Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1977 года по МПК H02M7/02 

1

Изобретение относится к системам питания вьшрямленным током как в стационарных условиях, так и на подвижных объектах а также может быть использовано для питания различной радиоаппаратуры, заряда накопительных конденсаторов и аккумуляторных батарей.

Известны бестрансформаторные устройства повышения переменного напряжения с использованием индуктивно-емкостных резонансных контуров.

В этих устройствах осуществляется повышение переменного напряжения и обеспечивается регулирование и стабилизация напряжения на нагрузке. В последовательном индуктивно-емкостном контуре, подключенном параллельно выходным клеммам источника переменного тока, при соответствующей его настройке обеспечивается резонансный режим и напряжение на дросселе (конденсаторе) контура превышает напряжение источника Поэтому в случае подключения нагрузки параллельно одному из реактивных элементов контура, напряжение на нагрузке может быть повышено до любой требуемой величины. Применение ограничителя амплитуды переменного тока позволяет стабилизировать требуемое значение напряжения на нагрузке Управление кобчевым элементом ограничителя амплитуды осуществляет чувствительный элемент, контролирующий напряжение на емкостном фильтре нижних частот, либо непосредственно на сопротивлении нагрузки. Исполнительный орган ограничителя амплитуды включают параллельно выходной диагонали выпрямителя, а емкость фильтра связывают с нагрузкой через силовой вентиль.

Шунтирование одного из элементов контура сопротивлением нагрузки снижает коэффициент мощности контура. В случае изменения напряжения источника или сопротивления нагрузки ограничитель амплитуды периодически закорачивает один из элементов индуктивно-емкостного контура, что наряду со стбилизацией выходного напряжения вызьшает уменьшение коэффициента мощности контура и всего устройства в целом.

Известны также индуктивно-емкостные резонансные контуры, работающие со сравнительно более высоким значением коэффициента мощности, они содержат три и более реактивных элемента, двумя из которых. обы но служат линейные дроссели, характеризуемые относительно малыми значениями добротности, что, в свою очередь, вызывает уменьшение к.п.д. таких устройств.

Прототипом предлагаемого устройства является преобразователь переменного напряжения в постоянное (Л2), содержащий входной индуктивно-емкостной резонансный фильтр, состоящий из двух последовательно соединенных конденсаторов и индуктивного элемента, двухполупериодный мостовой выпрямитель, входная диагональ которого соединена с первым из входных зажимов непосредственно, силовой вентиль, катодом подключенный к одному из выходных зажимов, выходной емкостной фильтр и ограничитель амплитуды, состоящий из чувствительного элемента, контролирующего напряжение на емкости фильтра ,и управляемого им ключевого элемента, включенного параллельно выходной диагонали выпрямителя.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что второй входной зажим соединен с входной диагональю выпрямителя через цепочку, образованную конденсаторами входного фильтра, причем общая точка соединения этих конденсаторов подключена через индуктивный элемент входного фильтра к первому входному зажиму

Это позволяет улучшить энергетические параметры устройств, т.е. повысить коэффициент мощности ,и качество напряжения на нагрузке при питании ее выпрямланным током.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства,

В устройстве к выходным клеммам источника 1 переменного тока подключен последовательный индуктивно-емкостной резонансный контур 2, дроссель которого одним своим выводом непосредственно, а вторым через ко щенсатор, соединен со входными клеммами двухполупериодного мостового выпрямителя 3. Клеммы выходной диагонали выпрямителя соединены с конденсатором 4 фильтра нижних частот, включенного параллельно сопротивлению нагрузки 5. В плюсовой цепи питания между выпрямителем 3 и клеммой конденсатора 4 включены силовой вентиль 6, а параллельно выходной диагонали выпрямителя - тиристор 7, управляющий электрод которого соединен с блоком 8, контролирующим напряжение на емкости фильтра и управляющим срабатыванием тиристора ограничителя амплитуды выпрямленного тока. Тиристор ограничивает амплитуду преобразователя 2 через выпрямитель 3, он развязан с конденсатором фильтра, благодаря вентилю 6 и работает на са- мопогасании.

Устройство работает следующим образом.

Ток источника, ограниченный индуктивноемкостным преобразователем, вьшрямляется и заряжает конденсатор фильтра 4. Сопротивление нагрузки, шунтируя фильтр, подразряжает конденсатор. Подразряд этого конденсатора практически непрерьшно восполняется за счет его подзаряда вьшрями- телем. Если напряжение на нагрузке не превышает заданного значения, тиристор 7 заперт.

При достижении на сопротивлении нагруз-. ки (емкости фильтра) расчетного значения напряжения, блок 8 подает сигнал на управляющий электрод тиристора 7 и последний, открываясь, через вьшрямит«ль шунтирует .индуктивно-емкостной контур. При этом подзаряд емости фильтра 4 прекращается. При уменьшении тока источника до нуля тиристор гаснет и в последующем полупериоде подразряд конденсатора возобновляется. Периодическое шунтирование выхода вьшрямителя обеспечивает регулирование среднего значения тока подразряда конденсатора, который осуществляет питание нагрузки при закороченном выпрямителе. Это обеспечивает определенную стабильность среднего значения напряжения на нагрузке, велич,ина которого регулируется изменением настройки порога срабатывания блока 8.

Предложенное устройство может быть также использовано для заряда накопительных конденсаторов, периодически разряжаемых во внешнюю цепь и подзаряда (заряда) аккумуляторных батарей, работающих в бучере с выпрямителем. Оно обеспечивает экономический заряд накопителей, характеризуется высоким значением коэффициента мощности .и содержит минимальное количество необходимых элементов, сохраняя при этом все положительные свойства ранее известных устройств для питания нагрузки вьшрямительным током и для заряда различных накопителей.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий входной индуктивно-емкостной резонансный фильтр, состоящий из двух последовательно соединенных конден5 саторов и индуктивного элемента, двухполупериодный мостовой вьшрямитель, входная диагональ которого соединена с первым из входных зажимов непосредственно, силовой вентиль, катодом подключенный к одному

из выходных залсимов, выходной емкостной

фильтр и ограничитель амплитуды, состоящий из чувствительного элемента, контролирующего напряжение на емкости фильтра и управляемого им ключевого элемента, включенного параллельно выходной диагонали вы- 5 прямителя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических параметров -второй входной зажим соединен с входной диагональю выпрямителя через цепочку, образованную конденсаторами входного фильтра, причем общая точка соединения этих конденсаторов подключена через индуктивный элемент входного фильтра к первому входному зажиму.