Однокаскадний електронний пускорегулювальний апарат з коректором коефіцієнта потужності

Однокаскадний електронний пускорегулювальний апарат з коректором коефіцієнта потужності, що містить фільтр, послідовно ввімкнений з випрямлячем, перший дросель, перший діод, другий діод, катод якого зв'язаний з витоком першого транзистора, анодом третього діода та через послідовне з'єднання першого конденсатора і другого дроселя - з першою точкою паралельного з'єднан 3 17388 4 correction in switching converters. //International діода 4. Анод першого діода 4 та мінус випрямляJournal of Circuit theory and Application. Vol.31, ча 2 через перший дросель 3 під'єднано до витоку другого транзистора 12. Другий і третій виводи No.2, 2003, pp. 157 198]. Висока напруга живлення блока керування 13 відповідно з'єднані із затворазменшує надійність роботи електронного пускореми першого і другого транзисторів 6 і 12. Плюс гулючого апарата. При менших вихідних напругах випрямляча 2 зв'язаний з четвертим виводом блоцього перетворювача форма споживаного струму ка керування 13, витоком другого транзистора 12 суттєво спотворюється. та катодом четвертого діода 15. В основу корисної моделі поставлено задачу Однокаскадний електронний пускорегулювазабезпечення майже синусоїдної форми споживальний апарат з коректором коефіцієнта потужності ного струму мережі живлення та підвищення намає три функціональні вузли: 1) напівмостовий дійності однокаскадного електронного пускорегуінвертор утворений першим і другим транзисторалювального апарата з коректором коефіцієнта ми 6 і 12, другим діодом 5 та третім діодом 6; 2) потужності, що містить фільтр, послідовно ввімкрезонансний контур, утворений другим конденсанений з випрямлячем, перший дросель, перший тором 10 та другим дроселем 9, навантажений діод, другий діод, катод якого зв'язаний з витоком розрядною лампою 11; 3) високочастотний підвипершого транзистора, анодом третього діода та щувально-понижувальний перетворювач, утворечерез послідовне з'єднання першого конденсатора ний другим транзистором 12, першим дроселем 3, і другого дроселя – з першою точкою паралельнопершим діодом 4 та третім конденсатором 14. Рого з'єднання другого конденсатора та розрядної ботою апарата керує блок керування 13, а живлампи, друга точка якого підключена до витоку лення апарата здійснюється від мережі промислодругого транзистора, анода другого діода, першого вої частоти через фільтр 1 і випрямляч 2. виводу блока керування та через третій конденсаЖивлення інвертора здійснюється від напруги на тор підключена до стоку першого транзистора та третьому конденсаторі 14. катода першого діода, а другий та третій виводи Принцип роботи однокаскадного електронного блока керування відповідно зв'язані із затворами пускорегулювального апарата з коректором коепершого та другого транзисторів, причому, апарат фіцієнта потужності полягає в формуванні високооснащений четвертим діодом, анод якого підключастотних періодичних прямокутних імпульсів начено до витоку першого транзистора, а катод зв'япруги, які подаються на резонансний коливний заний із стоком другого транзистора, плюсом виконтур, навантажений розрядною лампою, який прямляча та четвертим виводом блоку керування, виділяє першу гармоніку цих імпульсів. Для фора анод першого діода та мінус випрямляча через мування майже синусоїдного споживаного від меперший дросель під'єднано до витоку другого трарежі струму використовується високочастотний нзистора. підвищувально-понижувальний перетворювач наНа Фіг.1 наведена електрична схема однокаспруги, що працює в режимі переривчастого струму кадного електронного пускорегулювального ападроселя. рата з коректором коефіцієнта потужності. Однокаскадний електронний пускорегулюваНа Фіг.2 наведено часові діаграми його робольний апарат з коректором коефіцієнта потужності ти, а саме: працює наступним чином. - осцилограми керуючих напруг між затворами Напівмостовий інвертор через роздільний пеі витоками першого та другого транзисторів 6 і 12, рший конденсатор 8 під дією керуючих імпульсів які формуються блоком керування 13 (відповідно uзв1 і uзв2 (Фіг.2) блока керування 13 подає прямоuзв1 і uзв2); кутні високочастотні імпульси u0 типу "меандр" на - осцилограми напруги u0 в точці з'єднання резонансний контур, який виділяє першу гармоніку першого конденсатора 8 та другого дроселя 9, її цих імпульсів, забезпечуючи живлення розрядної першої гармоніки u1, та першої гармоніки струму іL2 лампи 11 високочастотним струмом, наближеним другого дроселя 9. за формою до синусоїдного. Для забезпечення - осцилограма струму іL1 першого дроселя 2. малих комутаційних втрат в транзисторах робоча Однокаскадний електронний пускорегулювачастота повторення імпульсів u0 є дещо вищою за льний апарат з коректором коефіцієнта потужності частоту послідовного резонансного контуру, що складається з фільтра 1, зв'язаного з випрямлязабезпечує комутацію транзисторів майже при чем 2, першого дроселя 3, першого діода 4, другонульовій напрузі на них. го діода 5, першого транзистора 6, третього діода Впродовж кожного періоду Т високочастотної 7, першого конденсатора 8, другого дроселя 9, комутації однокаскадний електронний пускорегудругого конденсатора 10, розрядної лампи 11, друлювальний апарат з коректором коефіцієнта потугого транзистора 12, блока керування 13, третього жності має шість послідовно розташованих топоконденсатора 14 та четвертого діода 15. Катод логічних станів, які відповідають часовим другого діода 5 з'єднаний з витоком першого транзистора 6, анодами третього діода 7 та четвертого інтервалам (t0 t1) (t5 t6), що наведені на Фіг.2. діода 15 та через послідовне з'єднання першого Перший стан відповідає часовому інтервалу конденсатора 8 і другого дроселя 9 зв'язаний з (t0 t1), впродовж якого перший і другий транзистопершою точкою паралельного з'єднання другого ри 6 і 12 перебувають в закритому стані. Струм конденсатора 10 і розрядної лампи 11, друга точка другого дроселя 9 зменшуючись за майже синусоякого підключена до витоку другого транзистора їдним законом, протікає через паралельне з'єд12, анода другого діода 5, першого виводу блока нання другого конденсатора 10 і розрядної лампи керування 13, та через третій конденсатор 14 – до 11, другий діод 5, перший конденсатор 8. Енергія, стоку першого транзистора 6 і катода першого накопичена в цьому дроселі в попередньому пері 5 17388 6 оді, передається в розрядну лампу 11, підтримуюспівпадуть. чи її розряд. Струм першого дроселя 3 дорівнює Таким чином, в першому дроселі 3 відбуваєтьнулю. ся дозоване накопичення енергії на часових інтерДругий стан відповідає часовому інтервалу валах (t1 t2) і (t2 t3), загальна тривалість яких дорі(t1 t2). В момент t1 відкривається другий транзисвнює тривалості імпульсу керування uзв2, який притор 12, і під дією вихідної напруги випрямляча 2 кладається між затвором і витоком другого транпочинає протікати струм через другий транзистор зистора 12. На часових інтервалах (t3 t4) і (t4 t5) 12 і перший дросель 3. В першому дроселі 3 навідбувається передача цієї енергії в накопичувагромаджується енергія. Швидкість лінійного зросльний третій конденсатор 14 через зворотний петання струму першого дроселя 3 визначається рший діод 4. Значення дози енергії залежить від індуктивністю цього дроселя та миттєвим значенмиттєвого значення напруги мережі. В зв'язку з ням напруги випрямляча. Струм другого дроселя 9 тим, що частота комутації ЕПРА (30 100кГц) є протікає по тому ж колу, що і в першому етапі. значно вищою за частоту промислової мережі, Другий стан завершується в момент часу t2, коли можна вважати, що впродовж періоду високочасструм другого дроселя 9 досягає нуля. тотної комутації напруга мережі є практично неТретій стан відповідає часовому інтервалу змінною. Тому струм, що споживається від мережі, (t2 t3). Протягом цього стану струм другого дросеусереднений фільтром 1 за період високочастотля 9, змінивши свій напрям, протікає через перший ної комутації, повторює форму напруги мережі. конденсатор 8, четвертий діод 15, відкритий друФільтр 1 відфільтровує високочастотні гармонічні гий транзистор 12 та паралельне з'єднання другоскладові струму мережі. го конденсатора 10 і розрядної лампи. Струм перВідомо [див. C.K. Tse. Circuit theory of power шого дроселя 3 продовжує зростати, протікаючи factor correction in switching converters. по тому ж колу, що і в другому стані. Стан завер//International Journal of Circuit theory and шується закриванням другого транзистора 12 в Application. Vol.31, No.2, 2003, pp.157-198], що момент часу t3. струм, споживаний від мережі живлення підвищуЧетвертий стан відповідає часовому інтервалу вально-понижувальним перетворювачем, визна(t3 t4). Стан починається відкриванням першого чається за виразом: транзистора 6. Струм другого дроселя 9 протікає TD2 через другий конденсатор 8, третій діод 7, третій i Um sin t 2L конденсатор 14 та паралельне з'єднання другого де Т- період високочастотної комутації, конденсатора 10 і розрядної лампи 11. Енергія D - коефіцієнт заповнення імпульсів керуючої другого дроселя 9 повертається в третій конденнапруги uзв2, сатор 14 та підтримує розряд розрядної лампи 11. L - індуктивність першого дроселя 3, Одночасно перший дросель 3 "розряджається" Um - амплітуда напруги мережі живлення, через перший діод 4 і третій конденсатор 14. - частота мережі живлення, Струм першого дроселя 3 зменшується за лінійt - час. ним законом, а швидкість його зменшення визнаОскільки форма споживаного струму мережі чається індуктивністю цього дроселя та напругою повторює форму напруги мережі, фазовий зсув третього конденсатора 14. Четвертий стан заверміж цими напругою і струмом і коефіцієнт гармонік шується в момент часу t4, коли струм другого дроструму практично близькі до нуля, то даний односеля 9 досягає нуля. каскадний електронний пускорегулювальний апаП'ятий стан відповідає часовому інтервалу рат з коректором коефіцієнта потужності має кое(t4 t5). Струм другого дроселя 9, змінивши свій фіцієнт потужності близький до одиниці. напрям на протилежний після моменту часу t4, Третій діод 15 усуває безпосередній зв'язок протікає через паралельне з'єднання другого контретього конденсатора 14 з випрямлячем 2, коли денсатора 10 і розрядної лампи 11, третій конденйого миттєва напруга є вищою за напругу цього сатор 14, відкритий перший транзистор 6 та перконденсатора. ший конденсатор 8. В другому дроселі 9 Відповідним вибором коефіцієнта заповнення накопичується енергія, яка передається йому від D можна встановити напругу на третьому кондентретього конденсатора 14. Струм першого дросесаторі 14 меншою від амплітуди напруги мережі, ля лінійно зменшується, як і в попередньому стані. тобто зменшити перенапруги на компонентах апаСтан завершується в момент t5, коли струм першората, що підвищує його надійність в порівнянні з го дроселя 3 досягає нуля. прототипом. Шостий стан відповідає часовому інтервалу Таким чином, в пропонованому однокаскадно(t5 t6). Він відрізняється від п'ятого стану тим, що му електронному пускорегулювальному апараті з струм першого дроселя 3 дорівнює нулю. Шостий коректором коефіцієнта потужності досягнуто стан завершується закриванням першого транзисмайже синусоїдної форми струму мережі живлентора 6 в момент часу t6. ня та підвищення його надійності. В залежності від миттєвого значення напруги мережі живлення четвертий і п'ятий стани можуть мінятися місцями, або ж п'ятий стан може бути відсутнім, якщо струм першого дроселя 3 досягне нуля в момент часу t4, тобто моменти часу t4 і t5 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 17388 8 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