Способ преобразования переменного синусоидального напряжения в постоянное Советский патент 1978 года по МПК H02M7/06 

Изобретение касается силовой электротехники, а именно вторичных источников питания электротехнической аппаратуры. Известны способы преобразования пере.менного синусоидального напряжения в постоянное путем вылрямления напряжения входного источника и последующей фильтрации выпрямленного напряжения. Известен также способ, при котором входное синусоидальное напряжение вначале выпрямляют, и далее осуществляют фильтрацию выпрямленного напряжения, выделяя на выходе постоянную составляющую. Недостатком этого способа является то, что в момент подключения входного источника переменного синусоидального напряжения к преобразователю возможны значительные перегрузки источника по току. Это объясняется тем, что мгновенное значение напряжения входного источника в момент подключения заранее неизвестно, так как само подключение носит случайный характер. Из-за того, что перед подключение.м конденсатор фильтра был разряжен, максимальные перегрузки входного источника по току соответствуют случаю, при котором в момент подключения мгновенное значение напряжения этого источника равно его амплитудному значению,. В таком .случае пусковой ток равен отнощению амплитудного значения напряжения входного источника к его внутреннему сопротивлению и в десятки раз превыщает максимальный ток источника в установившемся режиме. Возникновение значительных перегрузок входного источника по току может привести к нарушениям в работе других потребителей, подключенных к этому источнику, а также обуславливает необходимость применения более мощных диодов во входном выпрямителе. Цель изобретения - уменьшение в пусковом режиме перегрузки входного источника но току. Это достигается тем, что фильтрацию начинают в момент времени, когда мгновенное значение напряжения указанного источника находится в диапазоне от нуля до некоторого порогового уровня, меньшего амплитудного значения напряжения этого источника, причем пороговый уровень устанавливается равным О-20% амплитудного значения напряжения входного источника. На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя переменного синусоидального напряжения в постоянное. Устройство, с помощью которого реализуется предложенный способ, и.меет тумблер 1,

входной источник 2 переменного синусоидального напряжения, преобразователь 3, нагрузку 4, динистор 5, шунтирующий транзистор 6, выпрямитель 7, конденсатор фильтра 8, резистор 9, управляющий транзистор 10, тиристор 11, резистор 12, конденсатор 13.

При замыкании тумблера 1 к источнику 2 переменного синусоидального напряжения подключается преобразователь 3, соединенный с нагрузкой 4.

Если мгновенное значение напряжения входного источника в данный момент превыщает напряжение пробоя динистора 5, то в этом случае динистор 5 переходит в состояние «замкнуто. В базу щунтирующего транзистора б от источника 2 через тумблер 1, выпрямитель 7, конденсатор 8, резистор 9 и включенный динистор 5 поступает отпирающий сигнал, благодаря чему транзистор 6 переходит в состояние «замкнуто, щунтируя цепочку из последовательно соединенных переходов база-эмиттер управляющего транзистора 10 и база-катод тиристора 11. Так как транзистор 10 и тиристор 11 находятся в состоянии «разомкнут, то конденсатор 8 фильтра. начинает заряжаться через параллельно соединенные высокоомные резисторы 9 и 12. При этом постоянная времени заряда конденсатора 8 достаточно велика, благодаря чему напряжение на этом конденсаторе практически не изменится и остается близким к нулю.

Эти состояния элементов в схеме сохраняются до тех пор, пока напряжение источника 2 не уменьшится до близкого к нулю значения. Как только напряжение станет близким к нулю, динистор 5 перейдет в состояние «разомкнуто, в течение тока в базе транзистора 6 прекратится и, следовательно, этот транзистор перейдет в состояние «разомкнуто, а его щунтирующее действие прекратится.

Далее в процессе последующего увеличения (по модулю) напряжения источника 2, пока это напряжение еще не превыщает напряжения пробоя динистора 5, в базу управляющего транзистора 10 через резистор 12 поступает отпирающий сигнал, что, в свою очередь, обуславливает появление тока в базе тиристора 11, и включение этого тиристора.

После включения тиристора 11 конденсатор 8 через проводящий тиристор подключается параллельно выпрямителю 7, и далее напряжение на этом конденсаторе увеличивается по закону изменения входного напряжения до его амплитудного значения.

Присутствие конденсатора 13 небольшой емкости обеспечивает сохранение включенного состояния тиристора 11 в процессе включения динистора 5.

В установившемся режиме напряжение на нагрузке 4, включенной параллельно конденсатору 8, имеет практически такую же форму, как и в простейших преобразователях переменного синусоидального напряжения в постоянное с неуправляемым выпрямителем и конденсаторным фильтром.

Кроме того, чем меньще напряжение пробоя динистора 5, тем меньше в пусковом режиме перегрузка входного источника по току.

Применение изобретения в практических разработках позволяет существенно улучшить режим работы источника питания и в значительной степени уменьщить влияние друг на друга различных потребителей при пвдключе0 НИИ их к названному источнику.

В том случае, когда напряжение пробоя динистора 5 равно, например 20 В, тогда в качестве источника 2 используется стандартная однофазная сеть переменного тока 220 В (50 Гц). .

5

Если возможный уход напряжения сети в сторону увеличения, по сравнению с номинальным значением, равен 10%, то в рассматриваемом примере максимальное мгновенное значение напряжения сети будет равно 340 В. Очевидно, что при использовании известного способа преобразования импульс тока источника питания в процессе пуска может быть

равен -Ш ,

Квм

где RBH- внутреннее сопротивление питающей сети. При использовании предложенного способа преобразования этот импульс не превысит отношения напряжения пробоя динистора 5 к внутреннему сопротивлению питающей сети, т. е. величины

Таким образом, применение изобретения в

рассматриваемом случае обеспечивает уменьшение пускового тока источника в 17 раз.

Если в приведенной схеме используется тиристор с относительно невысоким значением допустимой скорости нарастания анодного напряжения, то .последовательно с тиристором следует включить шунтированный обратным диодом дроссель небольшой индуктивности, а параллельно тиристору - конденсатор небольшой емкости.

40

Формула изобретения

1. Способ преобразования переменного синусоидального напряжения в постоянное путем

выпрямления напряжения входного источника и его последующей фильтрации, отличающийся тем, что, с целью уменьшения в пусковом режиме перегрузки входного источника по току, фильтрацию начинают в момент времени, когда мгновенное значения напряжения указанного источника находится в диапазоне от нуля до некоторого порогового уровня, меньшего амплитудного значения напряжения этого источника.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пороговый уровень устанавливается равным

0-20% амплитудного значения напряжения входного источника.