Устройство для питания наргузки постоянным током

Устройство для питания наргузки постоянным током

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(и) 546995

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.09.75 (21) 2171324/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 15.03.77 (51) М. Кл, - Н 02J 7,34

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 355 1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д. М. Мезенцев, А. Г. Николаев и Н. И. Олейник (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ

Известны устройства для питания нагрузки постоянным током, выпрямляемым при помощи управляемого двухполупериодного выпрямителя, в которых часто применяют емкостной фильтр, сглаживающий пульсации выпрямленного тока источника (1J.

В этих устройствах нагрузка питается током источника переменного тока, клеммы которого подключены к входной диагонали управляемого выпрямителя, вентили которого соединены по схеме моста. К выходной диагонали выпрямителя подключен фильтр, например, емкостной, а непосредственно к клеммам подключен конденсатор, уменьшающий мощность искажений и таким образом повышающий коэффициент мощности на входе устройства (обычно при номинальной нагрузке на выходе устройства).

Недостатками такого устройства являются отсутствие резерва энергии при отключении источника, а также не всегда полное повышение коэффициента мощности при изменении тока в нагрузке. Роль такого резервного источника выполняет аккумуляторная батарея, включенная на выход выпрямителя (2). Здесь между клеммами источника и выпрямителя включены дроссель и конденсаторы, ограничивающие ток подразряда батареи. Недостатками такого устройства являются уменьшение тока подзаряда аккумуляторнои батареи по мере роста ее напряжения и крайняя трудность регулирования тока, передаваемого в нагрузку от источника. Кроме того, отсутствует возможность осуществления форсированного подзаряда батареи. Оба устройства характеризуются сравнительно высокими потерями энерпш при заряде батареи при малых относительных ее напряжениях.

Для улучшения энергетических показате10 лей предлагаемое устроиство снабжено двумя дополнительными управляемыми вентилями, например, тиристорами, каждый из которых включен параллельно одному из конденсаторов, причем катоды вентилеи подключены к

15 положительной клемме батареи, а анод одного вентиля подсоединен к одной, а второго— к другой клемме источника переменного тока. (хема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

20 В устройстве сопротивление нагрузки 1 подключено непосредственно к клеммам аккумуляторной батареи 2, заряжаемой от источника переменного тока — клеммы 3, 4 через двухполупериодный, например, управляемый

25 выпрямитель 5, вентили б, 7, 8, 9 которого соединены по схеме моста. Выходная диагональ моста соединена непосредственно с батареей, а входная — подключена к клеммам источника через л гпейный дроссель 10. Клеммы 3 и 4

30 подключены к положительной клемме бата546995

20 )5

50 реи соответственно через конденсаторы 11 и

12, зашунтированные вентилями 13 и 14, В качестве этих вентилей могут быть использованы тиристоры, а также транзисторы и иные управляемые вентили.

При рассмотрении работы устройства будем считать, что в нечетные полупериоды (первый, трет||й и т. д.) изменения тока источника напряжение клеммы 3 положительно, а клеммы 4 — отрицательно, в четных полупериодах (втором, четвертом и т. д.) полярность напряжения соответственно изменяется.

Кроме того, будем считать, что тиристоры 6, 7, 8, 9 выпрямителя 5 в соответствующие полупериоды открыты полностью, а напряжение на аккумуляторной батарее 2 меньше амплитудного значения напряжения источника.

Конденсаторы 11, 12, соединенные последовательно, включены параллельно клеммам источника и, снижая мощность искажений на входе устройства, увеличивают коэффициент мощности устройства. При этом схема обеспечивает дозовый подзаряд батареи, при котором ток пропорционален разности мгновенHIIx значений напряжения источника и аккумуляторной батареи и обратно пропорционален сопротивлению зарядной цепи (линейного дросселя 10 и сопротивления вентилей). Если необходимо увеличить ток, например, для форсированного заряда батареи, то величина тока обычного мостового выпрямителя в таком устройстве без увеличения напряжения источника недостаточна. Кроме того, увеличение выходного тока выпрямителя неизбежно вызывает увеличение мощности искажений, что снижает коэффициент мощности.

Этого можно избежать, а напряжение источника не изменять, если включить тиристоры

13, 14. Тогда, при открытии тиристора 13 в нечетном полупериоде, конденсатор 11 шунтируется, и емкость цепи соответственно увеличивается в два раза. Происходит заряд конденсатора 12, при этом на верхней по схеме его обкладке оудет положительный, а на нижней — отрицательный потенциал. Заряд конденсатора 12 длится до тех Ilop, пока напряжение на elo обкладках не достигнет напряжения батареи. 11осле этого в нагрузку потечет ток по цепи: клемма 3, тиристор 13, батарея 2, тиристор 9, клемма 4. Этот ток значительно оольше тока, протекающего через мостовой выпрямитель, так как не ограничивается дросселем 10.

В связи с тем, что конденсатор 11 зашунтирован тиристором 13, напряжение на его обкладках практически равно нулю; примерно равно нулю и его сопротивление. Поэтому по окончании зарядного импульса тока, когда напряжение источника, у бывая, станет меньше напряжения батареи, тиристор 13 погаснет, а энергия, запасенная конденсатором

12, через конденсатор 11 возвратится в источник переменного тока.

Если в следующем полупериоде открыть тиристор 14, то в начале будет происходить заряд конденсатора 11. Этот заряд длится до тех пор, пока конденсатор не зарядится <о напряжения батареи, после чего ток источника потечет по цепи: клемма 4, тпристор 14, батарея, тиристор 8, дроссель 10 и клемма 3.

Так как конденсатор 12 во время протекания импульса тока был зашунтирован, то его сопротнвление было близко к нулю, и поэтому по окончании зарядного импульса конденсатор 11 энергию, запасенную им, через конденсатор 12 возвратит в источник. В следующем полупериоде процессы повторяются.

Очевидно, что изменяя моменты открытия тиристоров 13 и 14, можно изменять время протекания тока по цепям, образуемым этими тиристорами, а следовательно, можно изменять и среднее значение тока (мощности), передаваемого в батарею по этим цепям.

Если сигналы на открытие тиристоров 13, l4 не подавать, то будет происходить дозаряд батареи малым током.

Фоpмула изооретеHIlя

i стройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее источник переменного тока с двумя выходными клеммами, буферную аккумуляторную батарею, два соединенных последовательно конденсатора, двухполупериодпыи мостовой выпрямитель, например, на управляемых вентилях, клеммы выходной диагона. и которого соединены с батареей, а клеммы входной диагонали через токоограничивающий дроссель — с клеммами источника, о тл и ч а ю щееся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, оно снабжено двумя дополнительными управляемыми вентилями, например, тиристорами, каждый из которых включен параллельно одному из конденсаторов, причем катоды вентилей подключены к положительной клемме батареи, а анод одного вентиля подсоединен к одной, а второго †другой клемме источника переменного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. И. М. Чиженко и др. «Основы преобразовательной техники», 1974, М., «Высшая шко. ла», стр. 149.

2, B. Л, Орлов, «Малогабаритные источники тока», М., ВИ МО СССР, 1970, стр. 193 (прототип), 546995

Составитель И. Найдина

Техред Т. Гревцова

Редактор И. Шейкин

Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 336/5 Изд. ¹ 189 Тираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государствен ого комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5