Імпульсний коректор коефіцієнта потужності

Імпульсний коректор коефіцієнта потужності, що містить діодний міст, до якого приєднані датчик вихідної напруги моста, електронний ключ, приєднаний до датчика струму, датчик вихідної напруги, вихід якого приєднаний до входу підсилювача сигналу розбалансу, до другого входу якого приєднаний датчик опорної напруги, множник напруги, один з входів якого приєднаний до датчика вихідної напруги моста, а другий - до підсилювача сигналу розбалансу, який відрізняється тим, що в нього додатково введено 3 подається на послідовний ланцюг, що складається з дроселя, електронного ключа та датчика струму. При подачі однополярної напруги з виходу діодного моста струм, що проходить через дросель, електронний ключ та датчик струму, порівнюється з напругою датчика вихідної напруги моста і в момент їх рівності вимикається електронний ключ. При цьому живильний струм повторює форму мережевої напруги, чим забезпечується синусоідальність форми споживаємого з мережі струму. Приєднані до електронного ключа діод і накопичувальна ємність забезпечують рівномірний на протязі напівперіодів напруги мережі відбір енергії, накопиченої в індуктивності дроселя. Оскільки пристрій чутливий до величини навантаження, то підтримання необхідного рівня вихідної напруги здійснюється за рахунок регулювання моменту порівняння сигналів з датчика вихідної напруги і датчика вихідної напруги моста за рахунок множення сигналу розбалансу на деякий множник, що визначається відмінністю напруги від заданої. При цьому відбувається автоматичне регулювання тривалості моментів включення-виключення електронного ключа, чим забезпечується стабільність вихідної напруги імпульсного коректора. Недоліком такого імпульсного коректора коефіцієнта потужності є недостатньо висока ступінь корекції, обумовлена однополярністю вихідної напруги, що потребує додаткового її перетворення до потрібного рівня і полярності, а також відносно низький рівень електромагнітної сумісності цього пристрою з живильною мережею. В основу корисної моделі поставлено завдання удосконалення імпульсного коректора коефіцієнта потужності, в якому за рахунок введення додаткових (функціональних) елементів досягається висока ступінь коефіцієнта потужності, що забезпечує найбільш ефективне і якісне використання електричної енергії та електромагнітну сумісність споживачів з живильною мережею. Поставлене завдання вирішується тим, що в схему імпульсного коректора коефіцієнта потужності, який містить діодний міст, до якого приєднані датчик вихідної напруги моста, електронний ключ, датчик вихідної напруги, вихід якого приєднаний до входу підсилювача сигналу розбаланса, до другого входу якого приєднаний датчик опорної напруги, множник напруги, один з входів якого приєднаний до датчика вихідної напруги моста, а другий - до підсилювача сигналу розбаланса, згідно корисної моделі, додатково введено силовий трансформатор та другий електронний ключ, первинна обмотка трансформатора містить середню точку, що приєднана до виходу діодного моста, а обидва кінця первинної обмотки приєднані через обмотки дроселя змінного струму до входів електронних ключів, виходи яких приєднані до датчика струму, другий вхід якого приєднаний до виходу діодного моста, а вихід - до схеми порівняння по струму, другий вхід якої з'єднаний з множником напруги, а вихід - з'єднаний з R-входами RS-тригерів, Sвходи яких з'єднані з виходами задавального 32768 4 генератора, а також з входами схем співпадіння, другі входи яких з'єднані з виходами RS-тригерів, а виходи схем співпадіння з'єднані з керуючими входами електронних ключів, причому одна з вторинних обмоток силового трансформатора приєднана до датчика вихідної напруги, а інші вторинні обмотки силового трансформатора через двополярні випрямлячі приєднані до навантажень. Сутність корисної моделі полягає в тому, що за рахунок введення в пристрій силового трансформатора, дроселя змінного струму, другого електронного ключа, двох схем порівняння, двох RS-тригерів досягається висока ступінь корекції коефіцієнта потужності, що забезпечує ефективне використання електричної енергії і якісну електромагнітну сумісність споживачів з живильною мережею. Наведений малюнок пояснює особливості функціонування запропонованого пристрою. Функціональна схема імпульсного коректора містить діодний міст 1, до якого приєднані датчик вихідної напруги моста 7 та силовий трансформатор 2, первинна обмотка якого містить середню точку, що приєднана до виходу діодного моста 1, а обидва кінця обмотки приєднані через обмотки дроселя змінного струму 3, до входів електронних ключів 4, 5, виходи яких приєднані до датчика струму 6, вхід якого приєднаний до виходу діодного моста 1, а вихід - до схеми порівняння по струму 8, другий вхід якої з'єднаний з множником напруги 9, а вихід - з'єднаний з R-входами RSтригерів 11, 12, S-входи яких з'єднані з виходами задавального генератора 10, а також з входами схем співпадіння 13, 14, другі входи яких з'єднані з виходами RS-тригерів 11, 12, а виходи схем співпадіння 13, 14 з'єднані з керуючими входами електронних ключів 4, 5, причому одна з вторинних обмоток силового трансформатора 2 приєднана до датчика вихідної напруги 15, вихід якого з'єднаний з входом підсилювача сигнала розбаланса 16, другий вхід якого приєднаний до датчика опорної напруги 17, а вихід підсилювача сигналу розбаланса 16 приєднаний до входу множника напруги 9, причому вторинні обмотки силового трансформатора 2 через двополярні випрямлячі 18 та 19 приєднані до навантажень. Робота пристрою відбувається наступним чином. При подачі випрямленої однополярної напруги живильної мережі з виходу діодного моста 1 на середню точку первинної обмотки силового трансформатора 2 через одну половину первинної обмотки, одну обмотку дроселя змінного струму 3, електронний ключ 4 і датчик струму 6 протікає струм, якщо на керуючий вхід електронного ключа 4 подається вмикаючий сигнал з виходу схеми співпадіння 13, на вхід якої подається сигнал з RSтригера 11 і задавального генератора 10. Збільшення струму I в цьому ланцюгу відбувається L - t по закону I = U × e R де U - вихідна напруга моста, a L - індуктивність дроселя, R - сумарний опір обмоток силового трансформатора 2, дроселя змінного струму 3, електронного ключа 4, датчика струму 6 та еквівалентного опору навантажень трансформатора 2, приведених до 5 32768 первинної обмотки. Керуючі імпульси від задавального генератора 10 тривалістю Т і періодом 4Т зсунуті один відносно другого на час 2Т, при їх подачі на входи S RS-тригерів 11, 12 забезпечують почергове ввімкнення електронних ключів 4, 5. На входи R цих тригерів подаються сигнали із схем порівняння 8, які повертають тригери в первинний стан. При одночасній подачі на входи схем співпадіння 13, 14 сигналів з виходів RS-тригерів 11, 12 і виходів задавального генератора 10 відбувається обмеження часу Т ввімкненого стану електронних ключів 4, 5 в межах 0-Т, що необхідно для забезпечення закінчення перехідних процесів у системі трансформатордросель при комутації електронних ключів навіть при найбільш тривалому часі включення Т. При цьому живильний струм повністю повторює форму мережевої напруги, чим забезпечується синусоїдальність форми споживаємого з мережі струму і відповідно високі значення коефіцієнта потужності, що досягає величини 0,98. Стабілізація вихідної напруги імпульсного коректора здійснюється за рахунок порівняння сигналу з датчика вихідної напруги 15 з сигналом датчика опорної напруги 17, яке після підсилення Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 підсилювачем сигналу розбаланса 16, подається на один з входів множника напруги 9, на другий вхід якого подається сигнал з датчика вихідної напруги моста 7. При подачі вихідного сигнала з множника напруги 9 на один з входів схеми порівняння 8 буде відбуватись зміна тривалості часу Т ввімкненого стану електронних ключів 4, 5 до того часу, поки вихідна напруга коректора на опорах навантаження не буде відповідати номінальному значенню. При тактовій частоті задавального генератора 10, значно перевищуючій частоту живильної мережі, вирівнювання напруги на виході двополярних випрямлячів 18, 19 здійснюється за рахунок обмежувальної дії накопичувальних конденсаторів великої ємності, разом з випрямляючими діодами фільтрів, напруга на яких практично не змінюється за період живильної мережі. Таким чином, запропонований імпульсний коректор коефіцієнта потужності забезпечує високу якість та ефективність використання електричної енергії, а також якісну електромагнітну сумісність споживачів з живильною мережею. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601