Безмостовой корректор коэффициента мощности

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в однофазных и трехфазных выпрямителях.
В известном устройстве «Bridgeless PFC converter» [Патент US №20100259240, Cuk S., 04.11.2009] для формирования потребляемого тока синусоидальной формы с активным характером используется повышающий преобразователь Кука с резонансным контуром и транзисторным ключом двунаправленного тока.
Недостатками приведенного устройства являются необходимость установки резонансного контура, различие параметров реактивных цепей протекания токов в положительный/отрицательный полупериоды и, как следствие, различие алгоритмов работы транзисторов.
Соответственно, приведённый аналог не может реализовать двухполупериодный режим работы с синусоидальной формой потребляемого тока без резонансного контура.
Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является однофазный безмостовой корректор коэффициента мощности [патент РФ 2541910, G05F 1/70, Дроздецкий С. В., Кругликов И. А., Ширяев А. О., Якименко И. В., 30.12.2013] (фиг.1), содержащий два полностью управляемых вентиля, пять диодов, индуктивный накопитель и конденсатор фильтра, полностью управляемый вентиль 1 катодом подключен к соединенным между собой катодом диода 2, анод которого соединен с нейтралью, и первым выводом индуктивного накопителя 3, второй вывод индуктивного накопителя 3 подключен к соединенным между собой анодами полностью управляемого вентиля 4, катод которого соединен с нейтралью сети, и диода 5, катод которого подключен к положительному выводу конденсатора фильтра 6, отрицательный вывод которого соединен с нейтралью сети, анод диода 7 подключен к фазе сети, катод диода 7 подключен к аноду полностью управляемого вентиля 1, диод 8 и диод 9, анодами подключенными к катоду полностью управляемого вентиля 4, катод диода 8 подключен к фазе сети, а катод диода 9 - к нейтрали сети.
К недостаткам данной схемы можно отнести: повышенное количество последовательно соединённых полупроводниковых приборов в цепях перезаряда накопительного дросселя, приводящее к повышению статических и динамических потерь преобразователя; различные алгоритмы управления полностью управляемыми вентилями.
Техническая проблема, решаемая заявляемой полезной моделью – снижение статических и динамических потерь при потреблении преобразователем синусоидального тока активного характера.
Достигаемый технический результат – снижение статических и динамических потерь путем применения безмостового корректора коэффициента мощности, состоящего из двух инвертирующих преобразователей с сохранением общей нейтральной точки входного и выходного напряжений.
Указанный технический результат достигается тем, что в безмостовом корректоре коэффициента мощности содержащем управляемый вентиль, анодом подключенный к фазе сети, катодом - к соединенным между собой катодом диода, анод которого соединен с нейтралью сети, и концом обмотки индуктивного накопителя, начало обмотки которого подключено к соединенным между собой анодом полностью управляемого вентиля, катод которого соединен с нейтралью сети, и анодом диода, катод которого подключен к положительному выводу конденсатора фильтра, отрицательный вывод которого соединен с нейтралью сети, введены полностью управляемый вентиль, катод которого подключен к соединенным между собой фазой сети и анодом полностью управляемого вентиля, а анод подключен к соединенным межу собой началом обмотки индуктивного накопителя, конец обмотки которого соединен с нейтралью сети, и анодом диода, катод которого подключен к соединенным между собой катодом диода и положительным выводом конденсатора фильтра.
Отличие от прототипа заключается в использовании инвертирующего преобразователя вместо повышающее–понижающего преобразователя, тем самым сокращается количество последовательно соединённых полупроводниковых приборов в цепях перезаряда накопительного дросселя.
На фиг. 2 представлена принципиальная схема устройства безмостового корректора коэффициента мощности.
Безмостовой корректор коэффициента мощности содержит полностью управляемый вентиль 1, анодом подключенный к фазе сети, катодом- к соединенным между собой катодом диода 2, анод которого соединен с нейтралью сети, и концом обмотки индуктивного накопителя 3, начало обмотки которого подключено к соединенным между собой анодом полностью управляемого вентиля 4, катод которого соединен с нейтралью сети, и анодом диода 5, катод которого подключен к положительному выводу конденсатора фильтра 6, отрицательный вывод которого соединен с нейтралью сети, отличающийся тем, что введены полностью управляемый вентиль 10, катод которого подключен к соединенным между собой фазой сети и анодом полностью управляемого вентиля 1, а анод подключен к соединенным межу собой началом обмотки индуктивного накопителя 11, конец обмотки которого соединен с нейтралью сети, и анодом диода 12, катод которого подключен к соединенным между собой катодом диода 5 и положительным выводом конденсатора фильтра 6.
Безмостовой корректор коэффициента мощности работает следующим образом.
На интервале положительного полупериода питающего напряжения работает инвертирующий преобразователь, образованный полностью управляемым вентилем 1, диодом 2, индуктивным накопителем 3, полностью управляемым вентилем 4, диодом 5 и конденсатором фильтра 6. Когда включены полностью управляемые вентили 1 и 4, индуктивный накопитель 3заряжается по контуру: фаза сети – 1 – 3 – 4, на интервале времени выключенных полностью управляемых вентилей 1 и 4, индуктивный накопитель 3 разряжается по контуру: 3 – 5 – 6 – 2.
На интервале отрицательного полупериода питающего напряжения работает инвертирующий преобразователь, образованный конденсатором фильтра 6, полностью управляемым вентилем 10, индуктивным накопителем 11 и диодом 12. Когда включен полностью управляемый вентиль 10, индуктивный накопитель 11 заряжается по цепи: фаза сети –10 – 11, на интервале времени выключенного полностью управляемого вентиля 10, индуктивный накопитель 11 разряжается по цепи: 11 – 12 – 6.
Токовая развязка по цепи питания двух инвертирующих преобразователей обеспечивается полностью управляемыми вентилями 1 и 10. Благодаря обеспеченной токовой развязки по цепи питания возможно управление всеми полностью управляемыми вентилями общим сигналом управления.
Предлагаемое устройство позволяет обеспечить потребление преобразователем синусоидального тока активного характера.
Сравнение заявленной полезной модели с прототипом позволило установить, что она отличается от прототипа заменой последовательно соединенных повышающе–понижающего преобразователя на инвертирующий преобразователь, отказом от дополнительных диодов и управлением полностью управляемыми вентилями общим сигналом, следовательно, соответствует критерию «новизна».