Источник питания

(51)5 ЕНИ Б ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВ(56) Авторское свидетельство СССР М 1581182, Н 02 М 5/257, 1990,Авторское свидетельство СССР М 1697284, кл. Н 05 В 7/18, 1990.(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 1781796 А 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.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, выходйье выводыкоторого 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 О =1 (относительное среднее напряжение на нагрузке, соответствующее у - относительная продолжительность замкнутого состояния коммутатора равна нулю) =1 (относительный средний ток в нагрузке, соответствующий у = 1), т.е, регулировать ток и напряжение в нагрузке при 0 1 и 11 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 тиристо ров и вентилей управляемого выпрямителя,а выводы катодных и анодных групп выпрямителей образуют выходные выводы источника питания (2).Недостатком данного источника пита 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, чтов источнике питания, содержащем трехфазный индуктивно-емкостной преобразова тель с трехфазным входом, соединенным свходными выводами для подключения трехфаэной сети переменного напряжения и двумя трехфазными выходами, управляемый трехфазный мостовой вентильный вы прямитель, вход которого соединен спервым выходом индуктивно-емкостного преобразователя, а выход с выходными выводами для подключения нагрузки, неуправляемый трехфазный мостовой 40 выпрямитель, каждый из вентилей аноднойгруппы которого зашунтирован встречно- включенным тиристором, причем вход неуправляемого выпрямителя соединен со вторым выходом индуктивно-емкостного 45 преобразователя, а выход - с выходнымивыводами, а также систему управления, выходы которой соединены с управляющими электродами тиристоров и вентилей соответствующих выпрямителей, причем 50 индуктивно-емкостной преобразовательвыполнен 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 образуют указанный первый трехфазный выход преобразователя, причем указанный второй трехфазный выход индуктивно-емкостного преобразователя образован общими точками соединения первых обмоток ука эанных дросселей с соответствующими им конденсаторами.На чертеже приведена блок-схема источника питания.Источник питания содержйт трехфаз ный индуктивно-емкостной преобразователь 1, входные выводы которого являются входными выводами источника питания и подключены к сети переменного напряжения, управляемый трехфазный мостовой вы 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 выводамуправляе- мого выпрямителя 2, систему управления 8, к выходам которой подсоединены управляющие электроды тиристоров 4, 5,6 и венти 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 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 пает через ключевой элемент 12 сигнал задания Оз 1, а на вход системы импульсно-фазового управления 11 через переключающий элемент 13 поступают сигналы Оз 1 и Оз 2, при этом на управляющие 45 входы элементов 12 и 13 поступает сигнал О.Источник питания работает следующим образом.В исходном состоянии с блока задания 50 (на рис. не показан) поступают сигнал Оу = 0 И СИГНаЛЫ Оз 1, Оа, Оз 2 вах На ВХОДЫ КЛЮЧЕ- вого элемента 12 и переключающего элемента 13, При этом сигнал Оз 1 соответствует й =0(угол регулирования выпрямителя 2), а 55 СИГНаЛ Оз 2 = Оз 2 вах СООтВЕтСтВУЕт СГ 2 = 0 (угол регулирования выпрямителя 3). Так как на управляющие входы элементов 12 и 13 поступает нулевой сигнал, что сигнал Оз 1, на вход системы импульсно-фазового управления 10 не поступает, а на вход системы импульсно-фазового управления 11 поступает СИГНаЛ Оз 2=Оз 2 вах 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 Оз 2, то изменяется угол регулирования а 2 тиристоров 4,5 и 6, и по нагрузке 9 будет протекать ток 1= 1 ох (1-соя а 2), где 1 О - 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 Оз 1, а переключающий элемент 13 (переключаясь из одного состояния в другое) обеспечивает подачу на систему импульсно-фазового уп- РаВЛЕНИЯ 11 СИГНаЛа Оз 2 п 1 ах. ПОДаЧа На ВХОД СИСТЕМЫ 11 СИГНаЛа Оз 2 пах ОбЕСПЕЧИВаЕт угол регулирования а 2 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 Оз 1, 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 О 0, величина которого определяется соотношением числа витков первичной и вторичной обмоток дросселя, Если изменять Оз 1, то будет изменяться угол регулирования а 1, выпрямителя 2 и на нагрузке 9 будет напряжение О= О 0СОЯ а 1Если с блока задания будет поступатьсигнал управления Оу 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 Составитель В,ДрючинРедактор . Техред М.Моргентал Корректор И.Шулла Заказ 4280 ВНИИПИ Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-.издательский комбинат "Патент", г, Уж Гагарина 10 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 пита ния характеризуется следующими выражениями.О =у О, сова +(1-у) (1 - соз а 2) о Вн, - + (1 - у)(1 - сов а 2),Йн где- средний ток в нагрузке;О - среднее напряжение на нагрузке, йн - сопротивление нагрузки,Таким образом, предлагаемый источник питания позволяет регулировать ток и на пряжение на нагрузке в областях ООо иЯ о, О Оо, ио,О 5 Ооио 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 выпрямитель; вход которого соединен с первым выходом индуктивно-емкостного преобразователя, а выход - с выходными выводами дляподключения нагрузки, неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель, каждый из вентилей анодной группы которого зашунтирован встречновключенным тиристором, причем вход неуправляемого выпрямителя соединен с вторым выходом индуктивно-емкостного преобразователя, а выход - с выходными выводами, а также систему управления, выходы которой соединены с управляющими электродами тиристоров и вентилей соответствующих выпрямителей, причем индуктивно-емкостной преобразователь выполнен в виде трех дросселей с двумя обмотками каждый и трех конденсаторов, каждый из которых соединен с первой обмоткой соответствующего дросселя, образуя последовательную цепочку, соединенную с аналогичными двумя другими цепочками в треугольник, вершины которого образуют указанный трехфазный вход преобразователя, а вторые обмотки дросселей соединены в звезду, концы которой образуют указанный первый трехфазный выход преобразователя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения, указанный второй трехфазный выход индуктивно-емкостного преобразователя образо-. ван общими точками соединения первых обмоток указанных дросселей с соответствующими им конденсаторами,