Индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока Советский патент 1979 года по МПК G05F3/06 H02M5/06 H05B7/144 

1 . Изобретение относится к электротехника и может найти применение при создании мощных источников питания электр технопогических установок, потребляющих модулированный ток при изменении сопротивления нагрузки от О до номинала, например, для питания электротермических или электрохимических установок. Известно устройство для питания установок электрошлакового переплава модулированным напряжением на основе источника напряжения и последовательного модулятора (прерывателя) l}. Недостатком этого устройства является возникновение перенапряжений на прерывателе тока при коммутации, а также зависимость тока нагрузки от величийь ее сопротивления. Наиболее близким по технической сущ ности является индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока, содержащий для каждой фазы нагрузки цепи с емкостным и ий дуктивиым элементами, настроенными в резонанс на частоте питающей сети, соединенные с нагрузочной цепью в звезду, и подключенный параллельно нагрузочной цеЬи шунтирующий прерыватель тока с блоком управления, включающим генератор тактовых импульсов и реле времени на выходе 2, К недостаткам этого преобразователя следует отнести значительные возмущения в токах элементов и питаю1щей сети, возникающие при прерывании тока нагрузки. Эти возмущения, в зависимости от момента замыкания прерывателя, могут носить как аперйоди: 1еский характер (в случае замыкания в момент, Когда ток нагрузочного, сопротивления равей О ), так и характер высокочастотного всплеска тока нагрузочной дели (при замыкании в момент максаксума тока в сопротивлении йагрузкй) Замыкание прерыва теля при промежуточных углах дает комбинированные возмущения. Макскмал ная амплитуда тока нагрузочной цепи при апериодическом.возмушевнн достигает величины, в 2,73 раза превышаюшей максимальную амплитуду того же тока в невозмущенном режиме, амплитуда высокочастотного всплеска весьма велика, поскольку он возникает при быстром перезаряде емкости по цепи, активное сопротивление которой определяется со противлением замкнутого прерьгаателя и сетевых проводов. Указанные возмушения вьгауждают увеличивать расход активных материалов при изготовлении резонансного дросселя, снижают срок службы конденсаторной баг тареи, вынуждают завышать установленную моганость прерь1вателя, а в случае питания от сети ограниченной мощности сникают напряжение на шинах, питаюших устррйс-гво. Цель изобретения - повьпнение срока службы преобразователя. Эта цель достигается тем, что преоб разователь снабжен включенным последовательно с емкостным элементам допол- нйт/ельным прерывателем тока соединенным с индивидуальным блоком управления, вьтолненным в виде индикатора напряжения на дополнительном прерывателе, соединенного с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом реле времени, а вь1ход - с йервым входом триггера, ёторой В.ХОД которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а блок управления шунтируюшего прерывателя сна жен фаЗосдвигателем напряжения сети, включенным между нагрузочной и индуктивной депями, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй эход к;оторого соединен с датчиком тока в цепи индуктивного элемента, а выход - с перовым входим второго эле мента И, второй вход которого через элемейт задержки соединен с генератором тактовых импульсов, а выход - со входом реле времени, На чертеже представлена блок-схема преобразователя, которьй содержит соединенные в звезду элементы: емкость 1, индуктивность 2, нагрузку 3, шунтирующий таристорный прерьюатель 4 тока нагрузки, дополнительный последовательньй тиристорный прерыватель 5 тока емкости, включенный между емкостью и зажимом 6 питающей сети; вход1шше в бдок управления 7 шунтирукиним пре- рывателемг реле времени 8, датчик 9 тока индуктивности, элемент И 10, эле.мент задержки 11, элемент сравнения 12,фазосдвигатель 13 напряжения сети и генератор 14 тактовых импульсов; аходящие в блок управления 15 последовательным прерывателем тока емкости: триггер 16, элемент И. 17 и индикатор 18 напряжения на последовательном прерывателе 5 тока емкости. Схема работает следующим образом. Первоначально прерыватель 4 разомкнут, а прерьгаагель 5 замкнут, нагрузка 3 обтекается стабилизированным током, тактовый сигнал с генератора 14 перебрасьшает триггер 16, что приводит к отключению управляющего сигнала с прерьшателя 5 и последующего его естественного отключения при снижении тока емкости до нуля, что не сопровождается, как показывают эксперименты и расчеты, превышением предельных значений токов и напряжений элементов схемы, характерных для обычной схемы параметрического источника тока без прерывателей тока. После размыкания прерывателя 5 преобразователь представляет собой последовательное соединение нагрузки 3 ц индуктивности 2. Условие отсутствия свободной составлякшдей в переходном токе при замыкании прерывателя 4 в преобразованной схеме сводится к равенству в момент замыкания текущего значения тока индуктивности и величины принужденной составляющей при замкнутом прерывателе 4, Отсутствие возмущений при замыкании прерывателя 5 обеспечивается при равенстве нулю напрнжения на зажимах прерывателя 5 в момент замыкания. Эти условия и обеспечиваются дальнейшей работой блоков управления 7 и 15. Тактовый сигнал с генератора 14 поступает также и на вход схемы задержки 11, сигнал на выходе которой появляется через время, необходимое для надежного отюаючени емкости. С выхода схемы задержки 11 сигнал поступает на один из входов элемента И 10, на второй вход которой поступает сигнал со схемы сравнения 12 в тот момент, когда истинное к гновенное значение тока дросселя 2 совпадает с фиктивным мгновенным значением тока того же дросселя, постоянно подключенного к зажимам 19, 20 сети, что достигается соответствующим подбором коэффициента передачи датчика 9 тока и фазосдвигателя 13.Сигнал с выхода элемента И 10 запускает реле времени 8, подающее управляющий сигнал на замыкание прерьюателя 4 и сигнал на один из входоб эпемента И 17| на выходе которой появляется сигнал, возврашающий триггер 16, а следовательно, и прерыватель в исходное состояние при появлении сигнала на выходе индикатора 18 напряжения на последовательном прерывателе в момент равенства нулю напряжения на силовых зажимах прерывателя 5, далее после прекращения сигнала с реле времени 8 прерыватель 4 тока размыкается, схема приходит в исходное состояние после чего цикл повторяется. Исследования экспериментального макета показали, что ни одна из величин т ков и напряжений устройства не превыша ет в режиме модуляции значений, предел ных для работы параметрическог источника тока без модуляции, что полностью подтвердило эфгЬективЕрсть применения предлагаемого устройства. Применение предлагаемого устройства позволит, таким o6pa30Ms снизить расход активных материалов дросселя до величин, соответствующих параметрическому источнику тока без модулятора, повысить долговечность конденсаторной батареи, уменьшить установленную можность элементов прерывателей тока, значительно снизить воздействие устройства на питаю щую сетьо Формула изобретен Индуктивно-еьисостный преобразовател источника напряжения в йсгочник тока, содержащий для каждой фазы нагрузки цепи с емкостным и индуктивным элемен тами, настроенными в резонанс на частоте питаюшей сети,-соединенные с нагрузочной цепью в звезду, и подключенный параллельно нагрузочной цепи шун- тируюлций прерыватель тока с блоком управления, включаюхдим генерато|5 тактовых импульсов и реЯе времени на выходе, отлич аюшийся тем, что, с целью повышения срока службы, он снабжен включенным последовательно с емк УСТНЫМ элементом дополнительным прерывателем тока, соединенным с индивидуальным блоком управления, йБ&одненным в виде индикатора напряжения на дополнительном прерывателе, соединенного с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом реле- времени, а выход - с первым ВХОДОМ триггера, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а блок управления шунтирующего прерывателя снабжен фазосдвигателем напряжения сети, включенным между нагрузочной и индуктивной Hen Nffls выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с датчиком тока в цепи индуктивного элемента, а выход - с первьп л входом второго элемента И, второй В.ХОД которого через элемент задержки Соединен с генератором тактовых импульсов, а выход - со входом реле времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 257531, кл, С 21 С 5/56, 1968, 2 Авторе кое свидетельство СССР № 380418, кп, В 23 Р 1/О2, 1972.