163578. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés hálózati transzformátor nélküli egyenirányításhoz a hálózattól galvanikusan elválasztott egyenfeszültség előállítására

163578 3 4 szerinti egyenirányító és a terhelés közé beiktatott ismert szűrő fokozattal. A tranzisztorokkal felépített berendezések, műszerek, készülékek kis- és nagyteljesítményű fokozatai nagy kollektor-emitter feszültségű tranzisztorok felhasználása mellett működhetnek a találmány szerinti egyenirányító által előállított, a hálózattól galvanikusan ^elválasztott 200-300 V-os tápfeszültséggel, illetőleg nagyobb, az elemek által meghatározott feszültséggel. Nagyteljesítményű csöves berendezéseknél, pl.; adóberendezéseknél a találmány szerinti egyenirányító biztosíthatja az üzemi és tartalék főegyenirányító anódtranszformátora nélkül a nagyfeszültségű hálózattól galvanikusan elválasztott üzemi és tartalék anódtápfeszültséget. A teljesítmény-átalakítás hatásfokának javítása, valamint a méret- és a súlycsökkentés — nagyobb teljesítményeknél egyre fokozottabb mértékben — indokolja a hálózati transzformátoroknak berendezésekből, készülékekből, műszerekből történő kiküszöbölését. Célunk, hogy a találmány szerinti megoldással a berendezést galvanikusan elválasszuk a hálózattól, lehetővé tegyük a technika mai állása mellett a lehető legnagyobb hatásfokkal történő teljesítmény-átalakítást. Emellett lehetővé tesszük nagymennyiségű rézmegtakarítást és a felhasznált szilícium félvezető eszközök egyre csökkenő ára mellett a hálózati transzformátort használó egyenirányítóval szemben gazdaságosabb kialakítást tudunk biztosítani. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés hálózati transzformátor nélküli egyenirányításhoz, a hálózattól galvanikusan elválasztott egyenfeszültség előállítására és az jellemzi, hogy a hálózat két ágában egymással sorbakapcsolt elektronikus kapcsolóelempárja, azok közös csatlakozási pontjaira kapcsolódó tároló eleme, valamint legalább az egyik kapcsolóelemnek a hálózattal fázis-merev kapcsolatban levő vezérlőegysége van. Az egyenirányító kivitele aszerint változik, hogy a hálózati váltakozó feszültség egy- vagy többfázisú és hogy egyutas vagy kétutas az egyenirányítás. A vezérlőegység kivitele az előbbieken kívül attól is függ, hogy állandó nagyságú, vagy pedig folyamatosan változtatható egyenfeszültségre van szükség. További kiviteli alakoknál az elektronikus kapcsolók kis teljesítményeknél nagy kollektor-emitter feszültségű szilícium tranzisztorok, közép- és nagyteljesítményeknél pedig kioltható tirisztorok. A találmány szerinti galvanikus elválasztást biztosító hálózati transzformátor nélküli egyenirányító kapcsolás néhány példakénti kiviteli alakját egyfázisú hálózati váltakozó feszültséghez, egy- és kétutas egyenirányítás esetére a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajz tartalmazza az egyes kiviteli alakokhoz tartozó elvileg felvázolható működés-idő diagrammokat is. Az 1. ábra a találmány szerinti galvanikus elválasztást biztosító egyfázisú egyutas egyenirányító elvi felépítését szemlélteti. Az egyfázisú váltakozó feszültségű hálózat az 1-2 bemeneti pontokon csatlakozik. Az egyenirányítást a mindkét ágba szimmetrikusan elhelyezett Dl és D2 dióda végzi. A 3 és. 4 kimeneti pontokon megjelenő egyenfeszültség a teljes periódus idő alatt galvanikusan el van választva a hálózattól, mert amikor a Dl és D2 dióda vezet és töltődik a Cp pufferkondenzátor, az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsoló nem vezető állapotban van, amikor pedig már a Dl és D2 dióda automatikusan nem vezető állapotba került a Cp pufferkondenzátor feltöltődése miatt, akkor az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsoló vezet. A 2. ábra a találmány szerint galvanikus elválasztást biztosító egyfázisú egyutas egyenirányító elvileg felvázolható működés-idő diagrammja. Az ábrán az az állapot van rögzítve, amikor a hálózatra kapcsolás a t=0 időpillanatban történik és ekkor kezdődik a hálózati váltakozó feszültség pozitív félperiódusa (2/a ábra). Az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsoló ekkor nem vezető állapotban van (2/b ábra). A Dl és D2 dióda viszont vezet (2/d ábra) és töltődik a Cp pufferkondenzátor (2/c ábra). A TI időpillanatra a Cp pufferkondenzátor az Uh hálózati váltakozó feszültség csúcsértékére töltődik fel, ezután a hálózati váltakozó feszültség pillanatnyi értéke csökkenni kezd, a Dl és D2 dióda lezár (2/d ábra). A Cp pufferkondenzátor UCP feszültsége mindaddig, amíg az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsoló nem vezet, állandó marad (2/c ábra). A T2 időpillanatban a hálózati váltakozó feszültség negatív félperiódusa kezdődik (2/a ábra), a Dl és D2 dióda egyre nagyobb zárófeszültséget kap. A T3 időpillanatban a vezérlőegység vezető állapotba hozza az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsolókat (2/b ábra), az RT terhelő ellenállás és a vele párhuzamosan kapcsolt CT tároló kondenzátor rákapcsolódik a feltöltött Cp pufferkondenzátorra. A CT tároló kondenzátor töltődik (2/c ábra), miközben a Cp pufferkondenzátor kezd kisülni (2/c ábra). A T4 időpillanatra a CT tároló kondenzátor feszültsége eléri Cp pufferkondenzátor csökkenő feszültségét, töltődése befejeződik és a két kondenzátor együttesen sül ki az RT terhelő ellenálláson keresztül. A T5 időpillanatban a Dl és D2 diódák záró irányú feszültsége eléri maximális értékét. Az egy diódára jutó zárófeszültség ekkor a hálózati váltakozó feszültség csúcsértékével egyenlő. Ezután a Dl és D2 diódák zárófeszültsége csökkenni kezd. A T6 időpillanatban a vezérlőegység nem-vezető állapotba hozza az Ekl és Ek2 elektronikus kapcsolót (2/b ábra), az RT terhelő ellenállás és a CT tároló kondenzátor leválasztódik a Cp pufferkondenzátorról. Az RT terhelő ellenállásnak most csak a CT tároló kondenzátor szolgáltatja az energiát, így a kisebb időállandóval kezd tovább kisülni (2/e ábra). A T7 időpillanatban a hálózati váltakozó feszültségnek ismét a pozitív félperiódusa kezdődik. A T6 időpillanattól a T8 időpontig a Cp pufferkondenzátor feszültsége nem változik, a T8 időpillanatban a hálózati váltakozó feszültség pillanatnyi értéke eléri ezt a feszültséget, a Dl és D2 dióda záróirányú előfeszítése megszűnik és mindkét dióda vezetni kezd (2/d ábra). A Cp pufferkondenzátor ismét töltődik (2/c ábra) és a T9 időpillanatban a feszültsége eléri a hálózati váltakozó feszültség csúcsértékét, emiatt a Dl és D2 dióda ismét lezár (2/d ábra), a hálózati váltakozó feszültség pillanatnyi értéke csökkenni kezd, emiatt a Dl és D2 dióda egyre nagyobb záróirányú előfeszítést kap. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2