Перетворювач змінної напруги на постійну

Перетворювач змінної напр уги на постійн у, який складається з вхідни х клем, датчика стр уму, вхідного дроселя, розрядного діода, ви хідного конденсатора, ви хі дни х клем, подільника вхі дної напруги, системи керування, ключа змінного стр ум у, причому один з виводі в вхідно го дроселя з'єднаний через датчик стр ум у с першою вхідною клемою, другий вивід вхідного дроселя з'єднаний з анодом розрядного діода, катод якого з єднаний з одним з виводі в ви хідно го конденса тора та з першою вихідною клемою, другий вивід ви хідного конденсатора з'єднаний з загальним проводом, що з'єднує др угу вхідн у та др угу ви хідн у клеми, В ХІДНІ виводи подільника вхідної напруги з'єднані з вхідними клемами, середня точка подільника вхідної напруги та вихід датчика струму з'єднані з входами системи керування, ви хід якої підключено до керуючого входу ключа змінного струм у, ВИ ХІДНІ виводи ключа змінного струму підключені до анода розрядного діода та до загального провода, який відрізняється тим, що в нього додатково вве дені н акоп и чува льн ий к он ден са то р , пр оміжн ий дросель, перший та другий діоди так, що накопичувальний конденсатор з'єднаний з анодом розрядного діода та з катодом першого діо да, анод першого діода з'єднаний з загальним проводом, проміжний дросель з'єднаний з катодом першого діода та з анодом другого діода, катод якого з'єднаний з першою вихідною клемою О Винахід належить до області електротехніки, а саме до перетворювальної техніки, та може використовуватись при створенні джерел вторинного електроживлення, перетворює ічів частоти із ланкою постійного струму, агрегатів безперебійного електроживлення та інших пристроїв силової електроніки ВІДОМІ перетворювачі змінної напруги на постійну [1,2], в яких покращено електромагнітну сумісність з мережею електроживлення, побудовані за схемами вхідний випрямляч - підвищуючий перетворювач, в яких формується практично синусоїдальний вхідний струм, збіжний по фазі з вхідною напругою В таких схемах вибір мінімального рівня ви хідної напруги робиться із умови ивих>ивхтах. ЩО ДОЗВОЛЯЄ При Використанні ТЭКИХ перетворювачів безпосередньо до їх ви ходу підключати широкий спектр вже існуючи х пристроїв, розрахованих на рівень вхідної напруги, що дорівнює максимальному значенню напруги мережі живлення Але перетворювачі, розроблені за такими схемами, не допускають простого з'єднання однофазних модулів у трифазні системи Найбільш близьким за технічною суттю та конструктивними ознаками до нового технічного рішення, що пропонується, є перетворювач змінної напруги на постійну (фіг 1) [3], який складається з вхідного дроселя 1, датчика струму 2, першої та другої вхідних клем 3 та 4, кола із двох послідовно з'єднаних Д ІОД ІВ 5 та 6, двох послідовно включених вихідни х конденсаторів 7 та 8, першої 9 та др угої 10 вихідних клем, ключа змінного струму 11, подільника вхідної напруги 12, системи керування 13, причому один з виводів вхідного дроселя 1 з'єднаний через датчик струму 2 з першою вхідною клемою 3, другий вивід вхідного дроселя 1 підключено до середньої точки з'єднання ДІОД ІВ 5 та 6, ВІЛЬНІ виводи яких підключені до вільних виводів ви хідних конденсаторів 7 та 8, та до вихідних клем 9 та 10, середня точка з'єднання конденсаторів 7 та 8 підключена до другої вхідної клеми 4, ВХІДНІ ВИВОД И подільника вхідної напруги 12 підключені до вхідни х клем 3 та 4 , ви хідний ви від подільника вхідної напруги 12 підключено до одного з входів системи керування 13, до другого з входів якої підключено вихід датчика стр уму 2, ви хід системи СО иВхта х На негативних напівперюдах прикладеної напруги електромагнітні процеси проходять аналогічно, але у них беруть участь другий діод та др угий конден сатор , котрий заряджається до напруги Uc22UBKmax Це є недоліком відомого перетворювача, бо ви хідна напруга постійного стр уму повинна в цьому випадку більш ніж удвічі перевищува ти значення максимальної миттєвої напруги Так, наприклад, для мережі живлення 220В-5 0Гц, з ура хуванням дозволени х за нормами відхилень, напруга на ви ході пристрою повинна перевищувати значення 685В Це накладає обмеження на використання таких пристроїв, бо з'являються підвищені вимоги до комутаційної апаратури та до електробезпеки, що викликає ускладнення проектування джерел вторинного електроживлення та призводить до підвищення їх вар тості Окрім цього засто сування таки х перетворювачів не допускає безпосереднього підключення до їх виходу стандартних джерел вторинного електроживлення, що також призводить до необхідності розробки специфічни х вторинних дж ере л та пі дви щення вар то сті си стем електроживлення в цілому Задачею винаходу є створення такого перетворювача змінної напруги на постійну, в якому за наявності гальванічного зв'язку між входом та ви ходом, тобто нульового провода, при поліпшеній електромагнітній сумісності з мережею живлення, буде досягнуто зниження величини вихідної напруги до рівня максимального значення вхідної напруги, шля хом введення додаткового кола перетворення електромагнітної енергії, яка споживається з мережі електроживлення у негативний напівперюд вхідно» напруги, та спрямування її до вихідних кіл та навантаження Поставлена задача досягається тим, що в перетворювач змінної напруги на постійну, який складається з вхідни х клем, датчика стр уму, вхідного дро се ля , р озря дн о го дюда , ви хі дн о го конденсатора, вихідних клем, подільника вхідної напр уги , системи кер ування , ключа змінно го струм у, причому один з виводів вхідного дроселя з'єднаний через датчик струму з першою вхідною клемою другий вивід вхідного дроселя з'єднаний з анодом розрядного дюда, катод якого з'єднаний з одним з виводі в ви хідно го конденса тора та з першою вихідною клемою, другий вивід ви хідного конденсатора з'єднаний з загальним проводом, що з'єднує другу вхідн у та др угу ви хідну клеми, ВХІДНІ виводи подільника вхідної напруги з'єднані з вхідними клемами середня точка подільника вхідної напруги та вихід датчика струму з'єднані з входами системи керування, ви хід якої підключено до керуючого входу ключа змінного струму, ВИ ХІДНІ виводи ключа змінного струму підключені до аноду розрядного діода та до загального провода, додатково введені накопичувальний конденсатор, проміжний дросель, перший та др угий діоди так, що накопичувальний конденсатор з'єднаний з анодом розрядного дюда та з катодом першого дюда, анод першого діода з'єднаний з загальним проводом, проміжний дросель з'єднаний з катодом першого діода та з анодом другого дюда, катод якого з'єднаний з першою вихідною клемою Досягнення нового технічного результату полягає в тому, що на негативному наптперюді вхідної напруги передача енергії від входу до ви ходу перетворювача здійснюється через введені кола, до яких вхо дять вхі дний дросель, накопичувальний конденсатор, проміжний дросель та другий діод, вихідна напруга перетворювача має протилежний до вхі дної напруги знак, а мінімальний р і ве нь ви хі дно ї на п р уги пі дви щуючо го перетворювача може бути вибраний на рівні максимального значення вхідної напруги На позитивному напівпергаді вхідної напруги передача енергії здійснюється без інвертування знака напруги При цьому з мережі спожи вається о днакова за напівперюди вхідної напруги потужність, забезпечується практично синусоїдальна форма кривої споживаного струму при відносно низькому рівні ви хідної напр уги та за наявності гальванічно го зв'язку між входом та виходом, що дозволяє об'єднувати однофазні випрямлячі у трифазну систему без додаткових апаратурних витрат На основі вищевказаного можна зробити висновок, що сукупність суттєвих ознак, запропонована в формулі винаходу, є необхідною та достатньою для досягнення нового технічного результату На фіг 1 зображена схема пристрою, що використовується як прототип 27643 На фіг 2 зображена схема запропонованого пристрою На фіг 3 зображені діаграми, що пояснюють роботу пристрою За - вхідна напруга перетворюва ча, 36 - сигн ал з подільника вхі дно ї напр уги (Ю), Зв - сигнал з датчика стр уму (2), Зг - сигнал непогодження U, Зд - сигнал керування роботою ключа змінного струму (9), Зе - вхідний струм перетворювача Запропонований перетворювач (фіг 2) складається з вхідного дроселя 1, датчика струму 2, першої та другої вхідних клем 3 та 4, розрядного ді ода 5 . ви хі дн и х к лем 6 та 7 , ви хі дно го конденсатора 8, ключа змінного струму 9, подільника вхідної напруги 10 системи керування 11, накопичувального конденсатора 12, проміжного дроселя 13, першого діода 14, др угого діода 15, навантаження 16, причому один з виводів вхідного дроселя з'єднаний через датчик струму з першою вхідною клемою, другий ви від вхідного дроселя з'єднаний з анодом розрядного діода, катод якого з 'єдн а н ий з о дн им з ви во ді в ви хі дн о го конденсатора та з першо ю ви хідною клемою, другий вивід вихідного конденсатора з'єднаний з загальним проводом, що з'єднує др угу вхідну та другу ви хідну клеми, ВХІДНІ виводи подільника вхідної напруги з'єднані з вхідними клемами, середня точка подільника вхідної напруги та ви хід да тчика струм у з'єднані з входами системи керування, вихід якої підключено до керуючого входу ключа змінного струму, ВИ ХІДНІ виводи ключа змінного стр ум у підключені до аноду розрядного діода та до за га льно го п ро вода , накопи чувальн ий конденсатор з'єднаний з анодом розрядного діода та з катодом першого дюда, анод першого діода з'єднаний з зага льним проводом , проміжний дросель з'єднаний з катодом першого діода та з анодом другого діода, катод якого з'єднаний з першою вихідною клемою Запропонований перетворювач змінної напруги на постійну працює таким чином Розглянемо позитивний напівперюд вхідної напруги На В ХІДНІ виводи системи керування 11 (фіг 2) подаються сигнали, пропорційні напрузі мережі живлення аи (фі г 3 6) з по дільника вхідн ої напр уги 10, та сигнали з датчика струму 2, пропорційні вхідному струму рі Вк (мал Зв) Нехай у якийсь момент часу t n сигнал рі8Х стає меншим за сигнал аи Тоді значення різниці цих сигналів Up (фіг Зг) більше за нуль (аи- рівх)>0, і на ВИХОДІ системи керування 11 формується позитивний сигнал, що викликає відпирання ключа змінного струму 9 (фіг Зд) Вхідний дросель 1 буде безпосередньо підключено до вхідни х клем, вхідний стр ум (фіг Зе) буде зростати, в перетворювачі накопичується електромагнітна енергія у вхідному дроселі 1 У момент часу tn*i, коли значення сигналу рі в* стає більшим за сигнал аи, тобто Up=( аи- рівх)