Способ формирования постоянного напряжения

(5)5 Н 02 М 7/217 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУые выпрямители с емкостным выГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Бас А.А. и др, Источники вторичного электропитания с бестрансформа"торным входом. - М.: Радио и связь,1987, с.30, рис.2.6,Авторское свидетельство СССРМ 1365302, кл. Н 02 М 7/155, 1986,Патент СНА Г 4683529,кл. Н 02 М 7/217, 1987.(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО, НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: изобретение моПредлагаемое изобретение относится к электротехнике и может бытьиспользовано в системах вторичногоэлектропитания, электропривода,электросварки и других устройствах,потребляющих электроэнергию от промышленной сети,Известные сетевобычно выполняютсяходным фильтром.В таких выпрямителях ток, потреб" ляемый из сети во время заряда конденсатора Фильтра, имеет длительность менее 20 о длительности полу- периода (определяется внутренним соп 5 О 1777218 А 1 жет быть использовано в системах вторичного электропитания, электропривода, электросварки и других устройств, потребляющих электроэнергию от промышленной сети. Сущность изобретения; способ состоит в том, цто на силовой транзистор 3 повь 1 шающего одноконтактного преобразователя подают импульсы управления, широтно- модулированные по синусоидальному закону, При этом на выходе преобразовятеля Формируется постоянное напряжение, несколько превышающее амплитуду сетевого напряжения. Это позволяет снизить величину тока, проходящего церез конденсатор 5 преобразователя, уменьшить габариты, массу и , стойкость силовых конденсаторов.2 ил,ротивлением источника литания), соответственно, большую амплитуду.Остальное время полупериодайроисходит разряд конденсатора на нагрузку.Поэтому его емкость должна быть достаточно большой (2-3 тыс.мкф на1 кВт), В таких выпрямителях для ограничения амплитуды зарядного тока конденсатора фильтра применяется узел ограничения тока в виде пускового резистора, шунтированного тирис тором, автоматически открывающимся по окончании пуска. Это приводит к усложнению устройства и к снижениюего КПД, 177721825 Известны сетевые выпрямители с ограниченным пусковым током, в которых входное напряжение трехфазной сети выпрямляют и повышают до постоянного уровня с помощью повышающего однотактного ключевого преобразователя, на управляющий ключ которого подают широтно-модулированные импульсы управления повышенной частоты. 10Данный преобразователь имеет ограниченное применение, т.к, трехфазная входная сеть 220/380 В используется только для мощных потребителей (свыше 2 кВа).15Наиболее близким к предлагаемому является способ при котором выпрямляют и повышают входное напряжения, но питание осуществляют от однофазной сети, а импульсы управления силовым ключом моделируют по ширине на повышенной частоте в функции о У-, где ив, 1 - входные напряжения и ток, с и Ъ - постоянные коэффициенты.Недостаток известного способа (3) выбранного за прототип, состоит в том, что проходящий через выходной конденсатор фильтра ток имеет синусоидальную форму с удвоенной частотой рО сети и амплитудой, равной току нагрузки.Вследствие этого емкость конденсатора составляет для сети 220 В;50 Гц примерно 1000 мкф/кВт, а его масса 0,8 кг/кВт (для К 50-27, К 50- 32). Поскольку остальные элементы, повышающего преобразователя работают на повь 1 шенной частоте (10-20 кГц), их масса существенно меньше. Следова О тельно и габариты и масса устройства в целом определяются в основном конденсаторами.Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов.45Эта цель достигается тем, цто в способе. формирования постоянного напряжения, при котором исходное переменное напряжение с частотой сетивыпрямляют и повышают до постоянного уровня д, прввьшающего амплитуду входного напряжения 0 с помощью однотактного повышающего преобразователя, на силовой ключ которого подают широтно-модулированные импульсы управления повышенной частоты, 55 2, йри этом длительность импульсов управления я модулируют в функции.,Ф. с = (1-з 1 п 2 ц 1 /Г в каждом0 . ,лксполупериоде исходного напряжения.На фиг.1 показана принципиальная схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг,2 - диаграммы, поясняющие его работу.Устройство содержит входной мостовой выпрямитель 1, на выходе которого включен однотактный повышающий преобразователь, состоящий из дросселя 2, силового транзистора 3, диода 1, конденсатора 5 и блока уп:равления 6.Блок управлвния 6 состоит из предусилителя 7, управляемого компаратором 8. К одному входу компаратора 8 подключен выход входного делителя напряжения 9, а к другому входу подключен выход генератора пилообразных напряжений 10. Генератор 1 О управляется усиленным разностным сигналом с выхода измерительного органа напряжения 11, один вход которого соединен через выходной делитель 12 с цепью нагрузки 13, а к другому входу подключен элемент опорного напряжения 14,Процесс формирования постоянного напряжения происходит следующим образом.Выпрямленное входным выпрямителем 1 (фиг.1) полусинусоидальное сетевое напряжение 0(фиг.2 а),поделенное делителем напряжения 9, сравнивается с пилообразным напряжением от, с помощью компаратора 8,Генератор пилообразного напряжения 10 работает на повышенной частоте Г (несколько кГц). В результате сравнения сигналов Уи Б на выходе компаратора 8 формируются широтно-модулируемые импульсы повышенной частоты, причем модуляция выполнена по законуШ . л С = (1- -- з 1 п 2 н Е с)Я ц ц где О, - напряжение, пропорциональноеамплитуде сетевого напряжения. т,е. ц = К,0,;У - напряжение, пропорциональное выходному напряжениюБр= Бган = К.гЖопричем должно быть Бг01;5 1772К,К,К- коэффициенты пропорциональ- .ности,Амплитуда пилообразного напряжения Улибо -поддерживается стабильной, либо корректируется посредствомизмерительного органа 11 в зависимости от заданного с помощью элемента опорного напряжения 14 уровня,Вследствие этого глубина модуляции 10автоматически регулируется, поддерживая стабильным выходное напряжениена заданном уровне. Это объясняется ;тем, что коэффициент передачи по напряжению повышающего преобразователя 15. 1ч "ьыф в 118 6Ток конденсатора 5 определяется переменной составляющей выходногонапряжения (заштриховано на фиг.2 в).В прототипе ток конденсатора фильтра в 6-8 раз больше (показан нафиг.2,в пунктиром),Поэтому при предложенном способеуменьшены в 6-7 раз габариты, массаи стоимость силовых конденсаторов,Если в нагрузке допустимы кратковременные (до 104 длительности периода) снижения напряжения, напри мер,-.для сварочного выпрямителя,то конденсатор 5 выбирается из расчета сглаживания пульсации только частоты й и его емкость выбирается еще напорядок меньшей.20 где= е Г - относительная длительность открытогосостояния силовоготранзистора.Следовательно, при указанном законе формирования сц с учетом того, что О в= 1 з 1 п 2 30 получим, что 40 в каждом полупериоде исходного напря- " жения. К 2 КЗ0 = --У = КУзы К шф где К - постоянный коэффициент,определяющий глубину модутляции.Диаграмма И ы показана на фиг.2 в. В начале и конце полупериода напряжение 0 ы снижается до нуля так как приблизких к единице имеется значение Кч мравное примерно 3-5, в зависимости от добротности дросселя 2.1 Формула изобретения Способ формирования постоянного напряжения, при котором исходное переменное напряжение с частотой сети Г выпрямляют и повышают до постоянного уровня Б,превышающего амплитуду исходного напряжения Ц с помощью однотактного повышающего пре" образователя, йа силовой ключ которого подают широтно-модулированные импульсы управления повышенной частоты й, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, длительность импульсов управления с модулируют по закону с = (1 -з 1 п 2 и 2 с)/20и цсктор О.Кравцова Реда ано Заказ М 26 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Иосква, Ж, Рауйская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат Патент, г,Ужгород, ул. Гагарина,1 СоставителТехред И,И