Пристрій для зарядки накопичувальних конденсаторів

Реферат: Пристрій для зарядки накопичувальних конденсаторів містить дросель, конденсатор, датчик струму, дві послідовно з'єднані пари зустрічно-паралельно з'єднаних діода, тиристор, затискач, мережі змінного струму, систему керування, блок завдання, три виходи якого з'єднані з відповідними трьома виводами системи керування, два датчики напруги. Додатково введено конденсатор, що з'єднаний послідовно з першим конденсатором, середня точка яких підключена до другого затискача мережі, а виводи двох послідовно з'єднаних конденсаторів приєднані до входу другого датчика напруги і до виводів послідовно з'єднаних пар зустрічнопаралельно з'єднаних діода і повністю керованого тиристора. UA 80797 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЗАРЯДКИ НАКОПИЧУВАЛЬНИХ КОНДЕНСАТОРІВ UA 80797 U UA 80797 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до імпульсної техніки і може бути використана в зарядних пристроях для живлення різноманітних імпульсних споживачів. Відомий пристрій для зарядки накопичувальних конденсаторів, до складу якого входять індуктивно-ємнісний перетворювач, вхід якого під'єднаний до мережі змінної напруги, а вихід через узгоджуючий трансформатор і випрямляч - до накопичувального конденсатора, додатковий випрямляч, вихід якого з'єднаний з резисторним дільником напруги, тиристор, керуючий електрод якого через напівпровідниковий пороговий елемент під'єднаний до виходу резисторного дільника напруги, при цьому вхід додаткового випрямляча з'єднаний з другою обмоткою узгоджуючого трансформатора, а вихід відповідно з анодом і катодом тиристора [А.С. № 1003308 Н ОЗ К 3/53, БИ № 9,1983]. Недоліком відомого пристрою є його складність, що обумовлена наявністю індуктивноємнісного перетворювача, узгоджуючого трансформатора та низькою електромагнітною сумісністю пристрою з живильною мережею. Найбільш близьким аналогом є пристрій до складу якого входять дросель, конденсатор, некерований однофазний мостовий випрямляч, вихід якого з'єднаний з конденсатором, система керування, блок завдання, три виходи якого під'єднанні до відповідних перших трьох входів системи керування, два датчика напруги, датчик струму, чотири повністю керованих тиристори, при цьому до кожного вентиля некерованого випрямляча зустрічно-паралельно під'єднанні повністю керовані тиристори, керуючі входи яких з'єднані з виходами системи керування, при цьому перший датчик напруги під'єднаний до мережі живлення, а його вихід з'єднаний з четвертим входом системи керування, другий датчик напруги під'єднаний до конденсатора, а його вихід з'єднаний з п'ятим входом системи керування, при цьому перший вхід випрямляча через послідовно з'єднані дросель і датчик струму з'єднаний з другим затискачем мережі, другий затискач якої з'єднаний з другим входом випрямляча, а вихід датчика струму під'єднаний до шостого входу системи керування [Патент UA № 60546, МПК Н02М 7/12, Бюл № 12, 2011 р.]. Недоліком відомого пристрою є складність, яка обумовлена наявністю чотирьох пар зустрічно - паралельно з'єднаних діодів і повністю керованих тиристорів, а також пов'язаної з цим, складністю системи керування. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення пристрою, забезпечення можливості здійснювати зарядку з різною інтенсивністю і, отже, формування при необхідності різну частоту зарядних циклів при високому ступеню електромагнітної сумісності, що досягається виключенням двох пар зустрічно-паралельно з'єднаних діодів і повністю керованих тиристорів. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для зарядки накопичувальних конденсаторів, що містить дросель, конденсатор, датчик струму, дві послідовно з'єднані пари зустрічно-паралельно з'єднаних діода і повністю керованого тиристора, середня точка яких підключена через послідовно з'єднані дросель і датчик струму до першого затискача мережі змінного струму, систему керування, блок завдання, три виходи якого з'єднані з відповідними трьома входами системи керування, два датчика напруги, при цьому перший датчик напруги приєднаний до мережі живлення, а його вихід під'єднаний до четвертого входу системи керування, до п'ятого входу якої приєднаний вихід другого датчика напруги, а вихід датчика струму під'єднаний до шостого входу системи керування, вихід якої з'єднані з керуючими входами повністю керованих тиристорів, згідно з корисною моделлю додатково введений конденсатор, з'єднаний послідовно з першим конденсатором, при цьому їх середня точка підключена до другого затискача мережі, а виводи двох послідовно з'єднаних конденсаторів приєднані до входу другого датчика напруги і до виводів послідовно з'єднаних пар зустрічнопаралельно з'єднаних діода і повністю керованого тиристора. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. 1 представлена схема пристрою, а на фіг. 2 - криві, які пояснюють його роботу. Пристрій, що заявляється містить: дросель 1, конденсатор 2, датчик струму 3, дві послідовно з'єднані пари 4, 5 зустрічно паралельно з'єднаних діода і повністю керованого тиристора, середня точка яких підключена через послідовно з'єднані дросель 1 і датчик струму 3 до першого затискача мережі змінного струму, систему керування 6, блок завдання 7, три виходи якого з'єднані з відповідними трьома входами системи керування, два датчика напруги 8, 9, при цьому датчик 8 під'єднаний до мережі живлення, а його вихід - до четвертого входу системи керування 6, до п'ятого входу якої під'єднаний вихід датчика 9, при цьому вихід датчика струму 3 підключений до шостого входу системи керування 6, виходи якої з'єднані з управляючими електродами повністю керованих тиристорів, другий конденсатор 10, з'єднаний послідовно з першим конденсатором 2, при цьому середня точка їх підключена до другого затискача мережі, а виводи з'єднаних конденсаторів 2 і 10 під'єднанні до входу датчика напруги 1 UA 80797 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 9 і до виводів послідовно з'єднаних пар 4 і 5 зустрічно-паралельно з'єднаних діода і повністю керованого тиристора. До складу системи керування 6 входять перший 11 і другий 12 суматори, однополярний релейний елемент 13, двополярний релейний елемент 14 із гістерезисом, блок 16 формування імпульсів керування, при цьому виходи блоку керування з'єднані з ланцюгами керування повністю керованих тиристорів двох пар 4 і 5, зустрічно - паралельних з'єднаних діода і повністю керованого тиристора, а підсумовуючий вхід першого суматора 11 з'єднаний з третім виходом блоку завдання 7, крім того вихід блоку 15 під'єднаний до підсумовуючого входу другого суматора 12, віднімаючий вхід якого приєднаний до виходу датчика струму 3, а вихід суматора через двополярний релейний елемент 14 під'єднаний до першого входу блоку 16, другий вхід якого з'єднаний з виходом першого датчика напруги 8, а третій вхід - з виходом однополярного релейного елемента. Пристрій для зарядки накопичувальних конденсаторів працює таким чином. При підключенні пристрою до мережі змінної напруги накопичувальні конденсатори 2, 10 попередньо заряджаються через дросель 1 і діоди зустрічно-паралельно послідовно з'єднаних пар 4 і 5 (позитивна напівхвиля синусоїдальної напруги через діод пари 4 заряджає конденсатор 2, а негативна напівхвиля через діод пари 5 заряджає конденсатор 10 з полярністю зазначеної на Фіг. 1.) Величина напруги на конденсаторах 2 і 10 буде трохи вище амплітудного значення напруги мережі (визначається параметрами дроселя і конденсаторів), тобто ця умова необхідна для примусового формування струму, що споживається з мережі, заданої величини і фази. Напруга, яка пропорційна напрузі мережі, з датчика напруги 8 надходить на відповідні входи блоків 15, 16 і використовується для формування синусоїдального струму завдання, імпульсів керування тиристорами зустрічно паралельного з'єднання пар 4 і 5. На виході датчика напруги 9 з'являється сигнал, пропорційний напрузі конденсаторів 2 і 10, який надходить на віднімаючий вхід суматора 11. При цьому на виході однополярного релейного елемента 13 буде нульовий сигнал, який заборонить формування струму блоком 15 і подачу керуючих імпульсів з виходу блоку 16. Величина напруги UCз , до якої заряджаються накопичувальні конденсатори 2, 10 а також амплітуда Im та зсув фази  синусоїдального струму завдання iз задаються блоком завдання 7, виходи якого під'єднанні відповідно до підсумовуючого входу суматора 11 і входам блока 15 формування iз . Поява на вході суматора 11 сигналу Uз забезпечує на виході релейного елемента 13 появу позитивного сигналу, під дією якого з блоку 15 на підсумовуючий вхід суматора 12 подається сигнал iз , а також формується дозвіл на подачу керуючих імпульсів з блока 16 на тиристори пар 4-5. На віднімаючий вхід суматора 12 надходить сигнал з виходу датчика струму 3, який пропорційний дійсному синусоїдному струму, що споживається з мережі. Примусове формування струму, що споживається з мережі, синусоїдальної форми з заданою амплітудою та фазовим зсувом здійснюється таким чином. Якщо дійсний струм І в дроселі 1 менший ніж заданий iз , то на виході суматора 12 з'явиться позитивний сигнал похибки. При умові, що цей сигнал більший ширини петлі гістерезису релейного елемента 14, останній перемикається з позитивним сигналом на виході. Це призведе до появи на виході блока 18 відкриваючого імпульсу, що подається на тиристор пари 4 (формується позитивна напівхвиля струму iз ) або тиристор пари 5 (формується негативна напівхвиля струму iз ), Конденсатор 2 (10) включається послідовно з дроселем 1 так, що напруга конденсатора UC1 (UC2 ) збільшує струм і. Як тільки струм i перевищить струм iз на величину ширини петлі гістерезису релейного елемента 14, останній перемикається в зворотному напрямку, а на виході блока 16 з'являється імпульс який призводить до виключення тиристора пари 4 (позитивна напівхвиля) або тиристора пари 5 (негативна напівхвиля). При цьому конденсатор 2(10) включається так, що його напруга UC1 (UC2 ) Діє зустрічно струму і, що призводить до його зменшення. В подальшому процеси повторюються. Таким чином в процесі зарядження конденсаторів 2,10 примусово формується струм, що споживається з мережі, близький до синусоїдальної форми. Процес зарядки конденсатора описується в загальному випадку виразом UC  55 UmIm cos   t  UC1  UC2 , Ce де Ce - еквівалентна ємність конденсаторів C1 та C2 ; Um - амплітудне значення напруги мережі. 2 UA 80797 U З урахуванням необхідності одержання максимально можливого ступеню електромагнітної сумісності формування споживаного із мережі струму проходить при відсутності фазового зсуву між напругою та струмом тобто при   0 і cos   1 . Тоді UmIm  t  UC1  UC2 . Ce Як тільки напруга на конденсаторах 2 і 10 стане рівною напрузі UCз , на виході суматора 11 з'явиться нульовий сигнал, відповідно якому на виході блока 15 буде також нульовий сигнал, а блок 16 при цьому сформує імпульси, які закриють тиристори пар 4 і 5. Таким чином, запропонований пристрій для зарядки накопичувальних конденсаторів забезпечує можливість здійснювати зарядку з різною інтенсивністю і, отже, формувати при необхідності різну частоту зарядних циклів при високому ступеню електромагнітної сумісності. UC  5 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Пристрій для зарядки накопичувальних конденсаторів, що містить дросель, конденсатор, датчик струму, дві послідовно з'єднані пари зустрічно-паралельно з'єднаних діода і повністю керованого тиристора, середня точка яких підключена через послідовно з'єднані дросель і датчик струму до першого затискача мережі змінного струму, систему керування, блок завдання, три виходи якого з'єднані з відповідними трьома виводами системи керування, два датчики напруги, при цьому перший датчик напруги під'єднаний до мережі живлення, а його вихід під'єднаний до четвертого входу системи керування, до п'ятого входу якої приєднаний вихід другого датчика напруги, а вихід датчика струму під'єднаний до шостого входу системи керування, вихід якої з'єднаний з керованими входами повністю керованих тиристорів, який відрізняється тим, що додатково введено конденсатор, що з'єднаний послідовно з першим конденсатором, при цьому середня точка їх підключена до другого затискача мережі, а виводи двох послідовно з'єднаних конденсаторів приєднані до входу другого датчика напруги і до виводів послідовно з'єднаних пар зустрічно-паралельно з'єднаних діода і повністю керованого тиристора. 3 UA 80797 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4