RU1777218C - Способ формировани посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение может быть использовано в системах вторичного электропитани , электропривода , электросварки и других устройств , потребл ющих электроэнергию от промышленной сети. Сущность изобретени : способ состоит в том, что на силовой транзистор 3 повышающего одноконтактного преобразовател  подают импульсы управлени , широтно- модулированные по синусоидальному закону. При этом на выходе преобразовател  формируетс  посто нное напр жение , несколько превышающее амплитуду сетевого напр жени . Это позвол ет снизить величину тока, проход щего через конденсатор 5 преобразовател , уменьшить габариты, массу и .стойкость силовых конденсаторов. 2 ил. 1Л С

Description

Предлагаемое изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани , электропривода, электросварки и других устройствах, потребл ющих электроэнергию от промышленной сети.

Известные сетевые выпр мители обычно выполн ютс  с емкостным выходным фильтром.

В таких выпр мител х ток, потребл емый из сети во врем  зар да конденсатора фильтра, имеет длительность менее длительности полу- пер иода (определ етс  внутренним сопротивлением источника питани ), соответственно , большую амплитуду.

Остальное врем  полупериода - происходит разр д конденсатора на нагрузку.

Поэтому его емкость должна быть достаточно большой (2-3 тыс.мкФ на 1 кВт). В таких выпр мител х дл  ограничени  амплитуды зар дного тока конденсатора фильтра примен етс  узел ограничени  тока в виде пускового резистора, шунтированного тиристором , автоматически открывающимс  по окончании пуска. Зто приводит к усложнению устройства и к снижению его КПД.

М

4 Ю

ь

00

Известны сетевые выпр мители с ограниченным пусковым током, в которых входное напр жение трехфазной сети выпр мл ют и повышают до пос- g то нного уровн  с помощью повышающего однотактного ключевого преобразовател , на управл ющий ключ которого подают широтно-модулированные импульсы управлени  повышенной частоты. Q

Данный преобразователь имеет ограниченное применение, т.к. трехфазна  входна  сеть 220/380 В используетс  только дл  мощных потребителей (свыше 2 кВа).

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ при котором выпр мл ют и повышают входное напр жени , но питание осуществл ют от однофазной сети, а импульсы управлени  силовым «п ключом моделируют по ширине на повышенной частоте в функции odUBx - fli,

где U

вх

вх

и

-входные напр жени  и

-посто нные коэффициток , оЈ енты.

Недостаток известного способа (3) выбранного за прототип, состоит в том, что проход щий через выходной конденсатор фильтра ток имеет синусо

(1-L- U ии

sin

2 Cct/f

в каждом

5

п

5

полупериоде исходного напр жени .

На фиг.1 показана принципиальна  схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг.2 - диаграммы , по сн ющие его работу.

Устройство содержит входной мостовой выпр митель 1, на выходе которого включен однотактный повышающий преобразователь, состо щий из дроссел  2, силового транзистора 3, диода k, конденсатора 5 и блока уп- :равлени  6.

Блок управлени  6 состоит из предусилител  7, управл емого компаратором 8. К одному входу компаратора 8 подключен выход входного делител  напр жени  9, а к другому входу подключен выход генератора пилообразных напр жений 10. Генератор 10 управл етс  усиленным разностным сигналом с выхода измерительного органа напр жени  11, один вход которого соединен через выходной делитель 12 с цепью нагрузки 13, а к другому входу подключен элемент опорного напр жени  И.

идальную форму с удвоенной частотой сети и амплитудой, равной току на рузки.

Вследствие этого емкость конденсатора составл ет дл  сети 220 В; 50 Гц примерно 1000 мкФ/кВт, а его масса 0,8 кг/кВт (дл  К50-27, «50- 32). Поскольку остальные элементы , повышающего преобразовател  работают на повышенной частоте (10-20 кГц), их масса существенно меньше. Следовательно и габариты и масса устройства в целом определ ютс  в основном конденсаторами.

Цель изобретени  - уменьшение мас

сы и габаритов.

Эта цель достигаетс  тем, что в способе формировани  посто нного напр жени , при котором исходное переменное напр жение с частотой сети fc выпр мл ют и повышают до пос- то нного уровн  UH , превышающего ам- плитуду входного напр жени  Um, с помощью однотактного повышающего преобразовател , на силовой ключ которого подают широтно-модулированные импульсы управлени  повышенной частотыj f У, при этом длительность импульсов управлени  trt модулируют в функции

0

5

.п

5

Процесс формировани  посто нного напр жени  происходит следующим образом .

Выпр мленное входным выпр мителем 1 (фиг.1) полусинусоидальное сетевое напр жение U6X (фиг.2а),поделенное делителем напр жени  9, сравниваетс  с пилообразным напр жением U c помощью компаратора 8.

Генератор пилообразного напр жени  10 работает на повышенной частоте fy (несколько кГц). В результате

сравнени  сигналов и

вх

и

ии на вы 55

ходе компаратора 8 формируютс  широт- но-модулируемые импульсы повышенной частоты, причем модул ци  выполнена по закону

(1- и п иг

sin2 и f.

t)/f

3

- напр жение, пропорциональное амплитуде сетевого напр жени , т.е. U, K,Um; - напр жение, пропорциональ - ное выходному напр жению

Ub К2ин e Wm причем должно быть Ug. U

51777218

- коэффициенты пропорциональс  на В ра фи

ности.

Амплитуда пилообразного напр жени  Un либо -лоддерживаетс  стабильной , либо корректируетс  посредством измерительного органа 11 в зависимости от заданного с помощью эле - мента опорного напр жени  1А уровн . Вследствие этого глубина модул ции автоматически регулируетс , поддержива  стабильным выходное напр жение на заданном уровне. Это объ сн етс  тем, что коэффициент передачи по напр жению повышающего преобразовател 

и6ы/

6Х

-Г

где

t.f,

- относительна  длительность открытого состо ни  силового транзистора. Следовательно, при указанном законе формировани  что

tu с учетом того,

Umsin

2/V ,. к f,

t,

получим, что

и«ыхв

ит ки

т

Кг-Кз Ff

где К - посто нный коэффициент,

определ ющий глубину модул ции .

Диаграмма U 6ЫХ показана на фиг.2 В начале и конце полупериода напр жение снижаетс  до нул  так как при г близких к единице имеетс  значение К Mcut, равное примерно 3-5, в зависимости от добротности дроссел  2.

Ток конденсатора 5 определ етс  переменной составл ющей выходного напр жени  (заштриховано на фиг.2в). В прототипе ток конденсатора фильтра в 6-8 раз больше (показан на фиг.2,в пунктиром).

Поэтому при предложенном способе уменьшены в 6-7 раз габариты, масса и стоимость силовых конденсаторов.

Если в нагрузке допустимы кратковременные (до 10% длительности периода ) снижени  напр жени , напри- мер,-дл  сварочного выпр мител ,то конденсатор 5 выбираетс  из расчета сглаживани  пульсации только частоты fu и его емкость выбираетс  еще на пор док меньшей.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ формировани  посто нного напр жени , при котором исходное переменное напр жение с частотой сети fc выпр мл ют и повышают до посто нного уровн  UH превышающего амплитуду исходного напр жени  и, с помощью однотактного повышающего преобразовател , на силовой ключ которого подают широтно-модулированные импульсы управлени  повышенной частоты Јм отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  массы и габаритов , длительность импульсов управ

   лени  tY модулируют по закону

   п Л. 2 и f r

   t)/f4

   Q

   Сеть

   s lc(npomomun) I ,

   s //.....1

   4 4

   xJLx . t