RU143860U1

RU143860U1 - NETWORK RECTIFIER WITH POWER CORRECTOR CORRECTOR

Info

Publication number: RU143860U1
Application number: RU2014110666/08U
Authority: RU
Inventors: Станислав Борисович Резников; Владимир Владимирович Бочаров; Андрей Вячеславович Лавринович; Игорь Александрович Харченко; Валерий Николаевич Смирнов
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-08-10

Abstract

Сетевой выпрямитель с корректором коэффициента мощности, содержащий входные выводы переменного тока, включая заземленный, и выходные выводы постоянного тока, включая разнополярные и заземленный среднепотенциальный, двухконденсаторную фильтровую стойку с заземленным средним выводом, шунтирующую выходные выводы, две дроссельные обмотки, двухключевую электронную стойку с заземленным средним силовым выводом, двунаправленный электронный ключ, первый и второй выпрямительные вентили и блок управления с цепями обратных связей, имеющими датчики входных тока и напряжения и выходного напряжения, и с основными импульсно-модуляторными выходными выводами, подключенными к управляющим выводам электронной стойки, крайние выводы которой через соответствующие выпрямительные вентили подключены к разнополярным выходным выводам устройства и непосредственно - к первым выводам соответствующих дроссельных обмоток, отличающийся тем, что в него введены третий и четвертый электронные ключи и демпфирующий блок, состоящий из управляемой двухвентильной стойки, шунтирующей своими крайними силовыми выводами электронную стойку, и снабберного конденсатора, выпрямительные вентили выполнены управляемыми, блок управления снабжен дополнительными импульсно-модуляторными выходными выводами, подключенными к управляющим выводам третьего и четвертого электронных ключей, шунтирующих каждый своими силовыми выводами фильтровую стойку вместе с соответствующим выпрямительным вентилем, и импульсно-релейными выходными выводами, подключенными к управляющим выводам выпрямительных вентилей и двухвентильной стойки, а дроссельные обA network rectifier with a power factor corrector, containing AC input terminals, including grounded, and DC output terminals, including a bipolar and grounded medium-voltage, two-capacitor filter rack with a grounded middle terminal, shunting output terminals, two choke windings, a two-key electronic rack with a grounded middle power output, bidirectional electronic switch, first and second rectifying valves and a control unit with feedback circuits having sensors of input current and voltage and output voltage, and with the main pulse-modulator output terminals connected to the control terminals of the electronic rack, the extreme terminals of which are connected through the corresponding rectifier valves to the multipolar output terminals of the device and directly to the first terminals of the corresponding inductor windings, characterized in that it introduced the third and fourth electronic keys and a damping unit, consisting of a controllable two-valve rack, shunting its extreme and power terminals of the electronic rack and the snubber capacitor, the rectifier valves are controllable, the control unit is equipped with additional pulse-modulator output terminals connected to the control terminals of the third and fourth electronic switches, each shunting the filter rack with its power terminals together with the corresponding rectifier valve, and pulse -relay output terminals connected to the control terminals of rectifier valves and a two-valve rack, and throttle

Description

Полезная модель относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике и предназначена для использования в авиационно-бортовых системах электроснабжения.The utility model relates to electrical engineering and to pulsed power electronics and is intended for use in aircraft-on-board power supply systems.

Известны сетевые выпрямители с корректором коэффициента мощности (аналоги), содержащие неуправляемый (диодный) выпрямитель, выходную двухконденсаторную фильтровую стойку с заземленным средним выводом, одну или две дроссельные обмотки, двухключевую электронную стойку и блок управления с цепями обратных связей по входному току, а также входному и выходному напряжениям для регулирования выходных параметров и повышения коэффициента потребляемой мощности (В. Климов, С. Климова, Ю. Карпиленко. Корректоры коэффициента мощности однофазных источников бесперебойного питания, Силовая Электроника, №3, 2009 г., с. 40-42, стр. 41, рис. 2, рис. 4а, рис. 4б и рис. 4в).Known network rectifiers with a power factor corrector (analogues) containing an uncontrolled (diode) rectifier, an output two-capacitor filter rack with a grounded middle terminal, one or two choke windings, a two-key electronic rack and a control unit with feedback circuits for input current as well as input and output voltages to control the output parameters and increase the coefficient of power consumption (V. Klimov, S. Klimova, Yu. Karpilenko. Corrector power factor single-phase regular enrollment uninterruptible power supply, power electronics, №3, 2009, pp. 40-42, p. 41, fig. 2, Fig. 4a, Fig. 4b and Fig. 4c).

Общими недостатками всех указанных известных устройств (аналогов) являются узкие функциональные возможности, а именно - неспособность обеспечения обратного направления преобразования электроэнергии (режима инвертора синусоидального тока), а также низкая надежность из-за установки энергоемких электролитических конденсаторов (с низкими термостойкостью, безотказностью и сроком службы).Common disadvantages of all these known devices (analogues) are narrow functional capabilities, namely, the inability to provide the opposite direction of electric power conversion (sinusoidal current inverter mode), as well as low reliability due to the installation of energy-intensive electrolytic capacitors (with low heat resistance, reliability and service life )

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является сетевой выпрямитель с корректором коэффициента мощности (прототип), содержащий неуправляемый (диодный) выпрямитель, выходную двухконденсаторную фильтровую стойку с заземленным средним выводом, две дроссельные обмотки, двухключевую электронную стойку и блок управления с цепями обратных связей по входному току, а также входному и выходному напряжениям для регулирования выходных параметров и повышения коэффициента потребляемой мощности (Резников С.Б., Бочаров В.В., Корнилов А.Б., Электромагнитная совместимость коллекторного электропривода с трехфазной сетью переменного тока. Электронный журнал трудов МВТУ им. Баумана, Инженерное образование #08, август 2012, DOI: 10.7463/0812.0450268., рис. 1).The closest in technical essence to the proposed device is a network rectifier with a power factor corrector (prototype), containing an uncontrolled (diode) rectifier, an output two-capacitor filter rack with a grounded middle terminal, two choke windings, a two-key electronic rack and a control unit with feedback circuits for input current, as well as input and output voltages to control the output parameters and increase the coefficient of power consumption (Reznikov S.B., Bocharov V.V., Kornilov A.B., Electromagnetic Compatibility of a Collector Electric Drive with a Three-Phase AC Network, Electronic Journal of Proceedings of the Bauman MVTU, Engineering Education # 08, August 2012, DOI: 10.7463 / 0812.0450268., Fig. 1).

К недостаткам указанного известного сетевого выпрямителя с корректором коэффициента мощности (прототипа) относятся узкие функциональные возможности, а именно - неспособность обеспечения обратного направления преобразования электроэнергии (режима инвертора синусоидального тока), а также низкая надежность из-за установки энергоемких электролитических конденсаторов (с низкими термостойкостью, безотказностью и сроком службы).The disadvantages of this known network rectifier with a power factor corrector (prototype) include narrow functionality, namely, the inability to provide the opposite direction of electric power conversion (sinusoidal current inverter mode), as well as low reliability due to the installation of energy-intensive electrolytic capacitors (with low heat resistance, reliability and service life).

Основным техническим результатом предложения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно - обеспечение обратного направления преобразования электроэнергии в режиме инвертора синусоидального тока.The main technical result of the proposal is to expand the functionality of the device, namely, to provide the reverse direction of electric energy conversion in the mode of a sinusoidal current inverter.

Дополнительным техническим результатом предложения является повышение надежности устройства за счет исключения энергоемких электролитических конденсаторов.An additional technical result of the proposal is to increase the reliability of the device by eliminating energy-intensive electrolytic capacitors.

Указанные технические результаты ОБЕСПЕЧИВАЮТСЯ БЛАГОДАРЯ тому, что в сетевой выпрямитель с корректором коэффициента мощности, содержащий входные выводы и выходные выводы, двухконденсаторную стойку, две дроссельные обмотки, двухключевую электронную стойку, двунаправленный электронный ключ, выпрямительные вентили, блок управления с цепями обратных связей, и с основными импульсно-модуляторными выходными выводами, ВВЕДЕНЫ третий и четвертый электронные ключи и демпфирующий блок, состоящий из управляемой двухвентильной стойки и снабберного конденсатора, выпрямительные вентили ВЫПОЛНЕНЫ управляемыми, блок управления СНАБЖЕН дополнительными импульсно-модуляторными выходными выводами и импульсно-релейными выходными выводами, а дроссельные обмотки ВЫПОЛНЕНЫ с общим магнитопроводом и СОЕДИНЕНЫ между собой последовательно-согласно.The indicated technical results are SECURED THANKS to the fact that a network rectifier with a power factor corrector contains input terminals and output terminals, a two-capacitor rack, two inductor windings, a two-key electronic rack, a bi-directional electronic switch, rectifier valves, a control unit with feedback circuits, and with the main pulse-modulator output terminals, the third and fourth electronic keys and a damping unit, which consists of a controllable two-valve rack and are supplied capacitor, rectifier valves are made controlled, the control unit is equipped with additional pulse-modulator output terminals and pulse-relay output terminals, and the inductor windings are made with a common magnetic circuit and are interconnected in series.

По технической сути указанные результаты обеспечиваются благодаря совмещению функций формирования синусоидальных форм потребляемого при выпрямлении сетевого тока и рекуперируемого в сеть тока при обратном преобразовании (инвертировании) с помощью одних и тех же дроссельных обмоток, электронных ключей и управляемых вентилей с добавлением блока демпфирования со снабберным конденсатором для ограничения коммутационных напряжений и снижения коммутационных потерь в электронных ключах, а также благодаря компенсации снижения энергоемкости емкостной фильтровой стойки с электролитическими конденсаторами за счет повышения суммарной энергоемкости дроссельных обмоток с общим магнитопроводом (так называемого трансреактора).In technical essence, these results are ensured by combining the functions of generating sinusoidal forms of the current consumed during rectification and the current recovered to the network during reverse transformation (inversion) using the same choke windings, electronic switches and controlled valves with the addition of a damping unit with a snubber capacitor for limiting switching voltages and reducing switching losses in electronic keys, as well as by compensating for the reduction of energy-intensive the capacitance of the filter rack with electrolytic capacitors by increasing the total energy intensity of the choke windings with a common magnetic circuit (the so-called transreactor).

На чертеже (Фиг.) представлены принципиальная силовая схема предложенного сетевого выпрямителя с корректором коэффициента мощности и схема подключения каналов управления.The drawing (Fig.) Shows a circuit diagram of the proposed network rectifier with a power factor corrector and a control circuit connection diagram.

Сетевой выпрямитель с корректором коэффициента мощности содержит: входные выводы 1, 2 переменного тока, включая заземленный, и выходные выводы 3, 4, 5 постоянного тока, включая разнополярные и заземленный среднепотенциальный, двухконденсаторную фильтровую стойку 6-7 с заземленным средним выводом, шунтирующую выходные выводы, две дроссельные обмотки 8, 9, двухключевую электронную стойку 10 с первым и вторым ключами и с заземленным средним силовым выводом, двунаправленный электронный ключ 11, первый и второй управляемые выпрямительные вентили 12 и 13 и блок управления 14 с цепями обратных связей 15 и 16, имеющими датчики входных тока и напряжения и выходного напряжения, и с основными импульсно-модуляторными выходными выводами 17. Устройство содержит также третий и четвертый электронные ключи 18 и 19 и демпфирующий блок 20, состоящий из управляемой двухвентильной стойки 21-22 и снабберного конденсатора 23. Блок управления снабжен также дополнительными импульсно-модуляторными выходными выводами 24 и импульсно-релейными выходными выводами 25.The network rectifier with a power factor corrector contains: input terminals 1, 2 of alternating current, including grounded, and output terminals 3, 4, 5 of direct current, including bipolar and grounded medium potential, two-capacitor filter rack 6-7 with a grounded middle terminal, shunting the output terminals , two choke windings 8, 9, a two-key electronic rack 10 with the first and second keys and with a grounded middle power terminal, a bi-directional electronic key 11, the first and second controlled rectifier valves 12 and 13 and a control unit 14 with feedback circuits 15 and 16 having sensors of input current and voltage and output voltage, and with main pulse-modulator output terminals 17. The device also contains a third and fourth electronic keys 18 and 19 and a damping unit 20, consisting of a controlled two-valve rack 21-22 and a snubber capacitor 23. The control unit is also equipped with additional pulse-modulator output terminals 24 and pulse-relay output terminals 25.

Дроссельные обмотки 8, 9 выполнены с общим магнитопроводом, подключены своими первыми выводами через соответствующие управляемые вентили 12, 13 к разнополярным выходным выводам устройства и непосредственно - к крайним силовым выводам двухвентильной стойки 21-22, подключенной своим средним силовым выводом через снабберный конденсатор 23 к соединенным между собой вторым выводом дроссельных обмоток 8, 9, подключенных также через двунаправленный электронный ключ 11 к незаземленному входному выводу 1 устройства. Первые выводы дроссельных обмоток 8, 9 подключены также к крайним силовым выводам двухключевой электронной стойки 10 и к аналогичным первым силовым выводам третьего и четвертого электронных ключей 18 и 19, соответственно, шунтирующих каждый своими силовыми выводами фильтровую стойку 6-7 вместе с соответствующим выпрямительным вентилем 12 и 13. Своими вторыми разнополярными силовыми выводами третий и четвертый электронные ключи 18 и 19 подключены к разнополярным выходным выводам устройства.The choke windings 8, 9 are made with a common magnetic circuit, connected by their first terminals through the corresponding controlled valves 12, 13 to the bipolar output terminals of the device and directly to the extreme power terminals of the two-valve rack 21-22, connected by its middle power terminal through the snubber capacitor 23 to the connected between each other by the second output of the choke windings 8, 9, also connected via a bi-directional electronic switch 11 to the non-grounded input terminal 1 of the device. The first conclusions of the choke windings 8, 9 are also connected to the extreme power terminals of the two-key electronic rack 10 and to the similar first power terminals of the third and fourth electronic keys 18 and 19, respectively, each filtering rack 6-7 shunting each of their power terminals together with the corresponding rectifying valve 12 and 13. With their second bipolar power leads, the third and fourth electronic keys 18 and 19 are connected to the bipolar output terminals of the device.

Сетевой выпрямитель с корректором коэффициента мощности работает следующим образом.A network rectifier with a power factor corrector works as follows.

К входным выводам 1, 2 подключают источник электропитания переменного тока, например, однофазную сеть с заземленным нейтральным (нулевым) выводом, а к выходным выводам 3, 4, 5 - нагрузку постоянного тока со среднепотенциальным выводом, например, два последовательно между собой соединенных электродвигателя постоянного тока, требующих обеспечения также обратного направления преобразования электроэнергии (от двигателей в питающую сеть) в режиме рекуперативного торможения.An AC power source, for example, a single-phase network with a grounded neutral (zero) terminal, is connected to the input terminals 1, 2, and a DC load with a medium potential terminal, for example, two DC motors connected in series to each other, to the output terminals 3, 4, 5 current, requiring the provision of the reverse direction of electric energy conversion (from engines to the supply network) in the regenerative braking mode.

Блок управления 14 формирует на своих выводах 17 и 24 высокочастотные широтно-модулируемые прямоугольные двуполярные импульсы с постоянным периодом T_ШИМ, а на импульсно-релейных выходных выводах 25 - низкочастотные прямоугольные однополярные импульсы, в соответствии с заданным алгоритмом для режима прямого преобразования электроэнергии.The control unit 14 generates high-frequency pulse-width modulated rectangular bipolar pulses with a constant period T _PWM at its terminals 17 and 24, and low-frequency rectangular unipolar pulses at the pulse-relay output terminals 25, in accordance with the specified algorithm for the direct power conversion mode.

Так как схема устройства обладает осевой (зеркальной) симметрией, то достаточно рассмотреть ее работу только для одного полупериода переменного питающего напряжения U_1-2, например, для которого U_1,2=V₁-V₂>0, где V₁ и V₂ - потенциалы выводов 1 и 2. При этом будем считать, что выполняется условие повышения напряжения: U_3-5>U_1-2.Since the circuit of the device has axial (mirror) symmetry, it is enough to consider its operation for only one half-period of the alternating supply voltage U _1-2 , for example, for which U _1,2 = V ₁ -V ₂ > 0, where V ₁ and V ₂ - potentials of conclusions 1 and 2. In this case, we assume that the condition for increasing voltage is satisfied: U _3-5 > U _1-2 .

При очередном включении верхнего ключа стойки 10 и двунаправленного ключа 11 полное (суммарное) потокосцепление обмоток 8-9 нарастает вместе с током в цепи: 1-11-8-10-2 в течение длительности импульса управления: t_И=γ_ИT_ШИМ, где γ_И - относительная длительность (коэффициент заполнения) импульса. Затем включается вентиль 12, а ключ 10 выключается (ключ 11 остается включенным), и указанное потокосцепление частично плавно спадает вместе с током в цепи: 8-12-6-5-2-1-11-8, поддерживаемым за счет суммарной э.д.с. самоиндукции обмотки 8 и источника в течение оставшегося от периода T_ШИМ времени: T_ШИМ-t_И=(1-γ_И)T_ШИМ. Далее процессы периодически качественно повторяются в течение всего полупериода питающего напряжения U_1-2, заряжая фильтровый конденсатор 6 и питая нагрузку. Аналогичные процессы протекают и на втором полупериоде напряжения U_1-2, но с участием второй дроссельной обмотки 9 и с зарядкой фильтрового конденсатора 7.The next time the top switch of the rack 10 and the bidirectional switch 11 are turned on, the total (total) flux linkage of the windings 8-9 increases along with the current in the circuit: 1-11-8-10-10-2 during the duration of the control pulse: t _AND = γ _AND T _PWM , where γ _And is the relative duration (duty cycle) of the pulse. Then valve 12 is turned on, and key 10 is turned off (key 11 remains on), and the indicated flux linkage partially smoothly drops along with the current in the circuit: 8-12-6-5-2-1-11-8, supported by the total e. d.s self-induction of the winding 8 and the source for the remainder of the period T _PWM time: T _PWM -t _AND = (1-γ _AND ) T _PWM . Further, the processes are periodically qualitatively repeated throughout the entire half-cycle of the supply voltage U _1-2 , charging the filter capacitor 6 and feeding the load. Similar processes occur on the second half-cycle of voltage U _1-2 , but with the participation of the second inductor 9 and with the charging of the filter capacitor 7.

В рассмотренном режиме прямого преобразования электроэнергии схема работает в обычном режиме повышающего (бустерного) корректора коэффициента мощности, т.е. с помощью регулирования параметра γ_И, в зависимости от отклонений сигналов в цепях обратных связей от эталонных сигналов, обеспечивает синусоидальность формы входного тока, а также его синхронность и синфазность с питающим напряжением. При этом коэффициент потребляемой от источника мощности приближается к единице.In the considered mode of direct conversion of electric energy, the circuit operates in the usual mode of a boost (booster) power factor corrector, i.e. by adjusting the parameter γ _AND , depending on the deviations of the signals in the feedback circuits from the reference signals, it provides a sinusoidal shape of the input current, as well as its synchronism and phase matching with the supply voltage. In this case, the coefficient of power consumed from the power source approaches unity.

В режиме обратного преобразования (т.е. рекуперации электроэнергии) питание схемы осуществляется от выводов 3-4-5, и схема функционирует как инвертор синусоидального тока, формируемого в цепях выводов 1-2 и фильтрового конденсатора 26. При указанном обратном направлении преобразования схема может работать в трех режимах: «понижения напряжения», «повышения напряжения» и в режиме «дозирования энергии» (или иначе: «понижающее-повышающем режиме»). Рассмотрим их поочередно.In the inverse conversion mode (ie, energy recovery), the circuit is powered from terminals 3-4-5, and the circuit functions as an inverter of the sinusoidal current generated in the circuit of terminals 1-2 and the filter capacitor 26. With the indicated reverse direction of conversion, the circuit may work in three modes: “voltage reduction”, “voltage increase” and in the “energy metering” mode (or otherwise: “step-up-step mode”). Let's consider them one by one.

1. Режим «понижения напряжения» (U_3-5≈U_5-4>|U_1-2|).1. The mode of "undervoltage" (U _3-5 ≈U _5-4 > | U _1-2 |).

При очередном включении ключа 19 потокосцепление обмоток нарастает вместе с током в цепи: 3-19-9-11-26-2-5, в течение времени t_И=γ_ИT_ШИМ. Затем включается нижний ключ стойки 10 (ключ 11 остается включенным), а ключ 19 выключается, и потокосцепление плавно частично спадает вместе с током в цепи: 9-11-26-2-10-9 поддерживаемым за счет э.д.с. самоиндукции обмотки 9, в течение оставшегося от периода T_ШИМ времени: T_ШИМ-t_И=(1-γ_И) T_ШИМ. Далее процессы периодически качественно повторяются с периодом T_ШИМ.The next time the key 19 is turned on, the flux linkage of the windings increases with the current in the circuit: 3-19-9-11-26-2-5, during the time t _AND = γ _AND T _PWM . Then, the bottom key of the stand 10 is turned on (key 11 remains on), and the key 19 is turned off, and the flux linkage partially decreases along with the current in the circuit: 9-11-26-2-10-9 supported by the emf winding self-induction 9, for the remaining time from the period T _PWM time: T _PWM -t _AND = (1-γ _AND ) T _PWM . Further, the processes are periodically qualitatively repeated with a period T _PWM .

2. Режим «повышения напряжения» (U_3-5≈U_5-4<|U_1-2|).2. The mode of "increase voltage" (U _3-5 ≈U _5-4 <| U _1-2 |).

При очередном включении ключей 18 и 19 и вентиля 22 блока демпфирования 20 потокосцепление обмоток нарастает вместе с токами в двух цепях: 3-19-9-8-18-4 и 23-22-9-23 (за счет напряжения снабберного конденсатора 23, заряженного на предыдущем временном интервале) в течение длительности импульса t_И=γ_ИT_ШИМ. Затем включаются нижний ключ стойки 10, ключ 11 и вентиль 21 блока демпфирования 20, а ключи 18, 19 выключаются, и потокосцепление плавно частично спадает вместе с токами в двух цепях: 9-11-26-2-10-9 (за счет э.д.с. самоиндукции обмотки 9) и 8-21-23-8 (за счет э.д.с. индуктивности рассеяния обмотки 8), заряжая фильтровый конденсатор 26 и снабберный конденсатор 23 в течение оставшегося от периода T_ШИМ времени: T_ШИМ-t_И=(1-γ_И)T_ШИМ. Далее процессы периодически качественно повторяются с периодом T_ШИМ.When the keys 18 and 19 and the valve 22 of the damping unit 20 are turned on again, the flux linkage of the windings increases along with the currents in two circuits: 3-19-9-8-18-4 and 23-22-9-23 (due to the voltage of the snubber capacitor 23, charged in the previous time interval) during the pulse duration t _AND = γ _AND T _PWM . Then, the bottom key of the stand 10, the key 11 and the valve 21 of the damping unit 20 are turned on, and the keys 18, 19 are turned off, and the flux linkage partially decreases along with the currents in two circuits: 9-11-26-2-10-9 (due to self-inductance winding 9) and 8-21-23-8 (due to winding scattering inductance 8), charging filter capacitor 26 and snubber capacitor 23 for the time remaining from period T _PWM : T _PWM -t _AND = (1-γ _AND ) T _PWM . Further, the processes are periodically qualitatively repeated with a period T _PWM .

3. Режим «дозирования энергии» («понижающее-повышающий»).3. The mode of "dosing of energy" ("lowering-raising").

При очередном включении ключей 18, 19 и вентиля 22 полное потокосцепление дроссельных обмоток 8-9 нарастает вместе с током в цепи: 3-19-9-8-18-4 в течение длительности импульса: t_И=γ_ИT_ШИМ. При этом в начальной стадии процесса нарастания потокосцепления, пока ток обмотки 8, начинаясь с нуля, не сравняется по величине с уже имеющимся и нарастающим током обмотки 9, разностный ток протекает по цепи зарядки снабберного конденсатора: 9-23-22-9, после чего зарядка конденсатора 23 прекращается, а общий ток обмоток продолжает нарастать. Затем включается вентиль 13 и выключается ключ 19 (ключ 18 остается включенным), и потокосцепление приблизительно сохраняется вместе с током в цепи: 9-8-18-13-9 в течение длительности паузы: Δt_П=γ_ПT_ШИМ. Затем ключ 18 выключается, а включаются нижний ключ стойки 10, ключ 11 и вентиль 21 блока демпфирования 20, и потокосцепление плавно частично спадает вместе с токами в двух цепях: 9-11-26-10-9 (за счет э.д.с. самоиндукции обмотки 9) и 8-21-23-8 (за счет э.д.с. индуктивности рассеяния обмотки 8) в течение оставшегося от периода T_ШИМ времен: T_ШИМ-t_И-Δt_П=(1-γ_И-γ_П)T_ШИМ. Далее вышеуказанные процессы периодически качественно повторяются с периодом T_ШИМ, дозируя поступающую на выход (в конденсатор 26) энергию путем регулирования параметра γ_П.The next time the keys 18, 19 and valve 22 are turned on, the total flux linkage of the inductor windings 8-9 increases with the current in the circuit: 3-19-9-8-18-4 during the pulse duration: t _И = γ _AND T _PWM . In this case, in the initial stage of the process of increasing flux linkage, until the current of winding 8, starting from zero, is equal in magnitude to the already existing and increasing current of winding 9, the differential current flows through the charging circuit of the snubber capacitor: 9-23-22-9, after which charging of the capacitor 23 is stopped, and the total current of the windings continues to increase. Then valve 13 is turned on and key 19 is turned off (key 18 remains on), and flux linkage is approximately stored together with the current in the circuit: 9-8-18-13-9 for the duration of the pause: Δt _P = γ _P T _PWM . Then the key 18 is turned off, and the lower key of the stand 10, the key 11 and the valve 21 of the damping unit 20 are turned on, and the flux linkage partially partially decreases along with the currents in two circuits: 9-11-26-10-9 (due to the emf self-induction of the winding 9) and 8-21-23-8 (due to the emf of the scattering inductance of the winding 8) for the time remaining from the period T of the _PWM : T _PWM -t _AND -Δt _P = (1-γ _AND -γ _P ) T _PWM . Further, the above processes are periodically qualitatively repeated with a period T _PWM , dosing the energy supplied to the output (to the capacitor 26) by adjusting the parameter γ _P.

Этот режим универсален, т.к. пригоден при любом соотношении входного и выходного напряжений и обладает статической устойчивостью системы регулирования параметров выходного синусоидального тока и среднеимпульсного значения полного потокосцепления дроссельных обмоток благодаря дуальному управлению по двум взаимонезависимым параметрам относительных длительностей нарастания потокосцепления (γ_И) и его приблизительного сохранения (паузы - γ_П). Кроме того, он позволяет частичноThis mode is universal because it is suitable for any ratio of input and output voltages and has a static stability of the control system for the parameters of the output sinusoidal current and the average pulse value of the full flux linkage of the inductor windings thanks to the dual control of two mutually independent parameters of the relative duration of the increase in flux linkage (γ _И ) and its approximate conservation (pause - γ _П ) . In addition, it allows partial

переложить функцию емкостного накопителя энергии (стойки 6-7) на индуктивный (трансреакторный) накопитель (обмотки 8-9), исключив электролитические конденсаторы из состава стойки 6-7.shift the function of a capacitive energy storage (rack 6-7) to an inductive (transreactor) storage (windings 8-9), excluding electrolytic capacitors from the rack 6-7.

Следует отметить, что режим «дозирования энергии» функционально заменяет рассмотренные выше режимы «понижения» и «повышения» напряжения; однако проигрывает им по КПД. Поэтому его рекомендуется применять только с целью использования дроссельных обмоток в качестве промежуточного накопителя энергии и демодулятора выходного переменного тока с целью исключения энергоемких электролитических конденсаторов из состава емкостного фильтра 6-7, имеющих низкую надежность (термостойкость, безотказность и срок службы).It should be noted that the “energy metering” mode functionally replaces the “lowering” and “raising” voltage modes discussed above; however, it loses to them in terms of efficiency. Therefore, it is recommended to use it only with the purpose of using choke windings as an intermediate energy storage device and an output AC demodulator in order to exclude energy-consuming electrolytic capacitors from the composition of a capacitive filter 6-7, which have low reliability (heat resistance, reliability, and service life).

Таким образом, предлагаемый сетевой выпрямитель с корректором коэффициента мощности по сравнению с прототипом обеспечивает основной технический результат: расширение функциональных возможностей устройства, а именно - обеспечение обратного направления преобразования электроэнергии в режиме инвертора синусоидального тока, а также дополнительный технический результат: повышение надежности устройства за счет исключения энергоемких электролитических конденсаторов (с низкими термостойкостью, безотказностью и сроком службы).Thus, the proposed network rectifier with a power factor corrector in comparison with the prototype provides the main technical result: expanding the functionality of the device, namely, providing the opposite direction of electric power conversion in the sinusoidal current inverter mode, as well as an additional technical result: improving the reliability of the device by eliminating energy-consuming electrolytic capacitors (with low heat resistance, reliability and service life).

Claims

A network rectifier with a power factor corrector, containing AC input terminals, including grounded, and DC output terminals, including a bipolar and grounded medium-voltage, two-capacitor filter rack with a grounded middle terminal, shunting output terminals, two choke windings, a two-key electronic rack with a grounded middle power output, bidirectional electronic switch, first and second rectifying valves and a control unit with feedback circuits having sensors of input current and voltage and output voltage, and with the main pulse-modulator output terminals connected to the control terminals of the electronic rack, the extreme terminals of which are connected through the corresponding rectifier valves to the multipolar output terminals of the device and directly to the first terminals of the corresponding inductor windings, characterized in that it introduced the third and fourth electronic keys and a damping unit, consisting of a controllable two-valve rack, shunting its extreme and power terminals of the electronic rack and the snubber capacitor, the rectifier valves are controllable, the control unit is equipped with additional pulse-modulator output terminals connected to the control terminals of the third and fourth electronic switches, each shunting the filter rack with its power terminals together with the corresponding rectifier valve, and pulse -relay output terminals connected to the control terminals of rectifier valves and a two-valve rack, and throttle the coils are made with a common magnetic circuit, interconnected sequentially according to their second opposite terminals connected via a bidirectional electronic key to the ungrounded input terminal of the device, and connected by their first terminals to the extreme opposite terminals of the two-valve rack, which is connected via the snubber capacitor with its average power terminal to the second conclusions of the choke windings.