Устройство для электропитания нагрузки с изменяющейся внешней вольт-амперной характеристикой

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей. В установку введены регулятор напряжения, блок запуска, диод и датчик напряжения на нагрузке. Устройство обеспечивает возможность раздельного изменения уставок регулируемого источника тока и регулятора напряжения. В режиме токоограничения напряжение источника питания распределяется между нагрузкой и регулируемым источником тока, что приводит к уменьшению угла сдвига между током и напряжением и повышению коэффициента мощности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1577084 (51)5 Н 05 В 7 16 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4438707/24-07 (22) 08.06.88 . (46) 07.07.90. Бюл. 6 25 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) C.È. Калашник, В. Г.11артюшев и В.П.Обрусник (53) 62 1.365 . 22(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 402169, кл. Н 05 В 41/16, 1973.

Волков И.В., Вакуленко В.И. Источники электропитания лазеров. Киев:

Техника, 1976, с. 124-135. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЧ ЭЛЕКТРОПИТАНИЧ

НАГРУЗКИ С ИЗИЕНЯ10111ЕЙСЯ ВНЕННЕЙ ВОЛЬТИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания нелинейных нагрузок, в частности газоразрядных.

Цель изобретения — улучшение энер— гетических показателей, т.е. увеличение коэффициентов мощности и полезного действия источников электропитания нагрузок с изменяющейся внешней вольтамперной характеристикой, и повышение надежности в работе.

На фиг. 1 представлена электрическая схема источника электропитания нагрузки с изменяющейся внешней вольтамперной характеристикой; на фиг. статические вольт-амперные характеристики источника электропитания и нагрузки.

Устройство для электропитания содержит регулируемый источник 1 тока, 2

АИПЕРНОИ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — улучшение энергетических показателей. В установку введены регулятор напряжения, блок запуска, диод и датчик напряжения на нагрузке. Устройство обеспечивает возможность раздельного изменения уставок регулируемого источника тока и регулятора напряжения. В режиме токоограничения напряжение источника питания распределяется между нагрузкой и регулируе:лым источником тока, что приводит к уменьше ппо угла сдвига между током и напряжением и повышению коэффициента мощности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. входы которого соединены с выходами регулятора напряжения, а выходы через датчик 3 тока нагрузки предназначены для соединения с нагрузкой 4, параллельно которой подключен датчик

5 напряжения на нагрузке, соединенный через диод 6 и дополнительный источник 7 опорного напряжения с управляющим входом регулятора 2 напряжения, т.е. с входом его схемы 8 управления.

Выход датчика 3 тока нагрузки соединен с управляющим входом регулятора

2 напряжения через блок 9 запуска, выполненный из последовательно соединенных ключевого элемента 10 и запускающего источника 11 опорного напряжения. Входы блока 12 сравнения соединены с выходом датчика 3 тока нагрузки и с опорным источником 13 тока нагрузки, а выход — с управляю1577084.иди входом регулируемого источника 1 тока.

Функционирование устройства рассматривают на примере электропитания 5 напряжением положительной полярности разрядной камеры плазменного источника электронов с полым катодом, вольтамперная характеристика (ВЛХ) которой представлена на фиг. 2, кривая 14.

Опорным источником 13 тока нагрузки задается рабочая точка на ВАХ нагруз.ки (фиг.2, кривая 14, точка А), за-, пускающим опорным источником 11 за( ается максимальное выходное напряже- ",5 ггие (фиг. 2, точка В) или напряжение зажигания газового разряда. В исходном состоянии ключ 10 замкнут, диод 6 заперт, так как величина напряжения источника 11 превышает напряжение ис- 9 гочника 7.

При подаче напряжения питания Е

На вьгходе регулятора 2 напряжения и а нагрузке напряжение максимальное равно напряжению зажигания газового разряда, Дроссельный магнитный усилитель регулируемого источника .1 тока.

Находится в насыщенном состоянии.

При мальгх разрядных токах (участок OR) g системе с полым катодом возбуждается отражательньгй разряд. При некоторых (Критических параметрах разряда, соот-. зетствующих точке В, плазма проникает катодную область — происходит переСтройка разряда (участок БВ) . На этом ч астке увеличивается значение тока, Снижается напряжение горения разряда, что приводит. к увеличению падения напряжения на рабочих обмотках дроссельного магнитного .усилителя и к сдвигу угла между током и напряжением.

Это можно исключить, если поддерживать дроссельный магнитньш усилитель в насыщенном состоянии. Для этого напряжение, прикладываемое к первичной обмотке трансформатора и к рабочим обмоткам дроссельного магнитного усилителя источника 1 тока, должно быть

Пропорционально напряжению на нагруз5О ке. Это достигается размьпсанием ключа

10, что приводит к отпиранию диода 6, т.е включается положительная обратная связь. Ключ 10 может быть выпол55 нен на транзисторе, управление которым осуществляется сигналом с датчика 3 тока через пороговое устройство, которое может быть выполнено на триг— гере шмидта. Когда появляется ток нагрузки, пороговое устройство срабатывает и запирает ключ 10.

Включение положительной обратной связи приводит к тому, что напряжение, прикладываемое к первичной обмотке трансформатора и рабочим обмоткам дроссельного. магнитного усилителя, сравнивается с напряжением на нагрузке.

Дополнительный источник 7 опорного напряжения введен для корректировки статической ВАХ источника электропи-. тания. Чтобы источник электропитания находился в режиме параметрического токоограничения, когда внутреннее сопротивление источника электропитания превышает отрицательное динамическое сопротивление газового разряда, источником 7 обеспечивается смещение характеристики источника электропитания (кривая ГД) относительно нагрузочной ВАХ (кривая ВБА) на величину

ДА, пропорциональную величине напряжения опорного источника 7. Это обеспечивает устойчивое горение разряда плазменного источника электронов при различных дестабилизирующих факторах.

При отсутствии дополнительного контура регулирования по напряжению на нагрузке ВЛХ источника электропитания представлена на фиг. 2. кривая 15.

Площадь, ограниченчая кривыми В Д и BRA соответствует реактивной мощности, запасаемой в элементах регулируемого источника тока. При этом сдвиг угла между током и папряжением может достигать до 90, коэффициент мощносб ти до 30% и I(IIQ до 50 .

Получение ВАХ источника электропитания (фиг. 2, кривая ГД), близкой к нагрузочной (кривая ВБЛ), позволяет согласовать источник с нагрузкой с увеличением коэффициентов мощности и полезного действия. Указанный эффект достигается из — за возможности раздельного изменения уставок регулируемого источника тока и регулятора напряже— ния., В режиме токоограничения напряжения источника питания Бп распределяется между нагрузкой 4 и регулируе.— мым источником 1 тока. Уменьшение напряжения питания прямо пропорционально напряжению на нагрузке 4, что приводит к .уменьшению энергии, запасенной в реактивных элементах источника

1, а следовательно, к уменьшению угла сдвига между током и напряжением, величина которого пропорциональна реак5 157 тивной мощности, запасенной элементами источника. Угол сдвига в этом случае приближается к О, коэффициент мощности к 1007., а КПД вЂ” к 75-907, значение которого постоянно во всем диапазоне регулирования тока нагрузки.

Техническое выполнение блока запуска 9 определяется требованиями, предьявляемыми к включению нагрузки. Для газоразрядных нагрузок требуется обеспечить 1,5-кратное превышение напряжения холостого хода над рабочим. Для систем точной сварки от схемы загуска требуется обеспечивать плавное нарастание тока нагрузки. Выполнение опре— деленного алгоритма будет зависеть от алгоритма включения кл»оча 10 и от соотношения напряжений источ»п»ков 7 и 11. Для нагрузок, которым прйемлем режим источника напряжения, источник

7 можно исключить. Например, в плаз— менных источниках электронов в выходные цепи источником ускоряющего напряжения включают активные токоограничивающие устройства, которые можно исключить в предлагаемом источнике.

Таким образом, использование предлагаемого устройства в этом случае позволяет на 15-20Х улучшить КПД источника электропитания. .Ф о р мул а и з о б р е т е н и я

1. Устройство для электропитания нагрузки с изменяющейся внешней вольт7084 б амперной характеристикой, содержащее регул»»руеюп» источник така, два выхода которого предназ»»ачень» для подключения к нагрузке, а управляющий вход

5 соединен с выходом блока сравнения, первь»»» вход которого соединен с выходом опорного источника тока нагрузки, а второй вход — с выходом датчика тока нагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, в него дополнительно введены регулятор напряжения, блок запуска, диод и датчик напряже»п»я на нагрузке, управляющий вход регулятора напряжения соединен через диод с выходом датчика напряжения »»а нагрузке, и через блок запуска — с выходом датчика тока нагрузки, а два выхода регу3О лятора напряжения соединены с двумя входами регулируемого источника тока.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе при га25 зоразряцной нагрузке, в него введен дополнительный источник опорного напряжения, включенный последовательно и согласно с диодом, а блок запуска состоит из последовательно соединенных ключа, управляющий вход которого является входом блока запуска, и запускаю»цего»»сточ»»»»ка опорного напряжения, выход которого является выходом блока запуска

1577084

Составитель А.Косарев

Техред N,Xopанич Корректор Л.Патай

Редактор Л.Зайцева

Заказ 185б Тираж 675 Подписное

Ф

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101