Бестрансформаторный источник питания с регулируемым выходным напряжением Советский патент 1979 года по МПК H02M7/12 

(54) БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ИСТОЧНЙКПРГГАНЙЙ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ВЫХОДНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

готовка контураioC ; передача (или прием) энергии в нагрузку. В процессе изменения полярности напряжений очередность следования такта и частота управляющих импульсов -изменяются.

Таким образом, одним из недостатков прототипа является сложность закона управления твердотельными переключателями. Кроме того, в случае, когда источником питания служит сеть однофазного переменного напряжения известный источник питания имеет низкий коэффициент мощности преобразователя из-за наличия входного емкостного фильтра Cf и необходимость включения больщой выходной емкости Cz с целью снижения пульсаций выходного напряжения.

Цель изобретения - улучщение удельных и энергетических показателей источников питания.

Указанная цель достигается тем, что в бестрансформаторном источнике питания с регулируемым выходным напряжение.м, содержащем резонансный преобразователь, последний выполнен в виде управляемого выпрямителя, вход которого соединен с выводами для подключения питающей сети, а параллельно его выходу включен последовательный индуктивно-емкостный контур, зашунтированный цепочкой из тиристора и второй индуктивности, а между конденсаторами контура и фильтра включен неуправляемый выпрямитель.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит управляемый выпрямитель I, преобразователь 2 постоянного напряжения и блок 3 управления.

Управляемый выпрямитель 1 в зависимости от питающей сети .может быть выполнен как по однофазной, так и по трехфазной схеме выпрямления. Преобразователь 2 постоянного напряжения состоит из рейонансного инвертора, образованного индуктивно-емкостным контуром, состоящим из реактора с двумя полуобмотками 4 и 5 и конденсатора 6, и неуправляемого выпрямителя 7 (вентиля). В цепь индуктивно-емкостного контура включен управляемый выпрямитель 1 и управляемый вентиль 8 (тиристор). К выходу неуправляемого выпрямителя 7 подключен емкостной фильтр 9.

Повыщение удельных характеристик преобразователя достигается за счет такого выбора параметров последовательных LC-контуроз, при которых собственная частота указанных колебательных контуров значительно превыщает частоту питающей сети и ограничивается лишь допустимой частотой коммутации применяемых тиристоров, .ТЛрн таком выборе параметров уменьщаются масса и габариты конденсаторов и индуктивных реакторов и повыщается коэффициент мощности выпрямителя. Настройка схемы управления должна осуществляться таким образом, что в номинальном режиме частота

следования управляющих импульсов на управляемые вентили источника питания определяется приближенным выражением

t-4

1

1 .JL +.

(t} COj где ,«J.2,Ji-частоты собственных колебаний последовательных ЦС, . + С2.)-контуров соответственно.

Импульсы управления, поступающие на тиристоры выпрямителя 1 и на тиристор 8 сдвинуты во времени на величину, в результате чего процессы приема энергии из сети и передачи ее в нагрузку разделены во времени, чём достигается электрическая раз-, вязка нагрузки и питающей сети.

За счет соответствующего выбора, индуктивностей и емкостей выходное напряжен11е источника может быть значительно больще или меньще напряжения питающей сети.

Достоинство.м бестрансформаторного источника питания является возможность простой реализации функций регулирования и стабилизации .выходного напряжения, защиты нагрузки от перенапряжений сети и других подобных задач. Регулирование (или стабилизация) выходного напряжения осуществляется путем изменения частоты следования управляющих импульсов на тиристоры, при этом сравнительно просто могут быть рещены вопросы компенсации изменений условий работы выпрямителя. Такими условиями являются изменения входного и выходного напряжений, тока нагрузки, температуры и т.д. Введением соответствующих связей в блок управления можно получить желаемые показатели выходного напряжения в широком диапазоне изменения условий работы источника питания. Зависимость периода следования управляющих импульсов на тиристоры близка к линейной при сравнительно небольщих изменениях (в пределах ±50%) одного из следующих параметров: входного илц выходного напряжений; или тока нагрузки. При больших изменениях названных величин зависимость периода коммутации существенно нелинейна.

Работа схемы в установившемся режиме для некоторого цикла коммутации тиристоров происходит следующим образом.

В начальный момент одновременно подаются импульсы на управляющие электроды тиристоров выпрямителя 1. В зависимости от распределения потенциалов на фазах питающей сети происходит включение одного из тиристоров выпрямителя 1. В этот момент напряжение на конденсаторе 6 (на схеме полярность его укзана в скобках) и напряжение сети действуют согласно, и в

цепи происходит колебательный перезаряд конденсатора 6. За время перезаряда вентили 8 и 7 закрыты, а конденсатор фильтра 9 разряжается на нагрузку. Когда перезаряд конденсатора 6 заканчивается, напряжение на нем (полярность на схеме без скобок) становится по величине больше начального напряжения и напряжения сети. Под действием этого напряжения тиристоры выпрямителя 1 закрываются, затем включается тиристор 8 и вновь происходит колебательный перезйряд конденсатора 6 по цепи: полуобмотка 5 - конденсатор 2 - тиристор 8. Когда напряжение на нем становится больше напряжения на нагрузке, открывается вентиль 7 и энергия, накопленная в полуобмотке 5, отдается в нагрузку. На этом цикл коммутации заканчивается.

Формула изобретения Бестрансформаторный источник питания с регулируемым выходным напряжением, содержащий резонансный преобразователь, неуправляемый выпрямитель, к выходу которого подключен емкостный фильтр и блок управления, отличйющийся тем, что, с целью улучшения удельных и энергетических показателей, резонансный преобразователь выполнен в виде управляемого выпрямителя, вход которого соединен с выводами для подключения питающей сети, а параллельно его выходу включен последовательный индуктивно-емкостной контур, защунтированный цепочкой из второй индуктивности и тиристора , а между конденсаторами контура и фильтра включен неуправляемый выпря.митель.