Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1992 года по МПК H02M7/155 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использованоприсозданииполупроводниковых преобразователей переменного тока в постоянный в источниках вторичного электропитания.

Известен сетевой выпрямитель, подключаемый к сети через первичные обмотки трансформатора тока, и содержащий мостовой выпрямитель, выход которого соединен через сглаживающий реактор и диод с нагрузкой, параллельно которой подключен сглаживающий конденсатор. Напряжение на выходе выпрямителя регулируется с помощью регулятора паралелльного типа, вы- полненного на силовом транзисторе, подключенном между точкой соединения сглаживающего реактора с диодом и нулевой шиной. Управление силовым транзистором осуществляется с помощью широтно-импульсного модулятора по сигналу рассоглассования, получаемого при срав- нении выходного напряжения и напряжения вторичной обмотки трансформатора тока с опорным сигналом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является сетевой выпрямитель, содержащий трехфазный мостовой тиристорный выпрямитель, входы которого подключены к фазам сети, а выход- к нагрузке, два однотактных выпрямителя, подключенные между каждой фазой и нулевой шиной и выполненные на разнополярных транзисторах, базы каждого из которых подключены к одноименной фазе сети через упраавляющие цепи, состоящие из последовательно соединенных базового сопротивления и двух параллельных цепочек, состоящих из двух соединенных последовательно и согласно фотодиодов оптопар, излучающие диоды которых последовательно-параллельно соединены с вторичными обмотками трансформаторов тока, одни концы первичных обмоток которых соединены с двумя другими фазами сети, а вторые - с соответствующими входами трехфазного мостового тиристорного выпрямителя.

Такое устройство при постоянной нагрузке силового тиристорного моста обес- печивает загрузку сети практически синусоидальным током, т.е. имеет лучшее значение коэффициента мощности, чем указанное устройство.

Однако, при изменении тока основной нагрузки, ток дополнительной нагрузки в данном устройстве не изменяется. В результате суммарный ток, потребляемый из сети, становится несинусоидальным и коэффициент мощности ухудшается.

Цель изобретения -улучшение коэффициента мощности преобразователя при переменной нагрузке силового тиристорного моста.

Поставленная цель достигается тем, что выход каждого из дополнительных выпрямителей соединен с нулевым выводом сети через последовательно включенные дополнительно введенные цепь нагрузки и регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом тиристорного мостового выпрямителя через дополнительно введенные устройство регулирования величины тока дополнительной цепи нагрузки и датчик тока, включенный в цепь основной нагрузки.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого сетевого выпрямителя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,

Сетевой выпрямитель содержит трехфазный мостовой выпрямитель 2, выходные выводы которого подключены к нагрузке таким образом, что один выходной вывод выпрямителя соединен с одним выводом нагрузки 2 через датчик 3 тока нагрузки, а второй выходной вывод выпрямителя - с вторым выводом нагрузки 2 непосредственно, а входы переменного тока через первичные обмотки 4-6 трансформаторов тока - к фазным входным выводам. Между каждым фазным входным выводом и нулевым выводом включены два однотактных.выпрямителя 7 и 8, выполненные на разнополярных транзисторах 9-11 и 12-14 соответственно. Выходы выпрямителей 7 и 8 подключены к дополнительным нагрузкам 15 и 16 через соответствующие регулирующие транзисторы 17 и 18. Базовые цепи транзисторов 9-14 подключены к соответствующим фазным входным выводам через управляющие цепи 19-24, состоящие из последовательно соединенных базового сопротивления и двух параллельных цепочек. Каждая цепочка состоит из двух соединенных последовательно и согласно фотодиодов оптопар. Излучающие диоды этих оптопар вместе с излучающими диодами оптопар управляющей цепи, подключенной к другому входному фазному выводу, образуют последовательное соединение, подключенное к вторичным цепям трансформатора тока. Встречно-параллельно этим излучающим диодам подключены последовательно соединенные излучающие диоды оптронов соответствующих управляющих цепей транзистора обратной проводимости, составляя с ними соответствующую группу излучающих диодов 25-27 каждого трансформатора тока. Трансформатор тока,

к вторичным цепям которого подключены излучающие диоды оптронов, входящих в управляющие цепи, подключенные к двум фазным входным выводам, включен между третьим входным выводом и соответствую- щим входным выводом выпрямителя. Управление открытием транзисторов 17 и 18 осуществляется устройством 28 регулирования тока дополнительных цепей нагрузки, выходы которого подключены к базовым це- пям соответствующих транзисторов 17 и 18, а вход - к датчику 3 тока.

Преобразователь работает следующим образом.

На интервале времени от момента пере- сечения синусоидной напряжения Ui оси аи до точки коммутации тиристоров (фиг. 2) включены тиристоры одного плеча выпрямителя 1 и ток id нагрузки 2 течет по фазам В и С через первичные обмотки 5 и 6 транс- форматоров тока. При этом включаются излучающие диоды соответствующих оптопар и, следовательно, открываются соответствующие им фотодиоды оптопар. К базам транзисторов 9 и 12 прикладывается через управляющие цепи 19 и 22 положительный потенциал. Открывается транзистор 9. Транзистор 12 закрыт. По фазе А и нагрузке 15 протекает тока i di (фиг. 2).

На интервале от точки коммутации ти- ристоров до момента пересечения синусоидой напряжения Uni оси on ток id нагрузки 2 течет по фазам А, В через первичные обмотки 4 и 5 трансформаторов тока. При этом включаются излучающие диоды соответст- вующих оптопар и открываются соответствующие им фотодиоды оптопар. К базам транзисторов 11 и 14 прикладывается через управляющие цепи 21 и 24 положительный потенциал. Открывается транзистор 11. По фазе С и нагрузке 15 протекает ток I di (фиг. 2).

Аналогично обеспечивается управление транзисторами 12-14 и формирование тока id 2 нагрузки 16.

Ток id, протекающий через тиристорный выпрямитель 1, определяется сопротивлением (мощностью) основной нагрузки 2, а токи id i и Id 2 дополнительных выпрямителей 7 и 8 - сопротивлением дополнительных цепей нагрузок 15 и 16 и соответствующим сопротивлением эмиттерно-коллекторной цепи транзисторов 17 и 18. Причем управление величиной сопротивления транзисто

ров 17 и 18 осуществляет устройство 28

.

регулирования величины тока дополнитель ной нагрузки, входным сигналом которого является сигнал датчика 3 тока нагрузки. В предлагаемой конструкции при настройке

.

5 10

15 2025

30 3540-

45

50

55

устройства 28 регулирования тока задается начальный уровень и коэффициент усиления его выходного сигнала, что является необходимым и достаточным условием для реализации любой пропорциональности потребления тока основным 1 и дополнительными 7 и 8 выпрямителями как по постоянной, так и при переменной нагрузках. Выходной сигнал устройства 28 регулирования тока дополнительных цепей нагрузок, поданный на базу соответствующего транзистора 17 и 18, определяет степень их открытия и в конечном итоге величину тока в каждой из дополнительных цепей нагрузок 15 и 16.

В результате устройство, настроенное таким образом, чтобы огибающие токов (фиг. 2, пунктирные линии)основной нагрузки 2 и дополнительных цепей нагрузок 15 и 16 совпадали, оебспечивает потребление из сети практически синусоидального тока, обуславливая коэффициент мощности выпрямителя близкий к единице как при постоянной, так и при переменной основной нагрузке.

Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный тиристорный мостовой выпрямитель, выходы которого образуют выходные выводы для подключения нагрузки, два дополнительных выпрямителя на разнополярных транзисторах, каждый из которых включен между выводами для подключения соответствующей фазы и нулевым выводом питающей сети, причем база каждого из транзисторов подключена к соответствующей фазе через управляющую цепь, состоящую из последовательно соединенных базового сопротивления и двух параллельных цепочек, состоящих из двух соединенных последовательно и согласно фотодиодов оптопар, излучающие диоды которых последовательно-параллельно соединены с вторичными обмотками трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены в соответствующие плечи тиристорного моста, отличающийся тем, что, с целью улучшения коэффициента мощности при переменной нагрузке, выход каждого из допол- нительных выпрямителей соединён с нулевым вводом сети через последовательно включенные дополнительно введенные цепь нагрузки и регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом тиристорного мостового выпрямителя через дополнительно введенные устройство регулирования величины тока дополнительной цепи нагрузки и датчик тока, включенный в цепь основной нагрузки.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания. Цель изобретения - повышение коэффициента мощности при переменной нагрузки. Устройство содержит трехфазный тиристор- ный мостовой выпрямитель 1, входом подключённый через первичные обмотки 4-6 трансформаторов тока к фазам питающей сети, а выходом - к нагрузке 2 через датчик 3 тока. Между каждым фазным входным выводом и нулевым выводом включены два однотактных выпрямителя 7 и 8, выполненных на разнополярных транзисторах 9-11 и 12-14. Через регулирующие транзисторы 17 и 18 выходы выпрямителей 7 и 8 подключены к дополнительным цепям нагрузок 15 и 16. Базовые цепи транзисторов 9-14 через управляющие цепи 19-24 соединены с соответствующими фазами питающей сети. Каждая управляющая цепь состоит из двух соединенных последовательно и согласно фотодиодов оптопар, излучающие диоды которых последовательно-параллельно соеди- нены с вторичными обмотками трансформаторов тока. Указанное выполнение устройства позволяет, за счет получения совпадающих кривых огибающих токов нагрузок 2,15 и 16, обеспечить потребление из питающей сети практически синусоидального тока при коэффициенте мощности выпрямителя, близком к единице как при постоянной, так и при переменной основной нагрузке. Это достигается за счет возможности регулирования величины тока выпрямителей 7 и 8 в соответствии с величиной тока нагрузки 2. 2 ил. ел С