ЭЛЕКТРОННАЯ НЕРАССЕИВАЮЩАЯ НАГРУЗКА ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использовано для тестирования источников вторичного электропитания, имеющих выход постоянного или переменного тока с возвратом энергии в сеть, что повышает энергетическую эффективность.
Из существующего уровня техники наиболее близким к заявленному техническому решению является электронная нерассеивающая нагрузка (ЭНН), способная возвращать электроэнергию в общую сеть в процессе тестирования источников вторичного электропитания Транзисторная преобразовательная техника. - изд-во «Техносфера». - 2005. - С. 612-623 [1], состоящая из входного фильтра радиопомех, входного преобразователя, выполненного на основе двух импульсных повышающих регуляторов, работающих на общую нагрузку (первое преобразовательное звено), системы управления, накопительного конденсатора, второго преобразовательного звена, выполненного на основе многофазного преобразователя с использованием двухтактной схемы с разделенными первичными обмотками, состоящего из трех фаз (ячеек), позволяющих снизить общую энергию, накапливаемую в индуктивности рассеяния трансформатора и уменьшить размеры моточных компонентов. Преобразовательная ячейка второго звена ЭНН состоит из двух транзисторов, каждый из которых подключен последовательно к своей первичной полуобмотке трансформатора. Вторичная обмотка соединена с мостовым диодным выпрямителем, на выходе которого формируется однонаправленный синусоидальный ток, синхронизированный с сетью. К выходу второго звена подключен мостовой инвертор, возвращающий энергию обратно в сеть. Ключи инвертора управляются таким образом, чтобы выходной ток имел двухполярную синусоидальную форму.
Основным недостатком данного технического решения является возможность использования электронной нерассеивающей нагрузки только для тестирования источников постоянного напряжения.
Задачами полезной модели являются увеличение коэффициента полезного действия и тестирование источников питания как постоянного, так и переменного напряжения.
Данные задачи решаются за счет того, что заявленная электронная нерассеивающая нагрузка, силовая часть которой состоит из входного фильтра радиопомех, входного преобразователя (первое преобразовательное звено), накопительного конденсатора, на выходе первого звена, второго преобразовательного звена, выполненного на основе многофазного преобразователя понижающего типа, подключенного к выходу первого преобразовательного звена, выходного мостового инвертора тока, подключенного к выходу второго преобразовательного звена, выходного фильтра радиопомех, подключенного к выходу инвертора тока, системы управления, состоящей из подсистем управления тремя преобразовательными звеньями, отличающаяся тем, что в устройство введены LC - фильтр, входной преобразователь, обеспечивающий формирование входного тока заданной формы, выполненный на основе модифицированной схемы обратноходового преобразователя напряжения с использованием двунаправленного ключа, подключенного последовательно с первичной обмоткой трансформатора, имеющего две вторичные обмотки, с каждой из которой последовательно подключены либо МДП - транзистор и диод, либо БТИЗ - транзистор и диод, причем к выходу входного преобразователя параллельно подключен многофазный преобразователь понижающего типа, состоящий из четырех фаз, работающих с одинаковой частотой и одинаковыми значениями коэффициента заполнения импульсов, формирующего однонаправленный синусоидальный ток.
Входной преобразователь может быть многофазным, путем параллельного подключения нескольких одинаковых ячеек модифицированной схемы обратноходового преобразователя напряжения с использованием двунаправленного ключа.
Управление входным преобразователем может осуществлять программируемая логическая интегральная схема, микроконтроллер или аналоговая схема управления.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является, возможность применения ЭНН для тестирования источников постоянного и переменного токов, улучшенное качество входного тока, уменьшенная мощность потерь за счет использования модифицированной схемы входного преобразователя, гальваническая развязка между тестируемым ИП и сетью.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено.
На фиг. 1 - устройство силовой части и системы управления электронной нерассеивающей нагрузки. На фиг. 2 - временные диаграммы напряжений управления входным преобразователем.
Электронная нерассеивающая нагрузка, силовая часть которой состоит из входного фильтра радиопомех 1, подключенного к выходу источника питания 2, LC - фильтра 3, соединенного с входным преобразователем 4, который содержит двунаправленный ключ 5, выполненный на основе двух транзисторов 6, 7 и двух диодов 8, 9, последовательно подключенный к первичной обмотке 10 трансформатора, двух вторичных полуобмоток 11, 12, каждая из которых последовательно соединена с транзистором 13, диодом 14 и транзистором 15, диодом 16, соответственно, накопительного конденсатора 17 на выходе входного преобразователя, многофазного преобразователя понижающего типа 18, состоящего из четырех фаз, работающих с одинаковой частотой и одинаковыми значениями коэффициента заполнения импульсов, на выходных дросселях 19 которого, формируется однонаправленный синусоидальный ток, мостового инвертора 20, подключенного к выходу многофазного преобразователя понижающего типа 18 и соединенного с выходным фильтром радиопомех 21 и подключенного к общей сети 22, системы управления, состоящей из подсистем управления первым звеном 23, вторым звеном 24 и третьим звеном 25, датчика напряжения 26, необходимого для синхронизации с источником питания 2, датчика тока 27, отслеживающего изменение потребляемого тока, датчика напряжения 28, отслеживающего изменение напряжения на накопительном конденсаторе 17, датчика тока 29, отслеживающего изменение формируемого однонаправленного синусоидального тока и датчика напряжения 30, необходимого для синхронизации с общей сетью 22.
0
7
1
2
w1
0
1
2
3
5
6
к
Устройство работает следующим образом. После подключения источника питания 2, на управляющий вход двунаправленного ключа 5 поступают импульсы, сформированные системой управления 23. При положительной полуволне входного напряжения, интервал времени t-t, (фиг.2), во входном преобразователе, на прямом ходу (интервал t-t) двунаправленный ключ 5 открыт, и ток протекает через транзистор 7 и диод 8. На данном интервале происходит линейное нарастание тока (I) в первичной обмотке трансформатора 10. Ключи 13 и 15 на прямом ходу выключены, а диоды 14 и 16 закрыты под воздействием напряжения вторичной обмотки. На обратном ходу (интервалы t-t, t-t, t-t) ключ переменного тока закрыт и энергия, накопленная в первичной обмотке трансформатора, передается во вторичную цепь. На данном интервале открывается ключ 13, и заряжается накопительный конденсатор 17. Транзистор 15 и диод 16 находятся в запертом состоянии. Таким образом, на накопительном конденсаторе поддерживается постоянное напряжение (U).
При достижении заданного уровня напряжения на накопительном конденсаторе 17, происходит включение многофазного преобразователя понижающего типа 18, при этом система управления второй ступенью формирует необходимую ширину импульсов управления на основе информации с датчиков тока 29 и датчиков напряжения 28, которые отслеживают изменения напряжения на накопительном конденсаторе 12 и тока в выходных дросселях многофазного преобразователя понижающего типа 18. Датчик напряжения 30 необходим для синхронизации системы управления с питающей сетью.
Для многофазного преобразователя понижающего типа 18 поставлена задача стабилизации напряжения на накопительном конденсаторе 17, путем его управляемого разряда, при этом через выходные дроссели 19 протекает однонаправленный синусоидальный ток. Суммарный ток выходных дросселей 19 инвертируется мостовым инвертором 20 и через фильтр радиопомех 21 передается в сеть 22.
Формирование входного и выходного тока по данному способу позволяет использовать электронную нерассеивающую нагрузку для длительных испытаний источников вторичного электропитания с возвратом энергии в общую сеть.