Вентильно-конденсаторне джерело живлення

Вентильно-конденсаторне джерело живлення, до складу якого входить вентильноконденсаторний комутатор, виконаний за схемою реверсивного моста, в кожне плече ввімкнені по два зустрічно-паралельно з'єднаних повністю керованих вентилі, при цьому до першої діагоналі під'єднаний конденсатор, а до другої - перший затискач джерела змінної напруги і перший затискач дроселя, формувач керуючих імпульсів, яке відрізняється тим, що другий затискач дроселя з'єднаний з першим затискачем введеного навантаження, другий затискач якого з'єднаний з першим затискачем додатково введеного датчика струму, другий затискач якого з єднаний з другим затискачем джерела змінної напруги, перший та другий затискачі додатково введеного датчика змінної напруги, з'єднані відповідно з першим та другим затискачами джерела змінної напруги, перший та другий затискачі додатково введеного датчика активної складової напруги навантаження під'єднані паралельно послідовно з'єднаним дроселю та навантаженню, виходи датчиків напруги з'єднані відповідно з першим та другим входами додатково введеного блока задания струму, вихід якого з'єднаний з підсумовуючим входом додатково введеного суматора, а віднімаючий вхід - з виходом датчика струму, вихід суматора з'єднаний з входом додатково введеного релейного елемента, вихід якого з'єднаний з входом формувача керуючих імпульсів, а вихід - з відповідними керуючими електродами вентилів комутатора, на третій вхід блока задания струму надходить сигнал задания амплітуди струму. т Корисна модель відноситься до електротехніки і може бути використана при розробці регульованих джерел живлення. Відоме вентильно-конденсаторне джерело живлення, до складу якого входить вентильноконденсаторний комутатор, виконаний за схемою реверсивного моста, в кожне плече якого ввімкнені по два зустрічно-паралельно з'єднаних тиристора, при цьому до першої діагоналі під'єднаний конденсатор, а до другої - джерело живлення та навантаження [Булатов О.Г., Иванов B.C., Панфилов Д.И. Тиристорные схемы включения высокоинтенсивных источников тока. М., «Энергия», 1975г.]. Недоліком відомого джерела живлення є низька частота перемикання комутатора, що приводить до значної похибки в режимі слідкування за сигналом задания, обмежені функціональні можливості. Найбільш близьким за технічним рішенням є джерело живлення, до складу якого входить вентильно-конденсаторний комутатор, виконаний за схемою реверсивного моста, в кожне плече якого ввімкнені по два зустрічно-паралельно з'єднаних повністю керованих вентиля, при цьому до першої діагоналі під'єднаний конденсатор, а до другої перший затискач джерела змінної напруги і перший затискач дроселя. [Федий B.C., Соболев В.Н. Анализ установившихся электромагнитных процессов в однофазном вентильно-конденсаторном источнике реактивной мощности. Техн. электродинамика, 1994, №3]. Недоліком відомого вентильноконденсаторного живлення є обмежені функціональні МОЖЛИВОСТІ. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення вентильно-конденсаторного джерела живлення, в якому шляхом використання релейного керування та введення датчиків напруги, датчика струму, суматора, релейного елемента та блока задания струму досягається розширення функціональних можливостей джерела живлення, інваріантність до дії різноманітних збурень та коливань параметрів, значне покращення електромагнітної сумісності з живильною мережею. 00 о 00 о Ої 10808 хід якого з'єднаний з входом формувача керуючих Поставлена задача вирішується за допомогою імпульсів 20, а вихід з відповідними керуючими того, що в вентильно-конденсаторному джерелі електродами вентилів 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 комутаживлення до складу якого входить вентильнотора І, на перший вхід блока задания струму 17 конденсаторний комутатор, виконаний за схемою надходить сигнал задания амплітуди струму. Венреверсивного моста, в кожне плече якого ввімкнені тильно-конденсаторне джерело живлення працює по два зустрічно-паралельно з'єднаних повністю таким чином. Нехай в момент подачі на перший керованих вентиля, при цьому до першої діагоналі вхід блока задания струму 17 сигналу, відповіднопід'єднаний конденсатор, а до другої - перший го його найбільшому значенню І з т , на другий вхід затискач джерела змінної напруги і перший затисблока надходить сигнал з датчика змінної напруги кач дроселя, згідно з винаходом, другий затискач 15 (умовно в позитивний півперіод). При цьому дроселя з'єднаний з першим затискачем введеносигнал з датчика активної складової напруги наваго навантаження, другий затискач якого з'єднаний нтаження 16 та датчика струму 14 відсутні. З виз першим затискачем додатково введеного датчиходу блока 17 на підсумовуючий вхід суматора 18 ка струму, другий затискач якого з'єднаний з друнадходить сигнал відповідний гим затискачем джерела змінної напруги, перший та другий затискач додатково введеного датчика i 3 d 3m sin( tf ,т ) змінної напруги, з'єднані відповідно з першим та ( u - початкова фаза змінної напруги живильдругим затискачем джерела змінної напруги, перної мережі; - кут зсуву фаз між струмом та наший та другий затискач додатково введеного датпругою, що дорівнює чика активної складової напруги навантаження и к під'єднані паралельно послідовно з'єднаним дроан = -arccos — — = — , і, селя та навантаження, виходи датчиків напруги Uc 2 з'єднані ВІДПОВІДНО з першим та другим входами де иан - активна складова напруги на навантадодатково введеного блока задания струму, вихід ження. якого з'єднаний з підсумовуючим входом додаткоНа виході суматора 18 з'являється сигнал, відво введеного суматора, а віднімаючий вхід з вихоповідний і 3 (і=0). Цей сигнал надходить на вхід дом датчика струму, вихід суматора з'єднаний з релейного елемента 19, який працює у відповідновходом додатково введеного релейного елемента, сті з алгоритмом: вихід якого з'єднаний з входом формувача керую(із і)>а, чих імпульсів, а вихід з відповідними керуючими електродами вентилів комутатора, на третій вхід блока задания струму надходить сигнал задания dt at амплітуди струму. На Фіг.1 представлена схема запропонованого вентильно-конденсаторного джерела живлення, на Фіг.2, 3, 4, 5 часові діаграми процесів, що відбуваються в вентильно-конденсаторному джерелі живлення. До складу вентильно-конденсаторного джерела живлення входять вентильно-конденсаторний комутатор 1, виконаний за схемою реверсивного моста, в кожне плече якого ввімкнені по два зустрічно-паралельно з'єднаних повністю керованих вентиля 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, при цьому до першої діагоналі під'єднаний конденсатор 10, а до другої перший затискач джерела змінної напруги 11 і перший затискач дроселя 12, другий затискач дроселя 12 з'єднаний з першим затискачем введеного навантаження 13, другий затискач якого з'єднаний з першим затискачем додатково введеного датчика струму, другий затискач якого з'єднаний з другим затискачем джерела змінної напруги 11, перший та другий затискачі додатково введеного датчика змінної напруги 15, з'єднані відповідно з першим та другим затискачами джерела змінної напруги 11, перший та другий затискачі додатково введеного датчика активної' складової напруги навантаження 16 під'єднані паралельно послідовно з'єднаним дроселя 12 та навантаження 13, виходи датчиків напруги 15 і 16 з'єднані відповідно з другим та третім входами додатково введеного блока задания струму 17, вихід якого з'єднаний з підсумовуючим входом додатково введеного суматора 18, а віднімаючий вхід - з виходом датчика струму 14, вихід суматора 18, з'єднаний з входом додатково введеного релейного елемента 19, ви де 2а - ширина петлі гістерезісу релейного елемента 19. На виході релейного елемента 19 з'являється сигнал Upa = Umax. Під дією цього сигналу формувач керуючих імпульсів 20 забезпечує подачу імпульсів на вентилі 3, 7 комутатора 1. Вентилі 3, 7 вмикаються, що приводить до утворення кола: джерело 11, вентиль 3, конденсатор 10, вентиль 7, дросель 12, навантаження 13, датчик струму 14, джерело 11. При цьому попередньо заряджений конденсатор 10 з полярністю зазначеної на Фіг. 1 і джерело 11 будуть ввімкнені згідно послідовно. Струм в навантаженні 13 починає збільшуватись. Як тільки струм досягне величини і=і3+а, спрацює релейний елемент 19 і забезпечить подачу закриваючих імпульсів на вентилі 3, 7 і відкриваючих на вентилі 5, 8. В результаті конденсат 10 буде ввімкнений зустрічне джерелу 11. Струм в навантаженні 13 починає зменшуватись і як тільки досягне величини і=і3-а, релейний елемент 19 знову переключиться і з блоку 20 надійдуть відкриваючі імпульси на вентилі 3, 7 і закриваючі на 5, 8. Струм в навантаженні знову почне збільшуватись. В подальшому (на протязі позитивного півперіоду) відслідковування струмом навантаження 13 струму задания i3=l3msin{ k- j \ буде відбуватись аналогічно розглянутому вище. При відпрацюванні негативного півперіоду будуть вмикатись вентилі 4, 9 (збільшення струму від І3-а до І3+а) і вентилі 2, 6 (зменшення струму від іа+а до іа-а). У процесі роботи в джерелі живлення відбувається постійний обмін енергіями, що накопичують 10808 ся в електричному полі конденсатора 10 І магнітному полі індуктивності дроселя 12 і споживання енергії навантаженням 13. Для забезпечення працездатності джерела живлення необхідно щоб в будь-який момент часу зберігався баланс енергій, тобто енергія, що споживається Із мережі, повинна дорівнювати енергії, яка виділяється на активному елементі навантаження 13. Тільки в цьому випадку середня енергія електричного поля конденсатора 10 буде незмінною (визначається попереднім зарядом конденсатора). Тому в процесі роботи необхідно підтримувати рівність активної потужності, що споживається із мережі Рс = и с і 3 соБф , і активної потужності навантаження Р н = и а І 3 , що досягається регулюванням кута .Для обчислювання величини кута необхідно мати інформацію про напругу живильної мережі, яка надходить з виходу датчика 15 і про активну складову напруги на навантаженні - з датчика 16. Ця інформація надходить в блок задания струму 17, який формує на виході сигнал Із=ІзтЗІП( tf и- ), При ЦЬОМу ХЭрЭКТер СТруму ПО винен бути ємнісним, тобто