WO2018124930A1 - Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности - Google Patents
Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018124930A1 WO2018124930A1 PCT/RU2017/000397 RU2017000397W WO2018124930A1 WO 2018124930 A1 WO2018124930 A1 WO 2018124930A1 RU 2017000397 W RU2017000397 W RU 2017000397W WO 2018124930 A1 WO2018124930 A1 WO 2018124930A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- inductor
- diode
- capacitor
- power factor
- current
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
Definitions
- a field effect transistor As a controlled electronic key 1, a field effect transistor, a bipolar transistor, an insulated gate bipolar transistor, or a thyristor can be used.
- AKKM is built on the basis of the ratio of voltage and current in the inductive element, namely, that the rate of change of current through the inductor is proportional to the voltage applied to it.
- the duration and period of the voltage pulses applied to the inductor are constant, and the current through the inductor at the start of the pulse is zero, then the average value of the current through the inductor for the period of the pulse will be proportional to the amplitude value of the voltage pulse to the inductor.
- the period of the voltage pulse applied to the inductor consists of two time intervals: the interval of the pulse when the inductive element accumulates energy and the interval of the pause when the inductive element gives off energy.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам импульсной преобразовательной техники, в частности к устройствам стабилизации тока и регулировки коэффициента мощности в преобразователях. Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции устройства. Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности содержит управляемый электронный ключ (1), схему управления (2), мостовой выпрямитель (3), первый диод (4), первую катушку индуктивности (5), первый конденсатор (6), второй диод (7), третий диод (8), вторую катушка индуктивности (9), второй конденсатор (10) для соединения с нагрузкой (11).
Description
УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ТОКА С АКТИВНЫМ КОРРЕКТОРОМ
КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
Полезная модель относится к устройствам импульсной преобразовательной 5 техники, в частности к устройствам стабилизации тока и регулировки коэффициента мощности в преобразователях.
Известен корректор коэффициента мощности из патента RU 2571952 С1 (опубл. 27.12.2015). Корректор коэффициента мощности содержит входной выпрямитель, транзистор с системой управления, соединённые с транзистором ю катушка индуктивности, конденсатор и диод.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является техническое решение, описанное в тексте патента RU 2479955 С2 (опубл. 20.04.2013), содержащее импульсный источник питания для обеспечения коррекции коэффициента мощности и подачи выходного напряжения на один 15 источник света при помощи управления единственным ключом, регулятор света переменного тока для изменения входного напряжения.
Однако данное решение предназначено для работы со светоизлучающими диодами и имеет другое схемотехническое решение.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая 20 полезная модель, заключается в несоблюдении норм Технического Регламента Таможенного Союза по электромагнитной совместимости.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции устройства без потери качества.
Указанный технический результат достигается за счёт того, что устройство 25 стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности, содержит управляемый электронный ключ, схему управления, мостовой выпрямитель, первый диод, первую катушку индуктивности, первый конденсатор, второй диод, третий диод, вторую катушка индуктивности и второй конденсатор, при этом мостовой выпрямитель соединён с соединёнными первым диодом, первой зо катушкой индуктивности и первым конденсатором и через первую катушку индуктивности с управляемым электронным ключом со схемой управления, которые соединены с соединёнными вторым диодом, третьим диодом, второй катушкой индуктивности и вторым конденсатором.
В качестве управляемого электронного ключа может быть использован полевой транзистор, биполярный транзистор, биполярный транзистор с изолированным затвором или тиристор.
Благодаря объединению в единую схему стабилизатора тока и корректора коэффициента мощности с общими элементами управления на основе управляемого электронного ключа со схемой управления, сокращается количество элементов, что обеспечивает конструктивное упрощение схемы.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью фиг. 1-3, на которых изображены:
Фиг. 1 - первый пример реализации устройства;
Фиг. 2 - второй пример реализации устройства;
Фиг. 3 - эпюры работы устройства.
На фиг. 1 -2 позициями 1-11 обозначены:
1 - управляемый электронный ключ;
2 - схема управления;
3 - мостовой выпрямитель;
4 - первый диод;
5 - первая катушка индуктивности
6 - первый конденсатор;
7 - второй диод;
8 - третий диод;
9 - вторая катушка индуктивности;
10 - второй конденсатор;
1 1 - нагрузка.
Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности содержит управляемый электронный ключ 1 , схему управления 2, мостовой выпрямитель 3, первый диод 4, первую катушку индуктивности 5, первый конденсатор 6, второй диод 7, третий диод 8, вторую катушка индуктивности 9, второй конденсатор 10 для соединения с нагрузкой 1 1 .
В качестве управляемого электронного ключа 1 может быть использован полевой транзистор, биполярный транзистор, биполярный транзистор с изолированным затвором или тиристор.
Мостовой выпрямитель 3 соединён с соединёнными первым диодом 4, первой катушкой индуктивности 5 и первым конденсатором 6 и через первую катушку индуктивности 5 с управляемым электронным ключом 1 со схемой
управления 2. Последние соединены с соединёнными вторым диодом 7, третьим диодом 8, второй катушкой индуктивности 9 и вторым конденсатором 10, с которым соединена нагрузка 11.
Соединённые мостовой выпрямитель 3 с соединёнными первым диодом 4, 5 первой катушкой индуктивности 5 и первым конденсатором 6 представляют собой узел активного корректора коэффициента мощности (АККМ). Соединённые второй диод 7, третий диод 8, вторая катушка индуктивности 9 и второй конденсатор 10, к которому параллельно подключается нагрузка 11 , представляют собой стабилизатор тока (СТ). Соединённые АККМ и СТ имеют один силовой ю ключ в виде управляемого электронного ключа 1 и одну схему управления 2, которые являются общими как для АККМ так и СТ.
Устройство работает следующим образом.
Стабилизатор тока работает следующим образом.
При замыкании управляемого электронного ключа 1 происходит линейное
15 возрастание тока через вторую катушку индуктивности 9 по контуру первого конденсатора 6, управляемого электронного ключа 1 , второго конденсатора 10, нагрузки 11 , второй катушки индуктивности 9, первого конденсатора 6. При достижении током мгновенного значения равного двойному значению стабилизируемого тока нагрузки, происходит размыкание управляемого
20 электронного ключа 1. Ток через вторую катушку индуктивности 9 начинает линейно убывать по контуру второй катушки индуктивности 9, третьего диода 8, второго конденсатора 10, нагрузки 1 1 , второй катушки индуктивности 9. При уменьшении мгновенного значения тока до нуля, управляемый электронный ключ 1 снова замыкается и период повторяется. Таким образом, среднее значение тока
25 нагрузки имеет постоянное значение. Второй конденсатор 10 является сглаживающим ёмкостным фильтром тока нагрузки. Длительность импульсов управляющего напряжения управляемого электронного ключа 1 зависит от уровня напряжения на первом конденсаторе 6. Чем меньше напряжение на первом конденсаторе 6, тем длиннее импульсы и наоборот. Пауза между импульсами зо имеет постоянную длительность.
АККМ работает следующим образом.
При замыкании управляемого электронного ключа 1 также происходит линейное возрастание тока через первую катушку индуктивности 5 по контуру мостового выпрямителя 3, первой катушки индуктивности 5, управляемого 35 электронного ключа 1 , мостового выпрямителя 3. При размыкании управляемого
электронного ключа 1 происходит линейное убывание тока через первую катушку индуктивности 5 по контуру первой катушки индуктивности 5, первого конденсатора 6, первого диода 4, первой катушки индуктивности 5.
АККМ построен на основании соотношения напряжения и тока в индуктивном элементе, а именно, что скорость изменения тока через катушку индуктивности пропорциональна напряжению, приложенному к ней. Таким образом, получается, что если длительность и период импульсов напряжения приложенного к катушке индуктивности постоянны, а ток через катушку индуктивности к моменту начала импульса равен нулю, то среднее значение тока через катушку индуктивности за период импульса будет пропорционально амплитудному значению импульса напряжения на катушки индуктивности. Период импульса напряжения приложенного к катушке индуктивности состоит из двух временных интервалов: интервала импульса, когда индуктивный элемент накапливает энергию и интервала паузы, когда индуктивный элемент отдает энергию.
В данной схеме при замыкании управляемого электронного ключа 1 сетевое питающее напряжение оказывается приложенным к первой катушке индуктивности 5, а ток, протекающий через первую катушку индуктивности 5 в интервале импульса, является током, потребляемым из сети питания. Таким образом, получается, что если управляемый электронный ключ 1 управляется высокочастотными импульсами напряжения равной длины и постоянного периода (не более 500 мкс), то среднее значение тока потребляемого из сети за период импульса будет пропорционально мгновенному значению сетевого напряжения.
Равные по длительности импульсы и постоянный период напряжения управления управляемого электронного ключа 1 обеспечиваются, если напряжение на первом конденсаторе 6 является постоянным в установившемся режиме при определенном действующем значении сетевого напряжения.
В интервале паузы ток, проходящий через первую катушку индуктивности 5, заряжает первый конденсатор 6. Если его емкость достаточно большая, то напряжение на нем в течение всего периода сетевого напряжения будет достаточно постоянным.
Для соблюдения условия нулевого тока через первую катушку индуктивности 5 к моменту начала периода необходимо, чтобы ток через первую катушку индуктивности 5 заканчивался раньше момента прекращения тока через вторую катушку индуктивности 9.
Обратная связь между АККМ и СТ регулирует потребление нужного количества энергии из сети питания за счёт изменения длительности импульсов напряжения управляющих управляемым электронным ключом 1. Если сетевое напряжение уменьшается по своему действующему значению, то это приводит к уменьшению напряжения на первом конденсаторе 6 и, соответственно, к увеличению длительности импульсов и к увеличению потребления сетевого тока. Если сетевое напряжение увеличивается по своему действующему значению, то это приводит соответственно к увеличению напряжения на первом конденсаторе 6, к уменьшению длительности импульсов и к уменьшению потребления сетевого тока.
Соответственно в заявляемом устройстве ток, потребляемый из сети питания, будет пропорционален сетевому напряжению и будет иметь синусоидальную форму.
Управление и размыкание/замыкание управляемого электронного ключа 1 осуществляется схемой управления 2.
Без второго диода 7 в интервале паузы в некоторых режимах функционирования устройства может происходить неконтролируемая зарядка первого конденсатора 6 сетевым напряжением через первую катушку индуктивности 5 и через третий диод 8, что может привести к некорректной работе устройства.
На фиг. 3 13 показывает изменение тока мостового выпрямителя 3, lBx AVG - изменение среднего значения потребляемого сетевого тока, lBx peak - огибающая линия максимальных значений тока мостового выпрямителя 3, 15 - изменение тока в первой катушке индуктивности 5, 14 - изменение тока в первом диоде 4, U6 - изменение напряжения на первом конденсаторе 6, Ui - изменение напряжения управления затвора полевого транзистора 1 , Ig - изменение тока во второй катушке индуктивности 9, 1ц - изменение тока нагрузки, 11ю - изменение тока во втором конденсаторе 10.
Приведённые примеры полезной модели являются частными случаями и не исчерпывают всех возможных реализаций полезной модели.
Специалисту в данной области техники понятно, что добавление новых элементов схемы без изменения концепции не изменяет предложенное устройство, а лишь расширяет его функциональные возможности.
Claims
1. Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности, характеризующееся тем, что содержит управляемый электронный ключ, схему управления, мостовой выпрямитель, первый диод, первую катушку индуктивности, первый конденсатор, второй диод, третий диод, вторую катушку индуктивности и второй конденсатор, при этом мостовой выпрямитель соединён с соединёнными первым диодом, первой катушкой индуктивности и первым конденсатором и через первую катушку индуктивности с управляемым электронным ключом со схемой управления, которые соединены с соединёнными вторым диодом, третьим диодом, второй катушкой индуктивности и вторым конденсатором.
2. Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности по п.1 , характеризующееся тем, что в качестве управляемого электронного ключа использован полевой транзистор.
3. Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности по п.1 , характеризующееся тем, что в качестве управляемого электронного ключа использован биполярный транзистор.
4. Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности по п.1 , характеризующееся тем, что в качестве управляемого электронного ключа использован биполярный транзистор с изолированным затвором.
5. Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности по п.1 , характеризующееся тем, что в качестве управляемого электронного ключа использован тиристор.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152565 | 2016-12-30 | ||
| RU2016152565 | 2016-12-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018124930A1 true WO2018124930A1 (ru) | 2018-07-05 |
Family
ID=62709981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2017/000397 WO2018124930A1 (ru) | 2016-12-30 | 2017-06-09 | Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2018124930A1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4831508A (en) * | 1987-10-20 | 1989-05-16 | Computer Products Inc. | Power supply system having improved input power factor |
| US6519164B1 (en) * | 2001-06-18 | 2003-02-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Single power stage AC/DC forward converter with power switch voltage clamping function |
| RU2292627C1 (ru) * | 2005-06-30 | 2007-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Таганрогский государственный радиотехнический университет" (ТРТУ) | Источник вторичного электропитания с компенсацией искажений в питающей сети |
| RU92261U1 (ru) * | 2009-11-02 | 2010-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники | Преобразователь однофазного переменного напряжения в постоянное с корректором коэффициента мощности |
-
2017
- 2017-06-09 WO PCT/RU2017/000397 patent/WO2018124930A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4831508A (en) * | 1987-10-20 | 1989-05-16 | Computer Products Inc. | Power supply system having improved input power factor |
| US6519164B1 (en) * | 2001-06-18 | 2003-02-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Single power stage AC/DC forward converter with power switch voltage clamping function |
| RU2292627C1 (ru) * | 2005-06-30 | 2007-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Таганрогский государственный радиотехнический университет" (ТРТУ) | Источник вторичного электропитания с компенсацией искажений в питающей сети |
| RU92261U1 (ru) * | 2009-11-02 | 2010-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники | Преобразователь однофазного переменного напряжения в постоянное с корректором коэффициента мощности |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9554431B2 (en) | LED driver | |
| US8310172B2 (en) | Current ripple reduction circuit for LEDs | |
| Kim et al. | An AC–DC LED driver with a two-parallel inverted buck topology for reducing the light flicker in lighting applications to low-risk levels | |
| US10797602B2 (en) | Controller with variable sampling generator | |
| US20100141178A1 (en) | Dimmer control leakage pull down using main power device in flyback converter | |
| EP3080903B1 (en) | Improved high frequency series ac voltage regulator | |
| US10462859B2 (en) | Clocked flyback converter circuit | |
| CA2646449A1 (en) | Improved single stage power factor corrected power converter with reduced ac inrush | |
| CN108539984A (zh) | 开关电源电路的pfwm控制系统 | |
| CN106664016A (zh) | 用于切换功率转换器中的波谷切换的系统和方法 | |
| RU172707U1 (ru) | Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности | |
| EP3545611A1 (en) | Ac/dc converters having power factor correction | |
| WO2018124930A1 (ru) | Устройство стабилизации тока с активным корректором коэффициента мощности | |
| JP6559643B2 (ja) | 調整可能なフライバック又はバックブーストコンバータ | |
| US8711592B2 (en) | Linear transformer power supply | |
| JP6135635B2 (ja) | 点灯装置及び照明器具 | |
| RU2361264C2 (ru) | Способ регулирования напряжения переменного тока | |
| RU174699U1 (ru) | Регулируемый импульсный источник питания для светодиодов с малыми пульсациями выходного тока | |
| Alunpipatthanachai et al. | Design of a single stage PFC LED driver with a leakage energy recycling circuit | |
| KR20130121016A (ko) | 역률이 보정되는 스위칭 전원장치 및 제어회로 | |
| Naraharisetti et al. | Primary side regulated flyback AC-DC converter for LED's | |
| Shabbir et al. | Reduction of settling time and minimization of transient overshoot of a buck converter | |
| RU2767039C1 (ru) | Драйвер для светодиодного светильника | |
| RU180775U1 (ru) | Устройство стабилизации тока с корректором коэффициента мощности и гальваническим разделением входа и выхода | |
| RU2819809C1 (ru) | Преобразователь частоты с устройством коммутации постоянного тока |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17885501 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17885501 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |