Коректор коефіціента потужності

Реферат: UA 98721 U UA 98721 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до коректорів коефіцієнта потужності і може бути використана як ефективне вторинне джерело живлення електродної апаратури різноманітного призначення стабілізованою напругою, що забезпечує їх високу енергоефективність та якість споживаної енергії. Відомий пасивний коректор коефіцієнта потужності [А. с. СССР № 1721753, Н02М 3/335, Бюл. № 11, 1992 г.], заснований на компенсації зсуву фаз між струмом та напругою мережі шляхом ввімкнення спеціальних ємнісних та індуктивних елементів, що покращує ефективність використання електричної енергії електричними апаратами за рахунок збільшення коефіцієнта потужності. Але пасивні коректори коефіцієнта потужності застосовують лише в пристроях з переважно індуктивною складовою навантаження: електричних машинах, індуктивних баластах розрядних лампах освітлювальних установок та ін., оскільки їх ефективність при інших типах навантаження незначна. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого пристрою є коректор коефіцієнта потужності електричної енергії [Семенов Б.Ю. Силовая электроника. - М.: Энергия. 2002. - С. 210. рис. 12.5], що містить діодний міст, до якого приєднані датчик вихідної напруги моста та дросель, електронний ключ, який через датчик струму приєднаний до другого входу діодного мосту, 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 мосту, а другий - до підсилювача сигналу розбалансу, керуючого каскаду, один з входів якого з'єднаний з виходом множника напруги, а другий - з виходом датчика струму, електронний ключ, вхід якого з'єднаний з виходом керуючого каскаду. Недоліком такого коректора коефіцієнта потужності є недостатня потужність, висока вихідна напруга та прямий гальванічний зв'язок вихідної напруги з мережею живлення, що є вкрай небезпечним для користувачів. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення коректора коефіцієнта потужності, в якому за рахунок введення мостової схеми інвертора, вихідного трансформатора, задавального генератора та двох схем співпадіння досягається підвищення удвічі корисної потужності коректора в порівнянні з прототипом, можливість отримання декількох напруг різної величин і полярності, а також відсутність гальванічного зв'язку вихідної напруги з мережею живлення. Поставлена задача вирішується тим, що в схему коректора коефіцієнта потужності, що містить діодний міст, до якого приєднані датчик вихідної напруги моста, датчик струму, вихід якого приєднано до одного з входів схеми порівняння по струму, датчик вихідної напруги коректора, вихід якого приєднаний до входу підсилювача сигналу розбалансу, до другого входу якого приєднаний датчик опорної напруги, множник напруги, один з входів якого приєднаний до підсилювача сигналу розбалансу, а другий до датчика вихідної напруги моста, який відрізняється тим, що до нього додатково введено мостову схему інвертора, що складається з чотирьох електронних ключів з захисними діодами, вихідний трансформатор, первинна обмотка якого підключена до однієї з діагоналей моста, а інша діагональ приєднана одним кінцем до виходу діодного моста, а іншим - до датчика струму, задавального генератора, виходи якого з'єднані з входами двох схем співпадіння, двополярні випрямлячі, приєднані до вторинних обмоток вихідного трансформатора, а їх виходи - до входу навантажень. Суть корисної моделі полягає в тому, що за рахунок використання мостової схеми інвертора, вихідного трансформатора, задавального генератора та двох схем порівняння збільшується ефективна потужність коректора в два рази при повній відсутності гальванічного зв'язку вихідних напруг з живлячою мережею, з'являється можливість отримання декількох вихідних напруг різної величини і полярності. Наведений рисунок пояснює особливості функціонування запропонованого пристрою. Функціональна схема коректора коефіцієнта потужності містить діодний міст 1, до якого приєднаний датчик вихідної напруги мосту 8 та через датчик струму 6 - одна з діагоналей мосту, що складеться з електронних ключів 2, 3, 4, 5 із зворотними діодами, причому друга діагональ мосту підключена до первинної обмотки вихідного трансформатора 18, задавальний генератор 11, виходи якого з'єднані з одним із входів схем співпадіння 10 та 12, а два інших входи схем співпадіння з'єднані з виходом схеми порівняння по струму 7, причому виходи схеми порівняння приєднані до входів електронних ключів мостового інвертора 2, 3, 4, 5, вторинні обмотки вихідного трансформатора 18, одна з яких приєднана до входів датчика вихідної напруги 15, виходи якого приєднані до одного з входів підсилювача сигналу розбалансу 14, а на інший вхід подається сигнал з датчика опорної напруги 13, причому вихід підсилювача сигналів розбалансу 1 UA 98721 U 5 14 приєднаний до входу множника напруги 9, а вторинні обмотки вихідного трансформатора 18 через двополярні випрямлячі 16…17 приєднані до навантажень. Робота пристрою відбувається наступним чином. При подачі випрямленої напруги живильної мережі з виходу діодного моста 1 на діагональ мостової схеми інвертора при подачі керуючих сигналів на вхід електронних ключів 2-5 або 3-4 мостової схеми (по черзі) на датчику L t Rt , 10 15 20 25 30 струму 6 з'являється сигнал, пропорційний Ut   e де U(t) - вихідна напруга діодного мосту, L - індуктивність первинної обмотки вихідного трансформатора, Re еквівалентний опір навантаження. При рівності сигналу з датчика струму 6 з сигналом схеми порівняння по струму 7, який пропорційний U(t), відбувається відключення одної пари електронних ключів мостового інвертора до моменту включення іншої пари електронних ключів мостового інвертора. При цьому напруга на первинній обмотці вихідного трансформатора дорівнює 2U(t), або "0", в залежності від того, ввімкнені або вимкнені електронні ключі інвертора, тобто сигнал на первинній обмотці являє собою прямокутні імпульси із скважністю, яка залежить від фази мережевої напруги. В моменти відключення електронних ключів 2, 5 або 3 ,4 надлишок електричної енергії повертається до живильної мережі через зворотні діоди. Кожна пара електронних ключів 2-5 перемикається з періодом Т, що значно менше за період мережевої напруги. При цьому середня складова живильного струму близька по формі до мережевої напруги (синусоїди), чим забезпечується високе значення коефіцієнта потужності. Стабілізація вихідної напруги коректора коефіцієнта потужності здійснюється за рахунок порівняння сигналу з датчика вихідної напруги коректора 15 з сигналом опорної напруги 13, різниця яких з виходу підсилювача сигналу розбалансу 14 через множник напруги 9 регулює момент ввімкнення та вимкнення електронних ключів 2÷5 мостової схеми інвертора до досягнення напругою навантаження номінальної величини. Потрібний рівень фільтрації вихідних напруг на виході двополярних випрямлячів вихідної напруги 16 та 17 забезпечується відповідною величиною ємкостей фільтра. Таким чином запропонований коректор коефіцієнта потужності забезпечує високе (до 0,97) значення коефіцієнта потужності і високу якість та ефективність використання електричної енергії, електромагнітну сумісність споживачів з живлячою мережею, підвищення удвічі, потужності даного пристрою в порівнянні з прототипом, а також відсутність гальванічного зв'язку вихідних напруг з мережею живлення, що гарантує повну безпеку споживачів при експлуатації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Коректор коефіцієнта потужності, що містить діодний міст, до якого приєднані датчик вихідної напруги моста, датчик струму, вихід якого приєднано до одного з входів схеми порівняння по струму, датчик вихідної напруги коректора, вихід якого приєднаний до входу підсилювача сигналу розбалансу, до другого входу якого приєднаний датчик опорної напруги, множник напруги, один з входів якого приєднаний до підсилювача сигналу розбалансу, а другий до датчика вихідної напруги моста, який відрізняється тим, що до нього додатково введено мостову схему інвертора, що складається з чотирьох електронних ключів з захисними діодами, вихідний трансформатор, первинна обмотка якого підключена до однієї з діагоналей моста, а інша діагональ приєднана одним кінцем до виходу діодного моста, а іншим - до датчика струму, задавального генератора, виходи якого з'єднані з входами двох схем співпадіння, двополярні випрямлячі, приєднані до вторинних обмоток вихідного трансформатора, а їх виходи - до входу навантажень. 2 UA 98721 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3