SU1617579A1 - Сетевой трехфазный управл емый выпр митель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники и может быть использовано в качестве источника питани  в радиоэлектронной аппаратуре. Цель изобретени  - улучшение энергетических показателей. Устройство состоит из выпр мител  на диодах 1 - 12, подключенного к трехфазной сети. К выходу выпр мител  подключен конденсатор 18, включенный через управл емые ключи 16, 17 параллельно конденсатору 19. В цепь диодов 3, 6, 9 включены управл емые ключи 13 - 15. Возможность бестрансформаторного подключени  выпр мител  к сети, а также небольшое врем  разр да емкости конденсаторов улучшают массу и габариты устройства. Ток, потребл емый от сети, не содержит посто нной составл ющей, что увеличивает коэффициент мощности. В устройстве возможно использовать общую нейтраль. Нагрузка в зависимости от требуемой пол рности выходного напр жени  может подключатьс  к выходным выводам 27, 25 или 27, 26. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Os

44

Ю

Фик.1

Изобретение относитс  к преобраэова телЪной технике и может быть использовано в ка астве источника электропитани  li радиоэлектронной аппаратуре.

Цель изобретени  - улучшение энерге- тических показателей.

На фиг. 1 приоедана схема устройства; на фиг. 2 - структурна  схема блока управлени ; на фиг. 3 - диаграммы, по сн ющие работу выпр мител : на фиг. 4-диаграммы, по сн ющие работу блока управлени .

Устройство (фиг, 1) содержит диоды 1- 12, управл емые ключи 13-17. конденсаторы 18 и 19, блок 20 управлени , входные выводы 21-24 и выходные выводы 25, 26 и 27,

Входной фазный вывод 21 соединен с катодом диода 1 и анодом диода 2, Анод диода 1 соединен с анодом диода 3 и с одним выводом управл емого ключа 13, другой вывод которого соединен с катодом диода 2. Входной фазный вывод 22 соединен с катодом диода 4 и анодом диода 5 Анод диода 4 соединен с анодом диода 6 и одним выводом ключа 14, другой вывод ко- торого соединен с катодом диода 5. Входной фазный вывод 23 соединен с катодом диода 7 и анодом диода 8. Анод диода 7 соединен с анодом диода 9 и одним выводом ключа 15, другой вывод которого соеди- нен с катодом диола 8. Катоды диодов 3, 6 и 9 объединены и с катодом диода 11 и одной обкладкой конденсатора 18, а через управл емый ключ 16 - с одной обкладкой конденсатора 19 и выходным выво- дом 25, Катоды диодов 2, 5 и 8 объединены и через диод 10 в обратном включении соединены с анодом диода 12. другой обкладкой конденсатора 18 и через управл емый ключ 17 - с друге; oбкпaдкo 1 конденсатора 19 и выходным выводом 26. диода 11 и катод/аиода 2 объединены и ссединену с объединенными входным выводом 24 и йыходным выводом 27, Вход блока управлени  20 соединен с входными выводами 21 - 24, а выход (фиг. 2) - с управл ющими электродами 28-32 соответствующих ключей 13-17. Источник переменного напр жени  (или четырехпроводна  сеть) подключаетс  фазными шинами А, В, С и нейтралью О к соответствующим входным выводам 21-24, Нагрузка (потребитель) вы пр мител  подключаетс  к выходному выводу 27 и к одному из выходных выводов 25 или 26 (в зависимости от требуемой пол рности выходного напр жени  относительно вывода 27), при этом другой из выводов 25 или 26 соедин етс  с выводом 27.

Блок 20 управлени  (фиг. 2) со,чержит генератор 33 тактовых импульсов ГТИ), три

, по составу синхронизатора 34, 35 и 36, комбинационный узел 37 и четыре согласующих каскада 38-41. Каждый синхронизатор состоит из порогового устройства 42, счетчика 43 и четырах компараторов 44-47.

Выход ГТИ 33 шиной 48 соединен с С- входом счетчика 43 в каждом синхронизаторе 34, 35 и 36. R-вход счетчика 43 соединен с выходом порогового устройства 42, вход которого соединен с соответствующим входным фазным выводом 21, 22 или 23. Выход счетчика 43 соединен информационной шиной 49 с входом каждого из компараторов 44-47, на другие входы которых заведены опорные числа (дл  синхронизатора А - это AI, А2, АЗ и Ад). Выход компараю- пов через комбинационный узел 37 соединен с входами согласующих каскадов 38-41, выходы которых соединены с соответствующими управл ющими электродами 28-32 ключей 13-17, Блок управлени  уп- ргзл ет работой ключей в соответствии с диаграммами, показанными на фиг. 3 и 4, где Urn - амплитудное значение напр жени  сети Ui; И - ток, потребл емый от сети; IA, 1з, ic - токи фазы А, В и С соответственно; Ui, DO - напр жение на нагрузке и его среднее значение; ta, tp- врем  зар да и разр да конденсатора 18; Т - период преобразуемого напр жени ; А1тА4, Bi-B-i и Ci-C) - выходные синхроимпульсы соответственно синхронизаторов А, В и С,

С этим блоком управлени  выпр митель работает в двухпрлупериодном двенадцати- тактном режиме, преобразу  напр жение сети на уровне 0,7 от амплитудного значени ,

Устройство работает следующим образом .

К выводам 21, 22 и 23 (фиг, 1) подключаютс  фазные шины В, ,А и С первичного источника или сети, а к выводу 24 - нейтраль 0. Пусть, ка нагрузке требуетс  напр жение положительной пол рности относительно нейтрали. Тогда нагрузка подключаетс  к выводам 25 и 27, а клемма 26 должна быть ссединена с клеммой 27.

В установившемс  режиме на конденсаторах 18. 19 имеетс  напр жени.е. гюл р- ность которого указана на фиг. 1, а форма - НсЗ )иг. 3 и 4,

С .момента ti (фиг. 3) до момента 2 уп- раз.п емый ключ 13 (фиг, 1) открыт, а ключи 14- 17 закрыты. В это врем  зар да конденсатор 18 подзар жаетс  от фазы А током IA по цепи; вывод 21 - диод 2 - ключ 13 - диод 3 - конденсатор 18 - диод 12 - вывод 24, а напр жение на нагрузке поддерживаетс  разр жающимс  конденсатором 19 по цепи;

конденсатор 19 - вывод 25 - нагрузка - соединенные выводы 26, 27 - конденсатор 1. С момента t2 после задержки дл  полного закрывани  ключа 13 (фиг. 4) открываютс  ключи 16 и 17 и конденсатор 18 до момента t3 разр жаетс  на конденсатор 19 и нагрузку по цепи: конденсатор 18 - ключ

16- конденсатор 19 и нагрузка - ключ 17 - конденсатор 18. При этом форма напр жени  на подзар жающемс  конденсаторе 19 и на нагрузке UH будет такой, как показано

на фиг. 3 и 4. В момент t3 (отрицательный полупериод дл  фазы В) вступает в работу фаза В. С момента ta и до момента t4 ключ 14 открыт, а остальные управл емые ключи закрыты. В это врем  конденсатор 18 подзар жаетс  от фазы В током IB по цепи: вывод 24-диод 11 -конденсатор 18-диод 10 - ключ 14 - диод 4 - вывод 22, а напр жение на нагрузке поддерживаетс  конден- сатором 19, как и в первом цикле. В течение времени t4 - ts конденсатор 18 разр жаетс  через открытые ключи 16 и 17 по /казанной ранее цепи. В третьем цикле работы (ts - t) с момента ts и до момента te (отрицательный полупериод дл  фазы С) ключ 15 открыт, а остальные ключи зaкpыfы. В это врем  конденсатор 18 подзар жаетс  от фазы С током 1с по цепи: вывод 24 - диод 11 - конденсатор 18-диод 10- ключ 15-диод 7- вывод 23, а напр жение на нагрузке поддерживаетс  конденсатором 19, как и в предыдущих циклах . В течение времени te - t конденсатор 18 разр жаетс  через открытые ключи 16 и

17по указанной ранее цепи. В четвертом цикле работы (t - tg) с момента t и до момента te (положительный полупериод дл  фазы А) ключ 13 открыт, а остальные ключи закрыты. В это врем  конденсатор 18 подзар жаетс  от фазы А током IA второй раз за половину периода преобразуемого нагф - жени . Дальнейша  работа выпр мител  легко усматриваетс  из диаграмм фиг. 3 и 4. Таким образом, кажда  фаза сети за период преобразуемого напр жени  работает че- тыре раза: два цикла (такта) зар д - разр д

в положительный полупериод и два цикла в отрицательный полупериод. Длительность одного цикла равна Т/12.

Блок 20 управлени  (фиг. 2) работает следующим образом (на примере работы фазы А).

Пороговое устройство 42 синхронизатора 34 в моменты перехода напр жени  сети Ui фазы А (фиг. 4) через нуль вырабатывает синхроимпульсы, которые поступают на вход установки нул  счетчика 43 и каждый раз прерывают счет. На счетный вход счетчика 43 поступают импульсы с выхода генератора 33 тактовых импульсов. С выходов

счетчика 43 текущее значение счета по ин- формационной шине 49 поступает на входы компаоаторов 44-47, на другие входы которых заведены опорные числа AI. А2. АЗ и А, определ ющие моменты (ti, t2, t и ts, фиг. 4) начала и конца зар да конденсэтсра 18 по уровню 0,7 Dm фазы А. В момент равенства числа импульсов, поступающих от ГТИ 33 через счетчик 43, и опорного числа каждый компаратор вырабатывает синхроимпульсы AI, А2, АЗ и А4. Эти импульсы поступают на | омбинационный узел 37, который формирует управл ющие импульсы зар да, разр да и, задержки (фиг. 4) соответствующей длительности. Эти импульсы через согласующие каскады 38-41 управл ют работой ключей 13-17.

По этому же принципу работает блок управлени  и под воздействием двух других фаз.

Таким образом, предлагае . выпр митель потребл ет энергию от сети дл  накоплени  ее в конденсаторе 18 и в положительный, и в отрицательный полупериоды преобразуемого напр жени  каждой фазы, т.е. он  вл етс  двухполупериодным. В отличие от трехфазных мостовых выпр мителей у него обща  нейтраль.

Преимущества предлагаемого выпр мител  заключаютс  в возможности иметь общую заземленную нейтраль, что особенно врхно в бортовой РЭА: разделении по времени потреблени  энергии от сети и потребление энергии нагрузкой, что уменьшает обратную помеху (через первичный источник) при импульсном токе нагрузки; более полному использованию установленной мощности первичного источника и, как следствие, уменьшению массы, объем  и стоимости первичного источника и системы электропитани  в целом, При этом частота первой гармоники пульсации выпр мленного напр жени  равна 12f сети. Поэтому при дальнейшем сглаживании пульсации дополнительное фильтрующее устройство будет иметь меньшие массу и объем.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Сетевой трехфазный управл емый выпр митель, содержащий три цепочки последовательно согласно соединенных основных диодов, общие точки которых образуют три входных вывода, аноды диодов каждой из цепочек подключены к ссот- ветитующим одним выводам управл емых ключей, другие выводы которых объединены , а также два выходных вывода, четвертый и п тый ключи и блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  энергетических показателей, доголнитель- нр введены шесть диодоз и два конденсатоpa , при этом аноды каждого из грех дополнительных диодов подклинены к соответствующим анодам основных диодов, вход щих в указанные цепочки и соединенных с выводами ключей, катоды трех допол- нительных диодов объединены и подключены к катоду четвертого дополнительного диода, соединенному согласно последовательно с п тым дополнительным диодом, анодом соединенным с анодом шестого дополнительного диода, катод которого подключен к объединенным катодам указанных цепочек основных диодов и объединенным выводам трех управл емых ключей , точка соединени  четвертого и п того дополнительных диодов образует четвертый входной и третий выходной выводы, первый дополнительно введенный конденсатор включен параллельно цепочке четвер- того и п того диодов, выводы этого конденсатора подключены к соответствующим первым силовым выводам четвертого и п того ключей, вторые выводы которых подключены к первому и второму выходным

   21

   гъ

   36

   Фиг. 2

   выводам и зашунтированы вторым дополнительно введенным конденсатором.
2. 2. Выпр митель по п. 1,отличающий- с   тем, что блок управлени  содержит генератор тактовых импульсов, комбинационный узел, четыре согласующих каскада и три синхронизатора, каждый из которых состоит из порогового устройства, счетчика и 2N, компараторов, где N - число, показывающее

   сколько раз за половину периода преобразуемого напр жени  работает одна фаза, причем вход порогового усгройства соединен с соответствующим входным выводом, а выход - с R-входом счетчика, С-вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход соединен информационной шиной с каждым компаратором , на другие входы которых заведены соответствующие опорные числа, при этом

   выходы компараторов соединены с входами комбинационного узла, выходы которого через соответствующие согласующие каскады соединены с управл ющими электродами управл емых ключей выпр мител .

   2В

   0,7Ufn

   ts

   / 44i

   .Lfl

   R I 1 I I : I I

   I i;

   i -i«

   ;«I fi

   f- iT

   |

   П; j

   ч г I I

   iI I 11 I

   UM Uo

   0

   H 11 I II IL N И M |i M П П

   I l«v I lf. . If. I L I I rv r/4 I I 1«ъ I I.A I I. I i«4. t ii

   WTift

   11 I I I I

   |/ МЫкМЫ }I I: И i I I I

   i li li i ill I I II II n ii i

   (

   M I i

   -ic

   C.

   ЭТ

   I I

   ii I

   i 11 I II I

   f/l

   M |i M П

   r/4 I I 1«ъ I I.A I I. I

   |/ МЫкМЫ }Фи г. J

   7Ут -FV

   Порог А ус-до f , I

   А I I i

   Синх. имп.

   НомВ. узел

   №

   (I

   1

   I-

   lii I i i

   HI ij ii I I

   mr

   In

   I I

   Lh

   I

   Й

   L

   || и

   i c

   №М

   I I 1 I М

   I ; I

   i II П il i i

   III il II i