Джерело живлення постійної потужності

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания электрических печей, мощных газоразрядных ламп, ламп накачки твердотельных лазеров, магнетронов для напыления металлов в вакуумных камерах и др. Известен источник электропитания с продольными реактивностями /1/ для стабилизации мощности, потребляемой нагрузкой, который содержит трансформатор, продольную реактивность (дроссель, состоящий из двух частей: базовой нерегулируемой и регулируемой) и выпрямительный мост. Продольные реактивности включены на входе выпрямительного моста. Регулируемый дроссель имеет меньшую индуктивность, чем базовый, регулирование осуществляется с помощью тиристорного ключа. В источнике с продольными реактивностями рабочий режим соответствует средней части внешней характеристики, что обеспечивает его близость к режиму постоянной мощности. Недостатком такого источника питания являются высокие массогабаритные показатели из-за необходимости использования в качестве продольной реактивности дросселя с большой индуктивностью, а также низкий коэффициент мощности, так как оптимальный режим достигается лишь в средней части рабочей характеристики. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является источник питания емкостного накопителя энергии постоянной мощностью /2/, который содержит каскадно соединенные источник питания, преобразователь напряжения, индуктивно-емкостной преобразователь, подключенный к выпрямителю, а также второй выпрямитель, подключенный выходом согласно-параллельно выходу первого выпрямителя, питание которого осуществлено от вспомогательного трансформатора, первичная обмотка которого включена между одним из выходных зажимов преобразователя напряжения и соответствующим входным зажимом индуктивноемкостного преобразователя. Вторичная обмотка вспомогательного трансформатора подключена к входу второго выпрямителя. Недостатком этого источника питания является использование дополнительного трансформатора и выпрямительного моста, что приводит к ухудшению массогабаритных показателей устройства и снижению коэффициента мощности, так как нагрузка вспомогательного трансформатора изменяется в широком диапазоне. Задачей изобретения является улучшение массо-габаритных показателей и повышение коэффициента мощности источника питания путем подмагничивания дросселей индуктивно-емкостного преобразователя постоянной составляющей однополупериодного тока, протекающего в обмотках подмагничивания и обеспечивающего упрощение устройства и снижение индуктивного сопротивления относительно его значения, равного резонансному. Поставленная задача достигается тем, что в источнике питания постоянной мощности, содержащем входные выводы для подключения соответствующи х фаз m-фазной питающей сети, индуктивно-емкостной преобразователь, состоящий из m резонансных на частоте питающей сети цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных конденсатора и обмотки дросселя, расположенной на магнитопроводе, а также m диодных цепочек из последовательно соединенных двух диодов каждая, и выходные выводы для подключения нагрузки, согласно изобретению, обмотка дросселя каждой цепочки индуктивно-емкостного преобразователя выполнена в виде двух равных частей, соединенных согласно последовательно и расположенных на разных стержнях магнитопровода, при этом каждая часть обмотки дросселя дополнительно снабжена обмоткой подмагничивания, включенной встречно по отношению к этой части и расположенной с ней на том же стержне магнитопровода, причем каждая из указанных цепочек индуктивно-емкостного преобразователя включена между входными выводами для подключения соответствующей фазы питающей сети, общая точка соединения дросселя и конденсатора каждой цепочки подключена к общей точке соединения диодов одной из соответствующи х диодных цепочек, свободный конец анода одного из диодов которой через обмотку подмагничивания, принадлежащую одной части дросселя данной цепочки, соединен с одним из выходных выводов, а свободный вывод катода другого диода через обмотку подмагничивания, принадлежащую другой части дросселя той же цепочки, соединен с другим выходным выводом. Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения обеспечивает подмагничивание дросселей индуктивно-емкостного преобразователя постоянной составляющей однополупериодного тока, протекающего в обмотках подмагничивания и обеспечивающего снижение индуктивного сопротивления относительно его значения, равного резонансному, что улучшает массо-габаритные показатели и повышает коэффициент мощности. Заявляемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлена трехфазная схема источника питания постоянной мощности; на фиг. 2 -однофазная схема; на фиг. 3 - внешняя характеристика, экспериментальная - 1 и теоретическая 2. Источник питания постоянной мощности (фиг. 1) содержит индуктивно-емкостной преобразователь, состоящий из m резонансных на частоте питающей сети цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных обмотки дросселя 1 и конденсатора 2, а также m диодных цепочек из последовательно соединенных двух диодов 4 каждая. Обмотки подмагничивания 3 дросселей введены последовательно встречно в каждую фаз у выпрямительного моста после диодов 4 и подключены одним выводом к аноду в анодной вентильной группе (к катоду в катодной вентильной группе), а другим - к нагрузке 5. Источник питания постоянной мощности (фиг. 2) содержит дроссель индуктивно-емкостного преобразователя (ИЕП), состоящий из двух равных частей 1, и конденсатор 2, имеющие равное реактивное сопротивление на частоте питающей сети. Обмотки подмагничивания 3, включенные последовательно встречно обмоткам переменного тока дросселей ИЕП, введены в плечи после диодов 4 выпрямительного моста и подключены одним выводом соответственно к аноду (катоду) диодов, а другим - к нагрузке 5. Источник питания работает следующим образом. Дроссель 1 и конденсатор 2, настроенные в резонанс на частоте питающей сети, формируют на выходе источника питания характеристику источника тока. Постоянная составляющая выпрямленного однополупериодного тока, протекающего в обмотках подмагничивания 3, включенных в плечи выпрямительного моста после диодов 4, создает положительную обратную связь: чем больше ток в нагрузке 5, тем больше ток в обмотке, включенной в соответствующее плечо выпрямительного моста. Этот ток подмагничивает сердечники дросселей ИЄП, изменяя тем самым их магнитную проницаемость и формируя внешнюю характеристику источника постоянной мощности. При этом уменьшение индуктивности рабочих обмоток дросселей ИЕП за счет подмагничивания относительно ее резонансного значения приводит к увеличению тока по нелинейному закону при одновременном симметричном изменении индуктивности. Поскольку зависимость действующего значения тока в рабочих обмотках дросселей от изменения их индуктивности носит нелинейный (гиперболический) характер, то целесообразно изменять уровень тока нагрузки за счет изменения сопротивления индуктивных элементов преобразователя путем их симметричного подмагничивания в сторону уменьшения этого сопротивления относительно его значения, равного резонансному. На фиг. 3 представлена экспериментальная внешняя характеристика 1 предлагаемого источника питания и соответствующая теоретическая характеристика 2 источника питания постоянной мощности. Таким образом, устройство позволяет получить характеристику источника мощности без дополнительных трансформатора с жесткой внешней характеристикой и выпрямительного моста, что существенно улучшает массо-габаритные показатели источника питания. Кроме того, устройство позволяет получить характеристику источника мощности за счет подмагничивания дросселей ИЕП постоянной составляющей однополупериодного тока, протекающего в обмотках подмагничивания, включенных в плечи выпрямительного моста после диодов, и обеспечивающего снижение индуктивного сопротивления относительно его значения, равного резонансному, что повышает коэффициент мощности источника питания. В устройстве снижены также коммутационные помехи выпрямителя за счет включения подмагничивающих обмоток дросселя в плечи выпрямительного моста, в результате чего происходит ограничение коммутационного тока благодаря индуктивности рассеяния дросселя.