствующем тиристоре.

Регулируемый источник тока (фиг.1 содержит включенные последовательно индуктивно-емкостный преобразователь (ИЕП) 1, питающийся от трехфазной сети, согласующий трансформатор 2, выпрямитель 3, тиристорный регулятор 4, дроссель фильтра 5 и нагрузку 6. Аноды параллельного 7 и после- довательного 8 тиристоров тиристорно го регулятора 4 через дроссель 9 подключены к положительной клемме выпрямителя 3. Обратный диод 10, шунтирующий дроссель фильтра 5 и нагрузку 6, включен между катодом тиристора 8 и анодом последовательного диода 11, катод которого соединен с катодом параллельного диода 1 и подютючен к отрицательной клемме выпрямителя 3. Анод диода 12 соединен с катодом тиристора 7. Последовательно включенные коммутирующий дроссель 13, конденсатор 14 и заряд ньй тиристор 15 подсоединены к клем мам дополнительного источника 16 питания , причем дроссель 13 подсоединен к положительной клемме источника 16 питания, тиристор 15 - к отрицательной клемме источника 16 питания, а конденсатор 14 включен между катодами тиристоров 7 и 8.

Регулируемый источник тока (фиг. работает следующим образом.

Индуктивно-емкостный преобразователь 1 преобразует сетевой источник напряжения в источник тока и энер- тия сети через согласующий трансформатор 2 и выпрямитель 3 подается на

0

5

0

5

35

30 5

40

50

55

тиристорный регулятор 4, нагруженный на нагрузку 6 с дросселем фильтра 5. Предполотхим, что до момента времени tg (фиг.2) тиристор 8 находился в проводящем состоянии, ток ИЕП замыкался через нагрузку, а конденсатор 14 был заряжен с полярностью, указанной на фиг. 1 в скобках.

Цикл работы тиристорного регулятора 4 р ассмотрим с момента времени t,, когда одновременно отпираются тиристоры 7 и 15. Ток разряда конденсатора 14 протекает навстречу анодному току тиристора 8 и, замыкаясь через открывшийся тиристор 7, запирает тиристор 8 в момент равен- . ства нулю его суммарного анодного тока. Ток нагрузки 1ц при этом замыкается через диод 10. Выходной ток протекает через дроссель 9, тиристор 7 и диод 12. Нагрузка в этом режиме отключена от источника энергии запертым тиристором 8. Через открытый тиристор 15 происходит колебательный перезаряд конденсатора 14 от дополнительного источника 16 питания по цепи: + источника 16 питания - дроссель 13 - кoндeнcaтot) 14 - тиристор 15 - - источника 16 питания. Через время t, когда конденсатор зарядится с полярностью,. указанной на фиг. 1 без скобок, тиристор 15 запирается. Диод 11. на этом этапе работы препятствует закорачиванию обкладок конденсатора

В момент времени t, (фиг.2) отпирается тиристор 8. Ток разряда конденсатора 14, протекая навстречу анодному току тиристора 7, запирает его. Дроссель 9 при этом препятству- ет закорачиванию обкпадок конденсатора 14 через диод 12, диоды вьтрями- теля 3 и тиристор 8. Затем происходит быстрый перезаряд конденсатора 14 по цепи: выпрямитель 3 - дроссель 9 - тиристор 8 - конденсатор 14 - диод 12 - - выпрямителя 3. После этого выходной ток ИЕП замыкается только через.нагрузку 6, последовательно с которой оказываются включены два дросселя 9 и 5, Дроссель 9 служит для фильтрации высокочастотной составляющей тока импульсного регулятора, препятствуя ее проникновению в элементы ИЕП. Дроссель, фильтра 5 сглаживает пульсации тока нагрузки. Диод 12 на этом этапе работы предотвращает разряд конденсатора

10

31457118

14 на нагрузку, повышая коммутационную устойчивость схемы во время резких сбросов нагрузки или коротких замыканий.

В момент времени tj (фиг.2) отпираются тиристоры 7 и 15 и процессы в регулируемом источнике тока повторяются.

Величина среднего значения тока нагрузки регулируется за счет модуляции длительности открытого состояния тиристора 8 в соответствии с выбранным законом управления.

Таким образом, предлагаемый регулируемый источник тока на основе совместно работающих индуктивно-емкостного преобразователя и тирис- торного регулятора обеспечивает резонансную стабилизацию тока нагруз- 2о ки и его регулирование в широком диапазоне даже в режиме короткого замыкания. Расширение диапазона регулирования при малой нагрузке достигается за счет ее отключения от источника энергии одновременно с закорачиванием выхода ИЕП.

Структура построения источника, а именно расположение регулирующего элемента в цепи постоянного тока, предлагаемая схема тиристорного егулятора обеспечивают увеличение астоты преобразования и уменьшение ассы и габаритов схемы, причем нижение установленной мощности лементов ИЕП достигается за счет птимизации режима его работы. Сущетвенно уменьшается также выходной ильтр, так как в известном источние частота переключения тиристоров- режиме глубокого регулирования оставляет 1 Гц и.менее, а в предлааемом - 1 кГц и более (т.е. разница римерно в 3 порядка). Увеличивается

ти фи од че с фу ув и то не те ны хо 15 др с вы зо ще

25

30

1 ре по и по ды де же пр до по др ра ньй сл ще дом зую тод нен обр ано кат сво одн дро еди пол кат с о ног ка тор кат

40

быстродействие схемы.

Формула изобретения

1. Регулируемый источник тока, содержащий индуктивно-емкостный преобразователь, входом соединенньй с выводами для подключения питающей сети, согласующий.трансформатор, выходом соединенный с входом выпрямителя.

0

о

тиристорньй регулятор и дроссель фильтра, одним выводом соединенньй с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, отличающий- с я Тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения диапазона регулирования и снижения массы и габаритов, тирис- торный регулятор первым входом соединен с положительным выходом выпрямителя, вторым входом - с отрицательным выходом вьтрямителя, первым выходом соединен с другим выходом 5 дросселя фильтра, а вторым выходом - с другим выходным выводом, причем выход индуктивно-емкостного преобразователя соединен с входом согласующего трансформатора.

2. Источник тока по п.1, о т л ио

5

0

1ающИйся тем, что тиристорный регулятор включает параллельный к последовательный тиристоры, первый и второй коммутирующий дроссели, последовательный и параллельный диоды, последовательно соединенные конденсатор и зарядньй тиристор, а также дополнительньй источник питания, причем аноды параллельного и последовательного тиристоров объединены и подключены к одному выводу первого дросселя, другой вывод которого образует первый вход регулятора, -обрат- ньй диод включен между катодом по- следовательного тиристораj образую щего первый выход регулятора, и анодом последовательного диода, образующего второй выход регулятора, катод последовательного диода соединен с катодом параллельного диода и образует второй вход регулятора, анод.параллельного диода соединен с катодом параллельного тиристора, свободным выводом конденсатора и одним из выводов коммутирующего дросселя, другой вывод которого соединен с положительной клеммой дополнительного источника питания, катод зарядного тиристора соединен с отрицательной клеммой дополнительного источника питания, а общая точка соединения анода зарядного тиристора с конденсатором подключена к катоду последовательного тиристора.

0

5

0

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для стабилизации и регулирования тока в нагрузке. Цель изобретения - расширение функциональных воз- можностей за счет увеличения диапазона регулирования, а также снижение массы и габаритов устройства. Устройство содержит последовательно соединенные индуктивно-емкостньй преобразователь (ИЕП) 1, согласующий трансформатор 2, выпрямитель 3, тиристор ный регулятор 4, а также дрос- сель фильтра 5 и нагрузку 6, зашун- тиров.анные обратным диодом 10. Расположение тиристорного регулятора 4 в цепи постоянного тока и предлагаемая его схема, включающая дроссель 9, параллельный 12 и последовательньй 10 диоды и коммутирующие цепи с дополнительным источником питания 16, обеспечивают увеличение частоты преобразования, снижение массы и габаритов и расширение диапазона регулирования, с одной стороны, за счет отключения нагрузки от источника энергии одновременно с закорачиванием выхода ИЕП, а с другой стороны,за счет обеспечения резонансной стабилизации тока нагрузки на основе совместно работающих ИЕП и тиристорного регулятора. При этом обеспечивается диапазон изменения нагрузки от короткого замыкания до номинального значения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с СО ь|;аь сд -ч

Фи. г