Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1992 года по МПК H02M7/162 

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при создании нерегулируемых преобразователей переменного напряжения в постоянное для источников вторичного электропитания.

Известен трехфазный сетевой нерегулируемый выпрямитель, собранный по схеме Ларионова йхоДы которого подключены к фазам сети, а выходы - к нагрузке Подо- бные выпрямители оказывают существенное влияние на питающую сеть за счет низкого значения коэффициента мощности и большого коэффициента нелинейных искажений.

Отмеченных недостатков практически лишен сетевой выпрямитель, содержащий трехфазный мостовой тиристорчый выпрямитель, вход переменного тока которого подключен к фазным входным выводам, вы- ход постоянного тока образует первые выходные выводы, два одногактных выпрямителя на разиополярмых транзисторах, входы которых подключены к каждому 4азному входному выводу, а выходы- через второй и третий выходные выводы - к чупе- вому входному выводу, причем база каждого транзистора подключена к соответствующему фазному входному выводу через управляющую цепь состоящую из последовательно соединенных базового резистора и двух паралпельных цепочек, состоящих из двух соединенных последовательно и согласно фотодиодов основных оптопар, излучающие диоды кото- рых последовательно-параллельно соединены с вторичными обмотками трансформаторов тока, одни концы первичных обмоток которых соединены с двумя другими фазами сети, а вторые - с соответствую- щими входами трехфазного мостового тиристорного выпрямителя.

Однако устройство управления дополнительными выпрямителями в таком преобразователе имеет сравнительно большую массу и габариты из-за наличия в его составе трансформаторов тока

Цель изобретения -улучшение массога- баритных показателей преобразователя

Поставленная цель достигается тем, что трехфазный мостовой выпрямитель выполнен на неуправляемых вентилях, излучающие диоды шести дополнительных оптопар соединены в три группы по два диода, включенные встречно-параллельно. Каждая из групп излучающих диодов одним выводом подключена к нулевому входному выводу, а другим - через токоограничивающий резистор - к соответствующему фазному входному выводу. Излучающие диоды основных

оптопар совместно с фотодиодами допол нительных оптопар, тремя дополнительно введенными компараторами и тремя элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ образуют логический блок, в котором фотодиоды дополнительных оптопар соединены в три группы по два диода, включенные встречно- параллельно При этом каждая из указанных групп фотодиодов одним выводом подключена к заземленному выводу логического блока, а другим - к соответствующим вхо дам компараторов Причем р-я группа фотодиодов соединена с первым входом n-m компаратора и с вюрым входом m-ro компаратора, выход n-го компаратора соединен с первым входом n-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с вторым входом k-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, где m - п 4 2, k п ь 1, причем n m и k изменяются циклически от 1 до 3 Излучающие диоды основных оптопар соединены в три группы по два последовательно-согласно включенные диода, каждая из которых одним выводом подклю- 1ена к заземленному выводу ложческого блоча, а другим - к выходу одного из элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

з фиг 1 представлена принципиальная эпекгрическая схема предлагаемого пре бразователя, на фиг 2 - принципиаль на« электрическая схема логического блока, на фиг 3 - диаграммы, поясняющие его работ /, на фиг А - временные диаграммы поясняющие работу преобразователя в целом

Преобразователь содержит трехфазный мостовой выпрямитель, выполненный на диодах 1-6, вход переменного тока которого подключен к фазным входным выводам, а выход постоянного тока образует первые еыходные выводы для подключения основной нагрузки 7, два однотактных выпрямителя 8 и 9, выполненных на разнополярных транзисторах 10-12 и 13-15 Входы однотактных выпрямителай подключены к соответствующему фазному входному выводу , а выходы - через второй и третий выходные выводы для подключения дополнительных нагрузок 16 и 17 - к нулевому входному выводу База каждого транзистора подключена к соответствующему фазному входному выводу через управляющую цепь, состоящую из последовательно соединенных базового резистора и фотодиодов 24-29 основных оптопар, каждому из которых соответствует один из двух включенных последовательно и согласно излучающих диодов, объединенных в группы 30-32 Группы излучающих диодов 30- 32 основных оптопар совместно с группами 33-35, состоящими из двух включенных встреино-парэл- лельно фотодиодов дополнительных

оптопар, излучающие диоды которых образуют группы 36 -38, одним выводом подключенные к нулевому входному выводу, а другим - через один из токоограничиваю- щих резисторов 39 -41 - к соответствующе- му фазному входному выводу, а также с гремя дополнительно введенными компараторами 42-44 и тремя элементами ИСК- ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 45-47 образуют логический блок, в котором каждая из групп 33-35 фотодиодов одним выводом подключена к заземленному выводу логического блока, а другим - к соответствующим входам компаратора 42 -44, При этом группа 33 фотодиодов подключается к первому входу компаратора 42 и к второму входу компаратора 44, группа 34 - к первому входу компаратора 43 и к второму входу компаратора 42, а группа 35-к первому входу компаратора 44 и к второму входу компаратора 43. Фотодиоды дополнительных оптопар работают в режиме фотоЭДС. С помощью их осуществляется сравнение фазных напряжений питающей сети, Выход компаратора 42 соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 45 и с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 46, выход компаратора 43 - с первым входом элемента 46 и с вторым входом элемента 47, а выход компаратора 44 - с первым входом элемента 47 и с вторым входом элемента 45. Группы 30-32 излучающих диодов основных оптопар одним выводом подключены к заземленному выводу логического блока, а другим - к выходу одного из элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Причем к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 45 подключены излучающие диоды группы 30 основных оптопар, фотодиоды 24 и 25 которых установлены в цепях управления транзисторами 10 и 13, связан- ных с фазой А, к выходу элемента 46 подключены излучающие диоды группы 31, фотодиоды 26 м 27 которых установлены в цепях управления транзисторами 11 и 14, связанных с фазой В, а к выходу элемента 47 - излучающие диоды группы 32, фотодиоды 28 и 29 которых установлены в цепях управления транзисторами 12 и 15, связанных с фазой С.

Сетевой выпрямитель работает следующим образом.

На интервале от 0 до п/6 по условиям коммутации открыты вентили 5 и 4 силового диодного моста (фиг.1). По фазам В, С и нагрузке 7 протекает ток id {фиг 4). Выходной сигнал компаратора 4 (фиг 2), сравни- вающего напряжени. фазы А с напряжением фазы В, соответствует логической единице (фиг 3) так как на указанном интервале напряжение фазы А больше напряжения фазы С. Выходной сигнал компаратора 43, сравнивающего напряжение фа зы В с напряжением фазы С, соответствует логическому нулю, так как напряжение фазы В меньше напряжения фаз С. Выходной сигнал компаратора 44, сравнивающего напряжение фазы С с напряжением фазы А, соответствует логической-единице, так как напряжение фазы С больше напряжения фазы А. При указанном уровне сигналов компараторов, подключенных к входу блока логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, на выходе элемента 45 будет единичный сигнал, а на выходе элемента 46 и 47 - нулевые (фиг.3,4). Следовательно, к базовым цепям транзисторов 10 и 13, где установлены фотодиоды 24 и 25 (фиг.1), излучающие диоды которых составляют группу 30 и подключены к выходу элемента 45, будет приложен положительный потенциал. На этом интервале открыт транзистор 10 дополнительного выпрямителя 8. Транзистор 13 закрыт, так как к эмиттерно-кол- лекторной цепи этого транзистора приложено напряжение обратной полярности. По фазе А и нагрузке 16 протекает ток idi (фиг.4).

В момент времени, соответствующий ri/6, напряжение фазы А становится равным, а затем больше напряжения фазы С. При этом открывается диод 1 и закрывается диод 5 силового диодного моста. Так id нагрузки 7 протекает по фазам А и С. На выходах компараторов 42 и 43 сохраняются прежние уровни сигналов, а на выходе компаратора 44 устанавливается значение, соответствующее логическому нулю, что вызывает установку элемента 45 в нулевое состояние, а элемента 47 - в единичное, Следовательно, прекращает излучение све- тодиоды группы 30 и начинают излучать све- тодиоды группы 32..Соогветственно закрывается транзистор 10 и открывается транзистор 12. По фазе С и нагрузке 16 протекает ток idi {фиг.4).

В момент времени, соответствующий n/З, синусоида напряжения фазы С переходит через 0 в область отрицательных значений. При этом изменится полярность приложенного к транзисторам 12 и 15 напряжения. Закрывается транзистор 12 дополнительного выпрямителя 8 и открывается транзистор 15 дополнительного выпрямителя 9 По фазе С и нагрузке 17 протекает ток id2 (фиг,4).

Формирование последующих участков тока idi дополнительного выпрямителя 8 и тока id2 дополнительного выпрямителя 9 посредством транзисторов 11, 13 и 14 происходит аналогично

В результате ток ic (фиг 4), потребляемый преобразователем из сети, равный сумме токов Id, Idi и id2. будет иметь практически синусоидальную форму.

Таким образом, функциональные возможности предлагаемого устройства и известного идентичны, в то время как его массогабармтные показатели лучше, чем массогабаритные показатели известного устройства управления.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель, вход переменного тока- которого подключен к фазным входным выводам, выход постоянного тока образует первые выходные выводы, два однотактных выпрямителя на разнополярных транзисторах, входы которых подключены к каждому фазному входному выводу, а выходы через второй и третий выходные выводы - к нулевому входному выводу, причем база каждого транзистора подключена к соответствующему фазному выводу через управляющую цепь, состоящую из последовательно соединенных базового резистора и фотодиода одной из шести основных оптопар, а также шесть дополнительных оптопар, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения массогаба- ритных показателей, трехфазный мостовой выпрямитель выполнен на неуправляемых вентилях, излучающие диоды шести дополнительных оптопар соединены в гри встреч но-параллельно включенные по два диоди группы, каждая из которых одним выводом подключена к нулевому входному выводу, а

другим - через токоограничивэющий рези стор - к соответствующему фазному входному выводу, излучающие диоды основных оптопар, совместно с фотодиодами дополнительных оптопар, тремя дополнительно

введенными компараторами и тремя элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ образуют логический блок, в котором фотодиоды дополнительных оптопар соединены в три встречно-параллельно включенные по два

диода группы, каждая из которых одним выводом подключена к заземленному выводу логического блока, а другим к соответствующим входам компаратора, при этом n-я группа фотодиодов соединена с первым входом

n-го компаратора и с вторым входом п-го компаратора, выход n-го компаратора соединен с первым входом n-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с вторым входом k-ro элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, где m п

+ 2, k п + 16 причем п, m и k изменяются циклически от 1 до 3, а излучающие диоды основных оптопар соединены в три последовательно-согласно включенные по два диода группы, каждая из которых одним

выводом подключена к заземленному выводу логического блока, а другим к выходу одного из элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,

Использование1 при создании нерегулируемых преобразователей - выпрямителей для источников вторичного электропитания. Сущность изобретения: сетевой выпрямитель содержит трехфазный мостовой выпря- митель, собранный на диодах 1-6, выходные выводы которого подключены к основной нагрузке 7, а входы - к фазным входным выводам. Между каждым фазным 16 г- входным выводом и нулевым выводом включены два трехфазных однотактных выпрямителя 8 и 9, выполненных на разнополярных транзисторах 10-12 и 13- 15 Выходы выпрямителей 8 и 9 подключены соответственно к дополнительным нагрузкам 16 и 17. Базовые цепи транзисторов 10-15 подключены к соответствующим фазным входным выводам через управляющие цепи, состоящие из последовательно соединенных базового сопротивления 18-23 и соответствующего фотодиода одной из управляющих оптопар 24-29. Излучающие диоды указанных оптопар соединены парами согласно-последовательно и одним выводом подключены к выходу соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ логического устройства, а вторым - к корпусу логического устройства, содержащего компараторы, на выходе которых установлены излучающие диоды, фотодиоды которых включены в базовые цепи транзисторов 1-0-15, связывающих дополнительные нагрузки 16 и 17с соответствующими фазными входными выводами 4 ил ел ч СП о о о 00 «ЛП& ЈЩ

0.г

1750008 (/-V х-