Устройство для электропитания нагрузки с изменяющейся внешней вольт-амперной характеристикой Советский патент 1990 года по МПК H05B7/16 H05B7/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания нелинейных нагрузок, в частности газоразрядных.

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей,- т.е. увеличение коэффициентов мощности и полезного действия источников электропитания нагрузок с изменяющейся внешней вольт- амперной характеристикой, и повышение надежности в работе.

На фиг. 1 представлена электрическая схема источника электропитания нагрузки с изменяющейся внешней вольт- амперной характеристикой; на фиг. 2 - статические вольт-амперные характеристики источника электропитания и нагрузки.

Устройство для электропитания содержит регулируемый источник 1 тока,

входы которого соединены с выходами регулятора 2 напряжения, а выходы через датчик 3 тока нагрузки предназначены для соединения с нагрузкой 4, параллельно которой подключен датчик 5 напряжения на нагрузке, соединенный через диод 6 и дополнительный источник 7 опорного напряжения с управляющим входом регулятора 2 напряжения, т.е. с входом его схемы 8 управления. Выход датчика 3 тока нагрузки соединен с управляющим входом регулятора 2 напряжения через блок 9 запуска, выполненный из последовательно соединенных ключевого элемента Ю и запускающего источника 11 опорного напряжения. Входы блока 12 сравнения соединены с выходом датчика 3 тока нагрузки и с опорным источником 13 тока нагрузки, а выход - с управляюел i

j

о ро

4

щиь; входом регулируемого источника 1 тока.

Функционирование устройства рассматривают на примере электропитания напряжением положительной полярности разрядной камеры плазменного источника электронов с полым катодом, вольт- амперная характеристика (ВАХ) которой

представлена на фиг. 2, кривая 14.

Опорным источником 13 тока нагрузки задается рабочая точка на ВЛХ нагрузки (фиг Л, кривая 14, точка А), запускающим опорным источником 11 за- |цается максимальное выходное напряже- ние (фиг. 2, точка В) или напряжение зажигания газового разряда. В исходном состоянии ключ 10 замкнут, диод 6 Ьаперт, так как величина напряжения источника 11 превышает напряжение ис- точника 7.

При подаче напряжения питания Е ia выходе регулятора 2 напряжения и нагрузке напряжение максимальное И равно напряжению зажигания газового разряда, Дроссельный магнитный усилитель регулируемого источника 1 тока Находится в насыщенном состоянии. 11ри -малых разрядных токах (участок ОВ Ј системе с полым катодом возбуждается отражательный разряд. Яри некоторы Критических параметрах разряда, соот- етствуюших точке В9 плазма проникает Ј катодную область - происходит пере- стройка разряда (участок БВ). На этом участке увеличивается значение тока, снижается напряжение горения разряда, что приводит, к увеличению падения Напряжения на рабочих обмотках дрос- сельного магнитного усилителя и к сдвигу угла между током и напряжением Это можно исключить, если поддерживать дроссельный магнитный усилитель в насыщенном состоянии. Для этого на- пряжение, прикладываемое к первичной обмотке трансформатора и к рабочем обмоткам дроссельного магнитного усилителя источника 1 тока, должно быть пропорционально напряжению на нагруз- ке. Это достигается размыканием ключа 10, что приводит к отпиранию диода б, т.е. включается положительная обратная связь. Ключ 10 может быть выполнен на транзисторе, управление которым осуществляется сигналом с датчика 3 тока через пороговое устройство, которое может быть выполнено на триггере Шмидта. Когда появляется ток на

0

5 0

5 о 40 ,.„

грузки, пороговое устройство срабатывает и запирает ключ 10.

Включение положительной обратной связи приводит к тому, что напряжение, прикладываемое к первичной обмотке трансформатора и рабочим обмоткам дроссельного магнитного усилителя, сравнивается с напряжением на нагрузке.

Дополнительный источник 7 опорного напряжения введен для корректировки статической ВЛХ источника электропитания. Чтобы источник электропитания находился в режиме параметрического токоограничения, когда внутреннее сопротивление источника электропитания превышает отрицательное динамическое сопротивление, газового разряда, источником 7 обеспечивается смещение характеристики источника электропитания (кривая ГД) относительно нагрузочной ВАХ (кривая ВБА) на величину ДА, пропорциональную величине напряжения опорного источника 7. Это обеспечивает устойчивое горение разряда плазменного источника электронов при различных дестабилизирующих факторах.

При отсутствии дополнительного контура регулирования по напряжению на нагрузке ВАХ источника электропитания представлена на фиг. 2, кривая 15.

Плоцадь. ограниченная кривыми ВЕД и ВБА, соответствует реактивной мощности, запасаемой в элементах регулируемого источника тока. При этом сдвиг угла между током и напряжением может достигать до 90е, коэффициент мощности до 30% и КПД до 50%.

Получение ВАХ источника электролитания (фиг. 2, кривая ГД), близкой к нагрузочной (кривая ВБА), позволяет согласовать источник с нагрузкой с увеличением коэффициентов мощности и полезного действия. Указанный эффект достигается из-за возможности раздельного изменения уставок регулируемого источника тока и регулятора напряжения. В режиме токоограничения напряжения источника питания Un распределяется между нагрузкой 4 и регулируемым источником 1 тока. Уменьшение напряжения питания прямо пропорционально напряжению на нагрузке 4, что приводит к уменьшению энергии, запасенной в реактивных элементах источника 1, а следовательно, к уменьшению угла сдвига между током и напряжением, величина которого пропорциональна реак

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей. В установку введены регулятор напряжения, блок запуска, диод и датчик напряжения на нагрузке. Устройство обеспечивает возможность раздельного изменения уставок регулируемого источника тока и регулятора напряжения. В режиме токоограничения напряжение источника питания распределяется между нагрузкой и регулируемым источником тока, что приводит к уменьшению угла сдвига между током и напряжением и повышению коэффициента мощности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фи&1

/5

Фиг. г