Индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<в 652547

Coen Советемнх

Сецналмсвнческих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИНвЬС18У (6!) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 29.11.76(2)) 2425905/24-07 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

CI 05 Р 3/06

Н 02 М 5/06

Н 05 В 7/144

Гввударетввнай ааетвт

СССР во двлам иэвврвтвнай

II вткрытий (23) Приоритет (53) УД (621,316. .72 (088.8) Опубликовано 15,03.795юллетень № 10

«

Дата опубликования описания 18.03.79 (72) Авторы К. Д. Гуттерман, Н. Д. Прозорова, В. В. Печоркин, изобретения Q. K. Бабенко, С. А. Ашинянц и М. П, Кулешов

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) ИНЙУКТИВНО ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИСТОЧНИКА

НАПРЯЖЕНИЯ В ИСТОЧНИК ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при создании мощных источников питания eJleKTpo технологических установок, потребляющих модулированный ток прн изменении сопротивления нагрузки от 0 до номина» ла, например, для питания электротерми» ческих или электрохимических установок.

Известно устройство для питания установок электрошлакового переплава мо-. дулированным напряжением на основе источника напряжения и последовательного модулятора (прерывателя) (L).

Недостатком этого устройства является возникновение перенапряжений на прерывателе тока при коммутации, а также зависимость тока нагрузки от величинь1 ее сопротивления.

Наиболее близким по технической сущности является индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в . источник тока, содержащий для каждой фазы нырузки цепи с емкостным и индуктивным элементами, настроенными в резонанс на частоте питающей сети, соединенные с нагрузочной цепью в зве ду", и подключенный параллельно нагрузочкой цепи шунтиру|ощий прерыватель тока с блоком управления, включающим генератор тактовых импульсов и реле времени на выходе (2J.

К недостаткам этого преобразователя следует отнести значительные возмущения в токах элементов и питающей сети, возникающие при прерывании тока нагрузки. Эти возмущения, в зависимости от момента замыкании прерывателя, могут носить как апериодический характер (в случае замыкания в момент, когда ток нагрузочного, сопротивления равен 0 ), так и характер высокочастотного всплес ка тока нагрузочной цепи .(при замыкании в момент максимума тока в сопротивлении нагрузки), Замыкание прерыва-теля при промежуточных углах дает комбинированные возмушения. МаксималЬная амплитуда тока ннгрузочной цепи при апериодическом.возмущении достига52547

3 6 ет величины, в 2,73 раза превышающей максимальную амплитуду того же тока в невоэмушенном режиме, амплитуда высокочастотного всплеска весьма велика, поскольку он возникает при быстром переэаряде емкости rro цепи, активное сопротивление которой определяется сопротивлением замкнутого прерывателя и сетевых проводов.

Указанные возмущения вынуждают увеличивать расход активных материалов при изготовлении резонансного дросселя, снижают срок службы конденсаторной батареи, вынуждают завышать установленную мощность прерывателя, а в случае питания от сети ограниченной мощности снижают напряжение на шинах, питающкх устройство.

Цель изобретения - повышение срока службы преобразователя.

Эта цель достигается тем, что преобразователь снабжен включенным последовательно с емкостным элементом дополнительным прерыввтелем тока, соединенным с индивидуальным блоком управления, выполненным в виде индикатора напряжения на дополнительном прерывателе, соединенного с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом реле времени, а вы» ход — с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом генеpBTbpG тактовых импульсов, а блок управления шунтирующего прерывателя снабжен фазосдвигвтелем напряжения сети, включенным между нагруэочной и индуктивной цепями, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с датчиком тока в цепи индуктивного элемента, в выход - с первым входом второго элемента И, второй вход которого через элемент задержки соединен с генератором тактовых импульсов, а вйход - co входом реле времени.

Нв чертеже представлена блок-схема преобразователя, который содержит соединенные в звезду" элементы: емкость

1, индуктивность 2, нагрузку 3, шунтирующий тиристорный прерыватель 4 тока нагрузки, дополнительный последователь1 ный тиристорный прерыватель 5 тока емкости, включенный между емкостью и зажимом 6 цитакицей сети; входящие в блок управления 7 шунтируюшим прерывателем: реле времени 8, датчик 9 тока индуктивности, элемент И 10, эле мент задержки 11, элемент сравнения

12, фазосдвигатель 13 напряжения сети и генератор 14 тактовых импульсов; входящие в блок управления 15 последовательным прерывателем тока емкости: триггер 16, элемент И 17 и индикатор

18 напряжения на последовательном прерывателе 5 тока емкости. Схема работает следующим образом .

Первоначально прерыватель 4 разом10 кнут, в прерыватель 5 замкнут, нагрузка . 3 обтекается стабилизированным током, тактовый сигнал с генератора 14 перебрасывает триггер 16, что приводит к отключению управляющего сигнала с прерывателя 5 и последующего его естественного отключения при снижении тока емкости до нуля, что не сопровождается, как показывают эксперименты и расчеты, превышением предельных значений токов и напряжений элементов схемы, характер- ных дпя обычной схемы параметрического источника тока без прерывателей тока.

После рвзмыкания прерыввтеля 5 преобразователь представляет собой последова> тельное соединение нагрузки 3 и индуктивности 2. Условие отсутствия свободной составляющей в переходном токе при замыкании прерывателя 4 в преобразованной схеме сводится к равенству в момент замыкания текущего значения тока индуктивности и величины принужденной составляющей при замкнутом прерывателе 4. Отсутствие возмущений при замыкании прерывателя 5 обеспечиваетЗ ся при равенстве нулю напряжения на зажимах прерывателя 5 в момент замыкания.

Эти условия и обеспечиваются дальнейшей работой блоков управления 7 и

15. Тактовый сигнал с генератора 14 поступает также и на вход схемы задержки 11, сигнал на выходе которой появляется через время, необходимое для надежного отключения емкости. С выхода

4$; схемы задержки 11 сигнал поступает на один из входов элемента И 10, на второй вход которой поступает сигнал со схемы сравнения 12 в тот момент, когИ да истинное мгновенное значение тока дросселя 2 совпадает с фиктивным мгновенным значением тока того же дросселя, постоянно подключенного к зажимам

19, 20 сети, что достигается соответствующим подбором коэффициента передачи датчика 9 токе и фазосдвигвтеля

13. Сигнал с выхода элемента И 10 запускает реле времени 8, подающее управляющий сигнал на замыкание пре652547 рывателя 4 и сигнал на один из входов элемента И 17, на выходе которой появляется сигнал, возвращающий триггер

16, а следовательно, и прерыватель в исходное состояние при появлении сигна- 3 ла на выходе индикатора 18 напряжения на последовательном прерывателе в момент равенства нулю напряжения на силовых зажимах прерывателя 5, далее после прекращения сигнала с реле времени 8 прерыватель 4 тока размыкается, схема приходит в исходное состояние, после чего цикл повторяется.

Исследования экспериментального макета показали, что ни одна из величин .то-1 ков и напряжений устройства не превышает в режиме модуляции значений, предельных для режима работы параметрического источника тока без модуляции, что полностью подтвердило эффективность применения предлагаемого устройства.

Применение предлагаемого устройства позволит, таким образом, снизить расход активных материалов дросселя до вели- чин, соответствующих параметрическому источнику тока без модулятора, повысить долговечность конденсаторной батареи, уменьшить установленную мощность эле- ментов прерывателей тока, значительно снизить воздействие устройства на питающую сеть.

Формула изобретения

3$

Индуктивно-емкостныч преобразователь источника напряжения в исгочник ТоКВ содержащий для каждой фазы нагрузки цепи с еьпсостным и индуктивным элементами, настроенными в резонанс на частоте питающей сети,- соединенные с нагру- зочной цепью в "звезду", и подключенный параллельно нагрузочной цепи шунтирующий прерыватель тока с блоком управления, включающим генератор тактовых импульсов и реле времени на выходе, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы, он снабжен включенным последовательно с емк стным элементом дополнительным прерывателем тока, соединенным с индивидуальным блоком управления, 6f&orp ненным в виде индикатора напряжения, на дополнительном прерыватепе, соединенного с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом реле времени, а выход - с первым входом триггера, второй вход которого

I соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а блок управления шунтирующего прерывателя снабжен фазосдвигателем напряжения сети, включенным между нагрузочной и индуктивной цепями, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с датчиком тока в цепи индуктивного элемента, а вы» ход — с первым входом второго элемента И, второй вход которого через элемент задержки соединен с генератором тактовых импульсов, а выход — со входом реле времени.

Источники информайии, принятые во внимание при экспертизе

1. авторское свидетельство СССР

Ng 257561, кл. С 21 С 5/56, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

% 38Q418, кл. В 23 Р 1/02, 1972.

652547

Составитель Г. Рабинович

Реда@тор Д, Зфов Танкред O Анлрейко Корректор С. Патрушева

Заказ ХО60/46 Тираж 1014 Подписное

ЦКИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11ЭО38, Москва, Ж-35, Раушская:наб., д. 4/5

Фиааал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4