Сетевой выпрямитель

(51)5 Н 02 М 7/155 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО И 3 ОЕРЕТГНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГК 1 Т СССР" еУ ЕНИЯ САНИЕ ИЗОБР г ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1..;" . 2 (21) 4821264/07".:пар 20-25, подключены к соответствующим 22) 14,03,90;:.:- . :.фазам питающей сети. Излучающие диады 4 б) 23.08,92. Бюл. М 31:.:.: ",. .оптопар подключены к выходу логическага (72) В.В, Савиных, Н.А, Сийгаевский и Н,А;устройства на ЯЯ-триггер:х 32-37 через таСуртаев .: .,:;. . ; коограничивающие резисторы 26 - 31. Вха. 5 б) Заявка ФРГ М 3445501, кл, Н 02 М 1/15, . дылагическбгоустройства через 1986 ., .- . ".,:,: ;.: ". :.;.согласующие резйсторы 38-43 соединены сАвторское свидетельство СССР Й. . соответствующимиаыхОдами системы уп, кл, Н 02 М 7/155, 1988.: -.: -: равления тиристорами 1-6; включавщей ввыходном каскаде импульсный трансфор- (54) СЕТЕВОЙ ВЬ 1 ПРЯМИТЕЛЬ,:, :;,;"матор с дополнительными обмотками, та- (57) Исйользование: в качестве источйикаким образом; что выход системывторичного питания, Суойость изобрете-:- управления, подключенный к управляющения устройства содержит трехфазный мос-: му электроду и-готиристора; соединен с В- товой выпрямитель на тйристорах 1-6, входоми-го триггера и с 3-входом гл-го входом соединенный с фазами А, В, С пита-"триггера гп и и изменяютсяциклически от ющей сети, а выходом- с нагрузкой 7. Меж- . одного дошести, причем т.=л+4), Такое выду каждой фазой и нулемпитающей сети: полнение устройСтва, обеспечивая потреб-. включены два одйотактных выпрямителя,ление практически синусоидального тока, выполненных на разнаполярных транзиста- . позволяет использовать мйнимальйое коли- р,",8-10 и 11 - 13, базы которьгхчерез управ-.чествооптоэлектронных приборов иисклюляк.щие цепи,состоящие из.:., чить трансФорматоры тока в схеме последовательносоединенных резисторов : . управления транзйсторами однотактных 14-19 и соответствующих фотадйодов опто-" ., выпрямителей. 2 ил.Ц 46Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при создании полупроводниковых преобразователей переменного тока в постоянный в источниках вторичного электропитания,Известен сетевой выпрямитель, подключаемый к сети через первичные обмотки трансформаторов тока и содержащий мостовОй выпрямитель, выход которого соединен через сглаживающий реактор и диод с нагрузкой, параллельно которой подключен сглаживающий конденсатор. Напряжение на выходе выпрямителя регулируется с по мощью регулятора параллельного типа, вы.полненного на силовом транзисторе, подключенном между точкой соединения сглаживающего реактора с диодом и нулевой шиной, Управление силовым транзистором осуществляется с помощью широтно-импульсного модулятора по сигналу рассогласования, получаемого при сравнении выходного напряжения и напряжения вторичной обмотки трансформатора тока с опорным сигналом,Однако несмотря на то, что такое уст.ройство позволяет регулировать напряже. ние на,стороне пОстоянного тока, егоэнергетические и массогабаритные показатели остаются низкими,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сетевой выирямитель, содержащий трехфазный тиристорный мост и два однотактных выпря мйтеля, Входы тиристорного мостаподключены к фазам сети, а выходы - к нагрузке, Управление мостом осуществляется посредством любой из известных систем управления, неизменным составным элементоу выходного каскада каждой из них являетсяимпульсный трансформатор, обеспечивающий гальваническую развязку системы управления и силовой схемы. Каждый изоднотактных выпрямителей выполнен на разнополярных транзисторах и входами соединен с фазными входными выводами, а пара выходов, один из которых образован балластным сопротивлением, включенным последовательно к общей точке соединения эмиттеров транзисторов, а второй - входным выводом для подключения нуля питающей сети, являются выводами для подключения дополнительной нагрузки, при этом базы каждОго из транзисторов однотактных выпрямителей подключены к соответствующему фазному входному выводу через цепи управления, состоящие из последовательно соединенных базового сопротивления и двух параллельных цепочек, состоящих из двухсоединенных последовательно и согласно фотодиодов оптопар, излучающие диоды которых последовательно-параллельно соединены с вторичными обмотками трансформаторов тока, одни концы первичных обмотоккоторых соединены с двумя другими фазами сети, а вторые - с соответствующими входами трехфазного мостового тиристорного выпрямителя, причем свободный вывод цепи управления, образованный резистором, является соответствующим входом однотактного выпрямителя.Известный выпрямитель при постоянной нагрузке силового тиристорного моста имеет лучшее значение коэффициента мощности; чем указанное устройство, Однако наличие в схеме трансформаторов тока и большого количества оптоэлектронных элементов отрицательно влияет на массогабаритные показатели, стоимость и надежность устройства управления транзисторами о-. нотактных выпрямителей. К тому же кажды д трансформатор тока, находящийся под импульсным током, является источником электромагнитных помех,Цель изобретения - уменьшение массо- габаритных показателей,Каждый свободный вывод цепи управления соответствующим транзистором од 20 25 соответствующим фотодиодом, соединен с базой соответствующего транзистора, а светодиод каждой из этих оптопар соединен через токоограничивающий резистор с со 35 ответствующим выходом дополнительно введенного логического устройства, состоящего из шести ВЯ-триггеров, входы которого через согласующие резисторы соединены с соответствующими выходами системы управления тиристорного моста таким обра 40 зом, что выходной каскадсистемы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора катодной группы моста, связанного с фазой А, через дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с Р-входом первого триггера и Я-входом пятого триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора анодной группы моста, связанного с фазой А через дополнительную обмотку импульсного трансформатора, соединен с В-входом второго триггера и 5-входом шестого триггера, выходной каскад сиСтемы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора катодной группы моста, связанного с фазой В, через дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с В-входом третьего 30 нотактного выпрямителя, образованный10 15 25 30 40 50 триггера и 5-входом первого триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления .на упрэвляюгций электрод тиристора анодной группы моста, связанного с фазой В, через дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с В-входом четвертого триггера и с 5-входом второго триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора катодной группы моста, связанного с фазой С, через дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с Й-входом пято- го триггера и -входом третьего триггера, выходной каскад системы управленим, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора анодной группы моста, связанного с фазой С, через дополнительную обмотку импульсного трансфор матора соединен с .В-входом шестого триггера и с 5-входом четвертого триггера. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема сетевого выпрямителя; на фиг, 2временнь 1 е диаграммы,поясняющие его работу. Сетевой выпрямитель содержит трехфэзный мостовой выпрямитель, собранный на тиристорах 1-6, выходы которого подключены к основной нагрузке 7, а входы -к фазам сети. Между каждой фазой и нулем сети включены два однотактных выпрямителя, выполненных на рэзнополярных трэнзйсторах 8-10 и 11-13, базы каждого из которых подключены к одноименным фазам 35сети через управляющие цепи, состоящие из последовательно соединенных одного из сопротивлений 1419 и соответствующего фотодиода оптопар 20-25. Излучающие ди- оды указанных оптопар подключенык выходу логического устройства. через токоограничивающие резисторы 26-31, В качестве логического устройства используются ЯЯ-триггеры 32-37,Входными сигналами логического устройства являются импульсы управления тиристорами силового моста, поступающие на его вход через согласующие резисторы 38- 43. Основное назначение логического устройства состоит в том, чтобы преобразовать кратковременные импульсы управления тиристорами в широтно-импульсные сигналы управления излучающими диодами оптопар для обеспечения необходимого алгоритмаработы транзисторов дополнительных од нотактных выпрямителей. Часть схемы, состоящая из транзисторов 44 и 45, балластных сопротивлений 46, 47 и устройств 48 и 49 управления. представляет собой, как и в известном устройстве, компенсэционный стабилизатор непрерывногодействия, осуществляющий стабилизациюнапряжения на дополнительных нагрузках50 и 51 соответственно,Система 52 управления тиристорами основного выйрямителя может быть построена по любому из существующих принципов,например многокайальная синхронная система с вертикальным управленйем. Приэтом сигналы для управления логическимустройством снимаются с дополнительнойобмотки импульсного трансформатора, ус- .тановленного в выходном каскаде соответствующего канала управлениятиристорэми.Сетевой выпрямитель работает следующим образом.В соответствии с диаграммой входногонапряжения выпрямителя" О и алгоритмомработы системы 52 управления на интерва-ле от 0 до о с 1 ток осйовной нагрузки протекает через тиристоры 4 и 5 тиристорноговыпрямителя (фиг. 2, д). Триггеры 32 - 34 и 37находятся в единичном состоянии (фиг, 2,Овыхз 2, Овыхзз, Овы.з 4, Овых 37). а триггеры 35и 36 - в нулевом (фиг. 2, Овых з 5, Овыхзб).Открь 1 т транзистор 8 дополнительного выпрямителя, Через нето протекает ток ц 1(фиг. 2).В момент аО система 52 управлениятиристорного выпрямителяподает импульсна открытие тиристора 1 (фиг. 2, Оулу), Приэтом открывается тирйстОр 1 и закрываетсятиристор 5. Одновременно имйульс управления поступает на Я-вход триггера 32, устанавливая его в нулевое состояние (фиг, 2,Овыхз 2), и на Я-вход триггера 36, переводяего в единичное состояние (фиг. 2, Овыхзб).При этом оптопара 20, подключенная к выходу ВЯ-триггера 32, обеспечивает закрытиетранзистора 8, а оптопара 24 - открытиетранзистора 10 дополнительного выпрямителя, Через транзистор 10 дополнительноговыпрямителя протекает ток 1 д 1(фиг, 2).В момент со.с 2 синусоида напряженияфазы С переходит через нуль в область отрицательных значений (фиг, 2). Соответственно, изменяется полярность напряжения,приложенного к эмиттерно-коллекторнымцепям транзисторов 10 и 13, При этом закрывается транзистор 10 и открываетсятранзистор 13. Через транзистор 13 дополнительного выпрямителя протекает ток д 2(фиг. 2).В момент в сз система управления формирует очередной сигнал на включение тиристора б, В схеме силового тиристорного.моста происходйт открытие тиристора б изакрытие тиристорэ 4. При этом сигнал управления поступает на В-вход триггера 37 и Я-вход триггера 35. Триггер 37 устанавлива, ется в нулевое состояние (фиг. 2, Овых 37), этриггер 35 - в единичное(фиг. 2, Овыхзз). При этом закрывается транзистор 13 и открывается транзистор 12.В момент в 14 синусоида напряженияфазы В переходит через нуль в область положительных значений. При этом закрывается транзистор 12 и открываетсятранзистор 9. Далее указанные процессыповторяются фиг. 2). В результате каждыйиз транзисторов дополнительйых однотактных вййрямителей йодключэется к Сети натех ийтервэлах, в течение которых силовойтиристорный выпрямитель не потребляетток из соответствующей фазы сети, Такимобразом,"суммарный ток 1 с, потребляемыйпреобразователемпри постоянной нагруз. ке, имеет практически синусоидальную форму (фиг. 2),Предлагаемый сетевой выпрямительобладает идентичными функциональнымивозможностями по сравнению с известным,в то время как его устройствб управленияоднотактным выпрямителем, а следовательноо, и сам сетевбй выпрямитель имеют лучшие массогабаритные показатели именьшую стоимость,Формула изобретения Сетевой выпрямитель, содержащий си ловой трехфазный управляемый посредством системы управления, имеющей в составе выходного каскада импульсныЙ трансформатор, тиристорный мост, входы которогоподключены к фазным входным выводам для подключейия соответствующих фаз А, В, С трехфазной сети с нулевым проводом, а выходы - к выходным выводам для подключения основной нагрузки, два трехфазных однотактных выпрямителя на разнополярных транзисторах, каждый из которых входами соединен с фазными входными выводами, а пара выходов, один из которых образован балластным сопротивлением, подключенным последовательно к общей точке соединения эмиттеров транзисторов, а второй - входным выводом для подключения нулевого провода питающей сети,являются выводами для подключения дополнительной нагрузки, при этом базы каждого из транзисторов однотактных выпрямителей подключены к соответствующему фазному входному выводу через управляющие цепи, включающие базовое сопротивление и фотодиод. однойиз оптопар, соединенные последовательно, причем свободный вывод цепи управления, обра 10 15 ния на управляющий электрод тиристора30 энодной групйы моста, соединенного с фа 35 ненного с фазой В, через третью дополнительную обмотку импульсного 40 трансформатора соединен с В-входомтретьего ВЯ-триггера и Я-входом первого ВЯ-триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора 45 ра и с Я-входом второго ВЯ-триггера, выход 50 ной каскад системы управления,55 20 25 зованный резистором, является соответствующим входом однотактного выпрямителя, о т л и ч э ю щи й с я тем, что, с целью уменьшения массогабэритных показателей, импульсный трансформатор снабжен дополнительными обмотками, каждый свободный вывод цепи управления соответствующим транзистором однотактного выпрямителя, образованный соответствующим фотодиодом, соединен с базой соответствующего транзистора, а светодиод каждой из оптопар соединен через дополнительно введенный токоограничивающий резистор с соответствующим выходом дополнительно введенного логического устройства, состоящего из шести РЯ-триггеров,входы которого через дополнительно введенные согласующие резисторы соединены с соответствующими выходами системы управления тиристорного-моста так, что выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электрод тиристора катодной группы моста, соединенного с фазой А, через первую дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с В- входом первого ВЯ-триггера и Я-входом пятого ВЯ-триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управлезой А через вторую дополнительную обмотку импульсного трансформатора, соединен с В-входом второго ВЯ-триггерэ и Я-входом шестого ВЯ-триггера, выходной каскад системы управления, формирующий сигнал упрэвления на управляющий электрод тиристора катодной группы моста, соедианодной группы моста. соединенного с фазой В, через четвертую дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с В-входом четвертого ВЯ-триггеформирующий сигнал управления нэ упрэвляющий электрод тиристора катодной группы моста, соединенного с фазой С, через пятую дополнительную обмотку импульсного трансформатора соединен с В-входом пятого ВЯ-триггера и Я-входом третьего ВЯ-триггера. выходной каскад системы управления, формирующий сигнал управления на управляющий электродтиристора анодной группы моста, соединенного с фа4757058 10 9зой С, через. шестую дополнительную об- нен с Р-входом шестого ВЯ-триггера и с Я- мотку импульсного трансформатора соеди- входом четвертого ЙЯ-триггера,и Составитель Н.Суртаевактор И.ШуллаТехред М,Моргентал ектор О.Кравцов аказ 3097 . Тираж 398 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина