ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Заявляемая полезная модель относится к специфичной области силовой преобразовательной техники и может найти применение в системах электропитания электротехнологических установок, в качестве источников питания при нагреве различных изделий током, содержащем как его переменную, так и постоянную составляющие.
Известно техническое решение получения токов ВЧ путем создания замкнутых контуров между источником постоянного тока и нагрузкой за счет изменения направления потока энергии, запасаемой коммутирующей емкостью, с помощью нелинейных элементов и разряда ее через разделительную емкость на нагрузку таким образом, что при превышении заданной мощности нелинейные элементы соединяют в замкнутый контур с коммутирующей емкостью, который отделяет нагрузку от источника постоянного тока (А.С. 312349, опубликовано 19.8.1971, бюллетень №25).
Известен ряд схемных решений ВЧ источников питания Беркович Е.И. и др., «Тиристорные преобразователи высокой частоты, Л., «Энергия», 1973 г. (стр. 80-81) и Беркович Е.И. и др «Тиристорные преобразователи повышенной частоты, Л., «Энергоатомиздат», 1983 г. (стр. 38).
Однако при указанных известных схемных решениях невозможно получить на нагрузке постоянную составляющую напряжения с наложением на нее высокочастотной (ВЧ) переменной составляющей, т.к. во всех указанных схемах имеется путь для протекания постоянной составляющей входного тока от «+» источника постоянного напряжения к его «-» при представленной системе организации подачи импульсов управления на тиристоры.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является источник питания [Беркович Е.И. и др., «Тиристорные преобразователи высокой частоты, Л., «Энергия», 1973 г., стр. 81, рис. 3.35в], который состоит из вентильно-конденсаторного моста в одни плечи которого включены последовательно соединенные коммутирующие индуктивности и тиристоры, а в два других противоположных плеча моста - конденсаторы, один зажим диагонали моста подключен к отрицательному входу ИП, а второй зажим подключен через входной дроссель к положительному входу источника питания (ИП), нагрузка источника питания подключена к другой диагонали моста. Недостатком прототипа является получение на нагрузке только ВЧ напряжения, что сужает его область применения и расширение функциональных возможностей.
Задача состоит в том, чтобы получить на нагрузке постоянную и переменную составляющие напряжения одновременно.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей заявляемого источника питания за счет организации на нагрузке сложной формы напряжения, содержащей как переменную составляющую ВЧ напряжения, так и постоянную составляющую одновременно. Указанный технический результат достигается за счет того, что в ИП, содержащий вентильно-конденсаторный мост в одни плечи которого включены последовательно соединенные коммутирующие индуктивности и тиристоры, а в два других противоположных плеча моста - конденсаторы, один зажим диагонали моста подключен к отрицательному входу ИП, а второй зажим подключен через входной дроссель к положительному входу ИП, нагрузка источника питания подключена к другой диагонали моста, каждый из тиристоров шунтируется обратным диодом, а ИП имеет дополнительно два входа управления Вх.упр.1 и Вх.упр2, подключенных к управляющим электродам соответствующих тиристоров.
На фиг. 1 представлена схема заявляемого источника питания.
На фиг. 2 представлены временные диаграммы его работы. Источник содержит входной дроссель L и вентильно-конденсаторный мост, в два плеча которого включаются последовательно соединенные тиристоры V1, V2 и индуктивности L1, L2, а в два других плеча -конденсаторы C1, С2. К одной диагонали моста подключается положительный вход ИП через входной дроссель L и отрицательный вход ИП, а в другую диагональ моста включается нагрузка RH, диоды D1 и D2 включаются параллельно тиристорам V1 и V2 соответственно, а ИП имеет дополнительно два входа управления Вх.упр.1 и Вх.упр2, подключенных к управляющим электродам соответствующих тиристоров.
Устройство работает следующим образом. Подается напряжение Е на вход ИП (на диагональ моста) через входной дроссель L. Конденсаторы С1 и С2 заряжаются практически до уровня напряжения равного Е/2. При этом на анодах тиристоров V1 и V2 появляется положительный потенциал.
0
v1
1
D1
2
В момент времени t (фиг. 2а) подается импульс управления с Вх.упр.1 на тиристор V1 и он открывается. В контуре, содержащем V1-L1-RH - С1, развивается колебательный процесс и через тиристор V1 протекает прямая полуволна тока (i). В момент времени t тиристор V1 выключается и включается обратный диод D1, через который и замыкается обратная полуволна тока (i) в том же колебательном контуре. В момент времени t диод D1 выключается и в схеме наблюдается пауза. При этом образуется контур для заряда конденсатора C1 от источника постоянного напряжения Е, содержащий Е - L - C1 - RH - С2.
3
6
На интервале времени t - t (фиг. 2б) происходит подзаряд конденсатора C1 от входа ИП.
3
v2
4
D2
5
В момент времени t (фиг. 2б) (через период работы ИП) подается импульс управления на тиристор V2 с Вх.упр.2 и он открывается. В контуре, содержащем V2 - С2 - RH - L2, развивается колебательный процесс и через тиристор V2 протекает прямая полуволна тока (i). В момент времени t тиристор V2 выключается и включается обратный диод D2, через который и замыкается обратная полуволна тока (i) в том же колебательном контуре. В момент времени t диод D2 выключается и в схеме наблюдается пауза. При этом образуется контур для заряда конденсатора С2 от входных зажимов ИП, содержащий вход ИП-L-C1-RH-С2.
0
3
На интервале времени t-t происходит подзаряд конденсатора С2.
Таким образом, за счет установки обратных диодов D1 и D2 параллельно тиристорам V1 и V2 соответственно в плечи моста и подачи импульсов управления сначала на первый вход (Вх.упр.1) управления ИП, а затем через период - на второй вход (Вх.упр.2) управления ИП имеется только один путь для замыкания постоянной составляющей тока от входа ИП только через RH, что и вызывает наличие постоянной и переменной составляющих напряжения на нагрузке. Другими словами - на нагрузке RH появляется напряжение сложной формы (фиг. 2в), содержащее как переменную составляющую ВЧ напряжения, так и постоянную составляющую одновременно.