Стабилизированный источник постоянного или переменного тока Советский патент 1977 года по МПК H02M7/217 H02M5/25 G05F1/50 G05F1/20 

1

Изобретение относится к устройствам, для регулирования и стабилизации величины тока в нагрузке и может быть примененно в электротехнической промышленнос-ги.

Известны стабилизированные источники постоянного или переменного тока.

Известно устройство для стабилизации тока в нагрузке, содержащее электронный ключ, токоограничивакляее индуктивное сопротивление, в качестве которого используется трансформатор с линейным дросселем в цепи обмотки управления и обратный диод. Величина амплитуды тока в нагрузке определяется токами в обмотке управления трансформатора с учетом коэффициента трансформации.

Известное устройство позволяет получить только однополярные импульсы тока, при этом длительность импульсов ограничена временем перемагничивания трансформатора и зависит от нагрузки. Кроме того, ток в нагру; ке между импульсами не регулируется и равен нулю.

Наиболее близким к предложенному изобретению является стабилизированный исто

ник постоянного или переме1шого тока, содержащий мостовой выпpя штeль на тиристорах в качестве регулирующего органа, на стороне постоянного тока которого включен линейный дроссель, а каждая из входных клемм связана с источником переменного напряжения через соответствующий датчик тока, орган управления на дросселе насыщения с обмотками управления, рабочими обмотками и вспомогательными обмотками, используемыми в качестве датчиков тока, причем управляющий электрод каждого из тиристоров мостового выпрямителя связан с анодом через управлпощую цепь, выполненную в виде последовательной цепочки из диоде и рабочей обмотки дросселя насыщения.

Известный стабилизатор тока позволяет регулировать и стабилизировать как постоянный, так и неременный ток в активной нагрузке в зависимости от того, в какую цепь регулирующего органа включена нагрузка (или в цепь постоянного тока, т.е. последовательно с линейным дросселем, или в цепь переменного тока). Переменный ток в указанном стабилизаторе имеет npjfмоугольную форму и сдвинут по фазе от носительно питающего напряжения, пульсация тока определяется величиной индуктивности линейного дросселя, введенного в це постоянного тока регулирующего органа. Недостаток такого стабилизатора тока заключается в том, что при модуляции величины напр5ш;ения управления по прямоугольному закону, форма импульсов тока нагрузки резко отличается от прямоуголь ной - в результате наличия в цепи управления и в цепи нагрузки инерционных элементов в виде линейных дpocceлeйt Фронты импульсов имеют экспоненциальг ную форму и чем больще величины индуктивностей в цепях управления и нагрузки, тем больше длительность фронтов импульса что определяет в конечном итоге минималь ную длительность импульсов тока и максимальную их частоту. Цель изобретения - повышение качества р егулирования. Это достигается тем, что вспомогательные обмотки дросселя насыщения снабжены отводами, к которым подключена цепь, состоящая из соединенных встречно-последовательно дополнительных тиристоров, общая точка которых соединена через дополнитель но введенную обмотку линейного дросселя с его основной обмоткой со стороны аноргной группы тиристоров мостового выпрямите ля. Управляющий электрод каждого из дополнительных тиристоров соединен через переключатель, по цепи управления связанный с задатчиком врем-енных интервалов, с упра ляюшим электродом и управляющей цепъю соотвествующего тиристора катодной группы мостового выпряКШтеля, причем отноще- ние витков дополнительной и основной обмоток линейного дросселя равно отношению витков части вспомогательной обмотки между отводом и источником переменного напряжения к общему числу витков вспомогательной обмотки. На фиг. 1 изображена принципиальная схема стабилизированного источника посте- утиного или переменного тока; на фиг. 2 - временная диаграмма напряжений питающей сети и тока нагрузки. Стабилизированный источник тока содержит следующие элементы: 1 - источник переменного напряжения; 2-5 - тиристоры М.ОСТОВОГО выпрямителя; 6, 7 - дополнительные тиристоры; 8, 9 - сердечники дрос-55 селя насыщения, 1О-13 вспомогательные обмотки дросселя насыщения; 14 - линей ный дроссель; 15, 16 - основная и допо№нктельная обмотки линейного дросселя; 17, 18 - переключатели; 19 - нагрузка. включенная для получения переменного тока; 20 - задатчик временных интервалов; 21-24 - рабочие обмотки дросселя нась щения; 25-28 - полупроводниковые диоды; 20, 30 - обмотки управления дросселя насыщения; 31 - обмотка управляющего л№нейного дросселя; 32 - сердечник управляющего линейного дросселя; 33 - источник постоянного напряжения; U U -напряжения источника переменного напряжения; 3 - Л - ток нагрузки. Стабилизированный источник тока работает следующим образом. Ток управления протекает от источника 33 через обмотки 29, 30 управления дросселя насыщения и обмотку 31 управляющего линейного дросселя. При этом сердечники 8, 9 дросселя насыщения насыщены, и управляемый мостовой выпрямитель открыт полностью, ток в линейном дросселе и в нагрузке наростает до значения, определяв- Л-,, и 717- I где Зн н V VH ток в нагрузке, J -ток в обмотках управления, W, - число витков обмотки управления дросселя насыщения; W число витков вспомогательной обмотки дросселя насыщения. При достижении тока нагрузки указанного значения в работе стабилизатора наступает установившийся режим. В момент времени t полярность nanps жения и источника 1 является прямой для тиристоров 6 и 7, которые включаются, ток JH в нагрузке скачком возрастает до установивщегося значения и дальнейшее его увел гчение ограничивает линейный дроссель 14, при этом ток протекает по цепи: источник 1, обмотка 10 дросселя насыщения, тиристор 6, обмотка 16 линейного дросселя 14, тиристор 4, обмотки 12, 13, нагрузка 19. С момента i. сердечник 9 насышен, так как магнитные потоки, создаваемые токами в обмотках управления и в вспомогательных в этом сердечнике, направлены в одну сторону, а в сердечнике 8 магнит ные потоки создаваемые токами в соответствующих обмотках, направлены навстречу, и сердечник 8 намагничивается, при этом на обмотках 21 и 24 наводится напряжение, равное по величине и направленное давстречу напряжению на обмотке 16 лине№ного дросселя. Мгновенное значение Hanpshжения на обмотке 16 равно разности сете- вого напряжения и напряжения на нагрузке. В момент времени t напряжение (J2 питающейсзтименяетсвойзнак, однакоток 0ц в нагрузке протекает по указанной цепи и в том же направлении благодаря накопленной линейным дросселем 14 энергии, которая с данного момента возвращается в питающую сеть. С этого же момента напряжения на линейном дросселе и на обмотках 21 vi 24 меняют знак, а сердечник 8 начинает перемагничиваться. В момент времени tj средечник 8 насыщается и на обмотках 21 и 24 напряжение становится равным нулю, а напряжение на обмотке 16 линейного дросселя 14 порождает ток в депи управляющих электродов тиристоров 2 и 7, которые включаются, так как напряжение U2 питающей сети для них в этот момент имеет прямую полярност Ток нагрузки Л ц меняет знак, и скачок принимает значение, определяемое током управления. С момента t ток протекает по цепи: источник 1, нагрузка 19, обмотка 13, т№ристор 7, дополнительная обмотка 16 линейного дросселя 14, тиристор 2, обмотки 11, 10 дросселя насыщения. Процессы, протекающие в цепях стабилизатора, аналогичны описанным. Отличие состоит только в том, что с указанного мо мента насыщен сердечник 8, а сердечник 9 перемагничивается, и на его рабочих обмотках 22, 23 находится напряжение, по величине равное напряжению на обмотке 16 линейного дросселя 14 и направленное навстречу, Б момент t насыщается сердеч- ник 9, напряжение на обмотках 22 и 23 становится равным нулю, и включаются тирис торы 6 и 4, так как напрялшние на обморке 16 линейного дросселя порождает ток в цепи управляющих электродов указанных тиристоров. Далее процессы в стабилизаторе повторяются. При изменении величины нагрузки дроссель насыщения корректирует момент включения тиристоров регулирующеГО органа так, чтобы сохранить равенство

1 W I W н н VI

, ИА«1,

1Г1у-,о

-) - -

Эти равенства тождественны, так как

.0., .9 %с

В момент t переключатели 17 и 18 подключают рабочие обмотки дросселя насыщения к управляющим электродам тиристоров 3 и 5. С этого момента ток в один полупериод протекает по цепи: источник напряжения 1, обмотки 10, 11, тиристор 3, основная обмотка 15 линейного дросселя, тиристор 4, обмотки 12, 13, нагрузка 19; в другой полупериод: источник 1, нагрузка 19, обмотки 13, 12, тиристор 5, основная обмотка 15, тиристор 2, обмотки 11, 10,

W

(3)

10 «

Если соотнощение формулы (З) будет вь держано, то изменение тока нагрузки происходит скачком с определенной (наперед заданной) кратностью амплитуд. ,

В стабилизаторе тока в качестве пер&ключателей 17, 18 используются полупроводниковые ключи, управление которыми осуществляет задатчик 20 временных интервалов, выполненный по схеме мультивибратора.

Формула изобретения

Стабилизированный источник постоянного или переменного тока, содержащий мос товой выпрямитель на тиристорах в качест- Так как ток в цепи управления и число витков обмоток управления остаются неизмеш1ым , а число витков вспомогательной обмотки изменяется в . (или , что то же самое,так ) раз, то и ток Л в , W , - Hj нагрузке изменяется в указанное число раз. 1нз(,), W,o4W,l Чтобы исключить переходный процесс по току в нагрузке при переходе от одного значения к другому, линейная индуктивность выполнена из двух секций. До момента i в цепи нагрузки включена дополнительная обмотка 16 линейного дросселя. Энергия, накопленная в этой индуктивности, равна 2 где b|g - индуктивность дополнительной обмот ки линейного дросселя .16. Так как при переключении распределителя энергия в индукивности не может изменяться мгновенно, о при подключении основной обмотки 15 линейного дросселя в цепь нагрузки ток в агрузке принимает новое значение; - const 2 2 а так как индуктивность пропорциональна квадрату числа витков обмотки MW%oI W -I W, Из формул 1 и 2 получают

Be регулирующего органа, на стороне поотоянного тока которого включен линейный дроссель, а каждая из входных клемм свазана с источником переменного напряжения через соответсвующий датчик тока, орган управления на дросселе насыщения с обмот ками управления, рабочими обмотками и вспомогательными обмотками, используемыми в качестве датчиков 1Рока, причем управляющий электрод каждого из тиристоров мостового выпрямителя связан с анодом через управляющую цепь, выполненную в виде последователоной депочки из диода и рабочей обмотки дросселя насыщения, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества регулирования пу тем повышения крутизны фронта управляющего импульса и уменьщения времени п&реходного процесса, вспомогательные о&мотки дросселя насыщения снабжены отводами, к которым подключена цепь, состоящая из соединенных встречно-последовательно дополнительных тиристоров, обшая которых соединена через дополнительно введенную обмотку линейного дросжеляс его основной обмоткой со стороны анодной группы тиристоров мостового выпрямителя, ау11равляв щий электрод каждого из допохшительных тиристоров соединен через переключатель, по цепи управления связанный с задатчиком временных интервалов, с управляющим электродом и управляющей цепыо соответствующего тиристора катодной группы мостового выпрямителя, причем отнощение витков дополнительной и основной обмоток линейного дросселя равно отнощению витков части вспомогательной обмотки между отводом и источником переменного напряжения к общему числу витков вспомогательной обмотки.

.1

Фиг. г