КОРРЕКТОР КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в устройствах питания светодиодных светильников и светодиодных ламп.
В настоящее время происходит бурное развитие нового направления техники, связанное с применением полупроводниковых светодиодов (СД) в освещении. При этом важно использовать традиционные электрические сети (переменное напряжение 220 В) и традиционные формы ламп и светильников. Как следствие, наряду с постоянным совершенствованием СД ведутся разработки вторичных источников питания [1-6]. Основной целью этих разработок является повышение энергоэффективности светодиодных ламп и систем (повышение коэффициента мощности), снижение пульсаций выходного напряжения, фильтрация гармоник и т.п.
Известен корректор коэффициента мощности (ККМ) [1], питаемый от сети переменного напряжения, содержащий дроссель, три конденсатора и двухполупериодный диодный выпрямитель, имеющий два входных вывода, положительный и отрицательный выходные выводы. Дроссель одним выводом подключен к первому входному выводу диодного выпрямителя, другой вывод дросселя и второй входной вывод диодного выпрямителя являются входом ККМ и подключены к электрической сети. Один вывод первого конденсатора подключен к положительному выходному выводу диодного выпрямителя, другой вывод первого конденсатора соединен с вторым входным выводом диодного выпрямителя. Один вывод второго конденсатора так же подключен ко второму входному выводу диодного выпрямителя, а другой вывод - к отрицательному выходному выводу диодного выпрямителя. Выводы третьего конденсатора подключены к положительному и отрицательному выходным выводам диодного выпрямителя и являются выходом корректора коэффициента мощности.
Недостатком устройства является изменение напряжения на выходе при варьировании мощности в нагрузке.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является корректор коэффициента мощности [2], содержащий диодный выпрямитель, три последовательно согласно включенных диода, первый и второй конденсаторы. Катод первого диода соединен с положительным, а анод третьего - с отрицательным выводами диодного выпрямителя. Первый конденсатор одним выводом подключен к положительному выводу диодного выпрямителя, а другим выводом соединен с узлом соединения анода второго и катода третьего диодов. Второй конденсатор одним выводом соединен с узлом соединения анода первого и катода второго диодов, а другим выводом подключен к отрицательному выводу диодного выпрямителя. Положительный и отрицательный выводы выпрямителя являются выходом корректора и предназначены для подключения нагрузки.
Недостатком устройства-прототипа является большое значение пульсаций выходного напряжения.
Задача, на достижение которой направлено предлагаемое решение, - уменьшение пульсации выходного напряжения.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в ККМ, содержащем диодный выпрямитель, входными выводами подключенный к электрической сети переменного тока, а выходные выводы которого являются выходными выводами заявляемого устройства, диод и конденсатор, одним выводом подключенный к катоду диода, а другим выводом соединенный с отрицательным выводом диодного выпрямителя, введен динистор (неуправлямый тиристор). При этом динистор анодом подключен к узлу соединения катода диода и вывода конденсатора, а катодом подключен к положительному выводу диодного выпрямителя, а диод анодом подключен к положительному выводу диодного выпрямителя.
Функциональная схема устройства приведена на фиг. 1, на которой обозначено: 1 - диодный выпрямитель; 2 - диод; 3 - конденсатор; 4 - динистор, 5 - сопротивление нагрузки.
На фиг. 2 приведены эпюры напряжения на выходе заявляемого устройства. Т -период переменного напряжения электрической сети.
1
2
2
2
Устройство, изображенное на фиг. 1, работает следующим образом. На интервале времени от t до t конденсатор 3 через открытый диод 2 заряжается, напряжение на нем растет в соотвествии с напряжением питающей сети. При переходе мгновенного значения выпрямленного напряжения максимального значения (t на фиг. 2) диод 2 запирается, на конденсаторе 3 сохраняется напряжение, равное максимальному значению выпрямленного напряжения в момент времени t. Нагрузка 5 питается напряжением с выхода диодного выпрямителя.
3
1
Последующее уменьшение мгновенного напряжения на положительном выводе диодного выпрямителя приводит к увеличению разности потенциалов на выводах динистора 4. При достижении ее значения напряжения открывания динистора (ΔU на фиг. 2) в момент времени t динистор открывается и конденсатор 3 оказывается подключенным к нагрузке. Диодный выпрямитель закрывается и нагрузка 5 питается от конденсатора 3, разряжая его. Напряжение на конденсаторе 3 уменьшается. Это процесс продолжается до момента превышения мгновенного значения напряжения на положительном выводе диодного выпрямителя остаточной разности потенциалов конденсатора 3 (момент времени t+T/2 на фиг. 2). Затем описанный процесс периодически повторяется.
Введение в схему ККМ нового элемента (динистора) и новых межэлементных связей демонстрирует новизну заявляемого технического решения.
Экспериментальные исследования устройства, выполненного по схеме, представленной на фиг. 1, с использованием диодного выпрямителя типа D4S; диода RSFGL; конденсатора 4,7 мкф 400 В; динистора К1182КП1БП, сопротивления нагрузки 910 кОм показали, что отношение максимального к минимальному мгновенному значению напряжения на нагрузке заявляемого устройства составило 1,11 что на 90% меньше этого показателя для прототипа (2,1). При этом коэффициент мощности равен 0,73 Т.е., положительный эффект нового технического решения доказан экспериментально.
Дополнительным преимуществом заявляемого устройства является возможность дополнительного уменьшения отношения максимального к минимальному напряжению на нагрузке выбором динистора с меньшим значением напряжения открывания.
Источники информации, использованные при составлении описания полезной модели:
1. Твердов И. Пассивные корректоры коэффициента мощности для однофазных и трехфазных модулей питания // Компоненты и технологии, 2009. - №4. - С. 94-97.
2. Короткое С.М., Лукин А.В. Источники питания для светодиодного освещения // Практическая силовая электроника, 2012. - №2(46). - С. 3-9. (прототип).
3. Устройство коррекции коэффициента мощности. Патент РФ 2602415 от 11.12.2006. МПК Н02М 1/12 (2006.01), Н02М 3/335 (2006.01) // Твердов И.В., Филатьев А.И., Затулов С.Л.
4. Махлин А. Особенности проектирования блока питания для светодиодных ламп // Полупроводниковая светотехника. - 2011. - №1. - С. 30-33.
5. Импульсный источник питания для светодиодной лампы. Патент РФ 164707 от 29.03.2016. H01L 33/00 (2010.01), Н05В 37/02 (2006.01) // Иванов А.В. и др.
6. Схема подключения светодиодного светового прибора в сеть переменного тока. Патент РФ 2602415 от 23.06.2015. МПК Н05В 37/02 (2006.01) // Туев В.И. и др.