Источник питания

 

Использование: изобретение может быть использовано для питания установок для плазменного нагрева и других электродуговых потребителей. Сущность изобретения: устройство содержит индуктивно-емкостной преобразователь 1, подключенный входом к сети переменного напряжения , а выходами - к управляемому 2 и неуправляемому 3 трехфазным мостовым выпрямителям. Вентили анодной группы неуправляемого выпрямителя зашунтированы тиристорами 4, 5, 6. Дроссели индуктивно-емкостного преобразователя 1 снабжены вторыми обмотками 7, соединенными в звезду и подключенными ко входу управляемого выпрямителя. Выпрямители по выходу соединены параллельно. Система управления 8 выходами соединена с управляющими электродами тиристоров устройства . Общие точки соединения первых обмоток дросселей индуктивно-емкостного преобразователя с конденсаторами подключены ко входу неуправляемого выпрямителя 1 ИЛ.lf

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s Н 02 М 7/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

1 !

l

I !

U3I 0 "ф II32rraxa

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4883127/07 (22) 16,11.90 (46) 15.12.92. Бюл. ¹ 46 (1) Коммунарский горно-металлургический институт (72) В.Г.Дрючик, В.И,Жиляков, И.А,Коцемир и Е,Г.Вишняк (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1581182, Н 02 М 5/257, 1990, Авторское свидетельство СССР

¹ 1697284, кл. Н 05 В 7/18, 1990. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (57) Использование: изобретение может быть использовано для питания устайовок для плазменного нагрева и других электродуговых потребителей. Сущность изобретения: устройство содержит индуктивно-емкостной преобразователь 1. под,, Ы,, 1781796 А1 ключенный входом к сети переменного напряжения, а выходами — к управляемому 2 и неуправляемому 3 трехфаэным мостовым выпрямйтелям. Вентили анодной группы неуправляемого выпрямителя зашунтированы тиристорами 4, 5, 6. Дроссели индуктивно-емкостного преобразователя 1 снабжены вторыми обмотками 7, соединенными в звезду и подключенными ко входу управляемого выпрямителя. Выпрямители по выходу соединены параллельно. Система управления 8 выходами соединена с управляющими электродами тиристоров устройства..Общие точки соединения первых обмоток дросселей индуктивно-емкостного преобразователя с конденсаторами подключены ко входу неуправляемого выпрямителя, 1 ил.

1781796

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение для питания электрической энергией установок для плазменного нагрева и других электродуговых потребителей, Известен источник питания, содержащий трехфазный индуктивно-емкостной преобразователь, входные выводы которого являются входными выводами источника питания и подключены к сети переменного напряжения, трехфазный мостовой выпрямитель, выходййе выводы которого являются выходными выводами источника питания, коммутатор с системой управления, причем дроссели индуктивно-емкостного преобразователя снабжены вторыми обмотками, которые соединены "звездой" и подключены к входным выводам мостового выпрямителя, а коммутатор подсоединен к выходным выводам индуктивно-емкостного преобразователя;

Недостатком указанного источника питания является ограниченность функциональных возможностей, вызванная невозможностью получения внешних характеристик в области ограниченной U* =1 (относительное среднее напряжение на нагрузке, соответствующее y — относительная продолжительность замкнутого состояния коммутатора равна нулю) l* =1 (относительный средний ток в нагрузке, соответствующий y = 1), т.е..регулировать ток и напряжение в нагрузке при U* <1 и 1* < 1 невозможно. Крометого, использование одной дополнительной обмотки дросселей индуктивно-емкостного преобразователя приводит к противоречию в смысле обеспечения максимальных значений тока и напряжения на нагрузке (при работе источника питания в режиме источника напряжения) необходимо вполне определенное число витков вторичных обмоток дросселей, а для получения требуемого максимального значения тока в нагрузке (при работе источника питания в режиме источника тока) иное число витков вторичных обмоток.

Наиболее близким по технической сущ ности и решаемой задаче является источник питания, содержащий трехфазный индук тивно-емкостной преобразователь, входные выводы которого являются входными выводами источника питания и подключены к сети переменного напряжения, причем дроссели индуктивно-емкостного преобразователя имеют вторые обмотки, которые являются токовыми обмотками (с малым числом витков), и третьи обмотки которые являются обмотками напряжения (с большим числом витков), неуправляемый мостовой выпрямитель, анодные вентили которого шунтированы тиристорами и входные выводы которого подсоединены к выходным

5 выводам соединенных "звездой" вторых обмоток дросселей, управляемый мостовой выпрямитель, вход которого подключен к выходным выводам соединенных "звездой" третьих обмоток дросселей, коммутатор, 10 подсоединенный к выходным выводам индуктивно-емкостного преобразователя, систему управления, выходы которой подключены к управляющему входу коммутатора и управляющим электродам тиристо15 ров и вентилей управляемого выпрямителя, а выводы катодных и анодных групп выпрямителей образуют выходные выводы источника питания (2).

Недостатком данного источника пита20 ния является сложность, обусловленная наличием двух комплектов вторичных обмоток дросселей и коммутатора, что увеличивает массогабаритные показатели источника питания в целом.

25 Целью изобретения является упрощение источника питания.

Поставленная цель достигается тем, что в источнике питания, содержащем трехфазный индуктивно-емкостной преобразова30 тель с трехфазным входом, соединенным с входными выводами для подключения трехфаэной сети переменного напряжения и двумя трехфазными выходами, управляемый трехфазный мостовой вентильный вы35 прямитель, вход которого соединен с первым выходом индуктивно-емкостного преобразователя, а выход с выходными выводами для подключения нагрузки, неуправляемый трехфазный мостовой

40 выпрямитель, каждый из вентилей анодной группы которого зашунтирован встречновключенным тиристором, причем вход неуправляемого выпрямителя соединен со вторым выходом индуктивно-емкостного

45 преобразователя, а выход — с выходными выводами, а также систему управления, выходы которой соединены с управляющими электродами тиристоров и вентилей соответствующих выпрямителей, причем

50 индуктивно-емкостной преобразователь выполнен в виде трех дросселей с двумя обмотками каждый и трех конденсаторов, каждый из которых соединен с первой . обмоткой соответствующего дросселя, 55 образуя последовательную цепочку, соединенную с аналогичными двумя другими цепочками в треугольник, вершины которого образует указанный трехфазный вход преобразователя и вторые обмотки дросселей соединены в звезду, концы которой образу1781796 ют указанный первый трехфазный выход преобразователя, причем указанный второй трехфазный выход индуктивно-емкостного преобразователя образован общими точками соединения первых обмоток ука- 5 эанных дросселей с соответствующими им конденсаторами.

На чертеже приведена блок-схема источника питания.

Источник питания содержйт трехфаз- 10 ный индуктивно-емкостной преобразователь 1, входные выводы которого являются входными выводами источника питания и подключены к сети переменного напряжения, управляемый трехфазный мостовой вы- 15 прямитель 2, неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель 3, вентили анодной группы которого шунтированы тиристорами 4, 5 и 6, причем дроссели индуктивно-емкостного преобразователя имеют вторые 20 обмотки 7, которые соединены звездой и подключены к входным выводам управляе- мого выпрямителя 2, систему управления 8, к выходам которой подсоединены управляющие электроды тиристоров 4, 5,6 и венти- 25 ли управляемого выпрямителя 2, а выводы катодных и анодных групп выпрямителей 2 и 3 образуют выходные выводы источника питания, подключенные к нагрузке 9, при. этом входные выводы неуправляемого мос- 30 тового выпрямителя 3 подсоединены к выходным выводам индуктивно-емкостного преобразователя 1. Система управления 8 может быть выполнена в виде двух систем импульсно-фазового управления 10 и 11 35 (аналогично известным), выходы которых подключены, соответствующим управляющим электродам вентилей выпрямителя 2 и тиристоров 4, 5, 6, причем на вход системы импульсно-фазового управления 10 посту- 40 пает через ключевой элемент 12 сигнал задания О», а на вход системы импульсно-фазового управления 11 через переключающий элемент 13 поступают сигналы О» и Ua2, при этом на управляющие 45 входы элементов 12 и 13 поступает сигнал

u„.

Источник питания работает следующим образом.

В исходном состоянии с блока задания 50 (на рис. не показан) поступают сигнал Uó =

0 и сигналы U», Огг, Оз2тах на входы ключевого элемента 12 и переключающего элемента 13. При этом сигнал U» соответствует

aI =0(угол регулирования выпрямителя 2), а 55

СИГНаЛ Ua2 = Ua2max СООтВЕтСтВУЕт а2 = 0 (угол регулирования выпрямителя 3). Так как на управляющие входы элементов 12 и 13 поступает нулевой сигнал, что сигнал Ua1, на вход системы импульсно-фазового управления 10 не поступает, а на вход системы импульсно-фазового управления 11 поступает сигнал Оз2=Оз2щах (в исходном сОстОянии).

Это обеспечивает, что управляемый выпрямитель 2 закрыт, а выпрямитель 3 шунтирован тиристорами 4,5 и 6, т,е. выход индуктивно-емкостного преобразователя закорочен, а нагрузка 9 обесточена. Если изменять Ua2. то изменяется угол регулирования а2 тиристоров 4,5 и 6, и по нагрузке

9 будет протекать ток I= Ipx (1-cos а2), где Ip— максимальное значение выпрямленного тока в нагрузке, определяемое параметрами индуктивно-емкостного преобразователя 1 (сопротивлениями его реактивных элементов).

При подаче с блока задания ОУ=1 (условная единица) ключевой элемент 12 обеспечивает подачу на систему импульсно-фазового управления 10 сигнала U 1, а переключающий элемент 13 (переключаясь из одного состояния в другое) обеспечивает подачу на систему импульсно-фазового упРавлениЯ 11 сигнала Ua2max. ПоДача на вхоД

СИСТЕМЫ 11 СИГНаЛа Ua2max ОбЕСПЕЧИВаЕт угол регулирования Q2 тиристоров 4,5 и 6 равным нулю, что приводит к шунтированию выхода индуктивно-емкостного преобразователя 1 через выпрямитель 3 и тиристоры 4, 5, 6, Шунтирование выхода индуктивно-емкостного преобразователя 1 приводит к тому, что первичные обмотки дросселей соединяются "звездой" и шунтируются конденсаторами, Такое соединение обеспечивает то, что дросселя индуктивноемкостного преобразователя 1 работают как трансформаторы напряжения и на их вторичных обмотках 7 будет напряжение, которое определяется соотношением числа витков первичной и вторичной обмоток дросселей, Сигнал U», поступающий на вход системы импульсно-фазового управления 10, обеспечивает подачу на управляющие электроды вентилей мостового выпрямителя 2 управляющих импульсов, что приводит к подаче на нагрузку 9 выпрямленного напряжения Up, величина которого определяется соотношением числа витков первичной и вторичной обмоток дросселя, Если изменять U», то будет изменяться угол регулирования а, выпрямителя 2 и на нагрузке 9 будет напряжение U= Up COS а1, Если с блока задания будет поступать сигнал управления U> в виде широтно-им-. пульсного сигнала, который характеризуется относительной продолжительностью у (условная единица на входе), то в течение этого интервала времени к нагрузке 9 под1781796 ключен источник напряжения, а в течение второго интервала времени (относительная продолжительность (1 — у)) к нагрузке 9 будет подключен источник тока. При этом внешняя характеристика источника питания характеризуется следующими выражениями:

U =у 0, cosa> +(1-у) (1 — cos az) Io,Вн, Составитель В.Дрючин

Техред М.Моргентал . Корректор И.Шулла

Редактор

Заказ 4280 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035; Москва, )К-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 — + (1 — y) 1, (1 — cos а ), н где I — средний ток в нагрузке;

U — среднее напряжение на нагрузке, R<— сопротивление нагрузки.

Таким образом, предлагаемый источник питания позволяет регулировать ток и напряжение на нагрузке в областях U > U<> и .; u U., и I М; U u и 1 а аналогично, что в устройстве-прототипе.

Однако данный источник питания проще в своем построении и эа счет исключения коммутатора и третьей дополнительной обмотки дросселя, а также за счет упрощения системы управления, Формула изобретения

Источник питания, содержащий трехфазный индуктивно-емкостной преобразователь с трехфазным входом, соединенным с входными выводами для подключения трехфазной сети переменного напряжения, и двумя трехфазными выходами, управляемый трехфазный мостовой вентильный вы:прямитель; вход которого соединен с первым выходом индуктивно-емкостного преобразователя, а выход — c выходными выводами для подключения нагрузки, неуправляемый трехфазный мостовой выпрями5 тель, каждый из вентилей анодной группы которого зашунтирован встречновключенным тиристором, причем вход неуправляемого выпрямителя соединен с вторым выходом индуктивно-емкостного преобра10 эователя, а выход — с выходными выводами, а также систему управления, выходы которой соединены с управляющими электродами тиристоров и вентилей соответствующих выпрямителей, причем индуктивно-емкост15 ной преобразователь выполнен в виде трех дросселей с двумя обмотками каждый и трех конденсаторов, каждый из которых соединен с первой обмоткой соответствующего дросселя, образуя последовательную це20 почку, соединенную с аналогичными двумя другими цепочками в треугольник, вершины которого образуют указанный трехфазный вход преобразователя, а вторые обмотки дросселей соединены в звезду, концы кото25 рой образуют указанный первый трехфазный выход преобразователя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения, указанный второй трехфазный выход индуктивно-емкостного преобразователя. обраэо30 ван общими точками соединения первых обмоток указанных дросселей с соответствующими им конденсаторами.