Ladegerät an einem Thyristor-Wechselrichter. Schema, Beschreibung

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Ladegerät an einem Thyristor-Wechselrichter. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Hochfrequenz-Thyristoren, die bisher in TV-Scannern eingesetzt wurden, können auch erfolgreich in Thyristor-Wechselrichtern eingesetzt werden. Der Thyristor funktioniert wie ein Schalter und hat zwei stabile Zustände: offen (leitend) und geschlossen. Zum Öffnen des Thyristors wird eine (im Verhältnis zur Kathode) positive Spannung (ein kurzer Impuls genügt) an die Steuerelektrode (CE) angelegt, die dafür sorgt, dass im CE-Kreis ein Entriegelungsstrom fließt. In diesem Fall muss der Strom durch den Thyristor den Haltestrom überschreiten, da der Thyristor sonst nach Wegnahme der Steuerspannung wieder in den geschlossenen Zustand zurückkehrt.

Übersteigt der Strom den Haltestrom, bleibt der Thyristor auch nach dem Abschalten des UE geöffnet. Es kann nur geschlossen werden, indem der Strom unter den Haltestrom reduziert wird.

Bei hohen Anstiegsgeschwindigkeiten der Durchlassspannung kann der Thyristor auch ohne Steuersignal in den offenen Zustand übergehen. Um die Anstiegsgeschwindigkeit der Anodenspannung zu reduzieren, werden zusätzliche RC-Glieder eingesetzt. In dem vorgeschlagenen Ladegerät, das nach der Hochfrequenz-Wechselrichterschaltung aufgebaut ist, wird der Thyristor KU221A als Schaltelement verwendet.

Der Ladekreis besteht aus:

Generator am analogen Timer DA1;
ein Emitterfolger am Transistor VT1, der den Ausgangswiderstand des Timers an den Steuereingang des Thyristors VS1 anpasst;
Thyristorwechselrichter VS1 mit Schaltkreisen;
Leistungsgleichrichterbrücke des VD10-Wechselrichters;
transformatorloses Netzteil mit Ballastkondensator C11-VD9-C5;
Spannungsstabilisator DA2-VD3;
Gleichrichter und Ausgangskreisfilter VD8-С8-L-1;
Ausgangsspannungsstabilisierungsschaltungen VU1-VD5-R9-R10;
Temperatursensor RT1.

(zum Vergrößern klicken)

Der Generator mit einstellbarem Tastverhältnis basiert auf dem integrierten Timer DA1. Um die Schaltung im Selbstoszillatormodus zu betreiben, werden die Pins 6 und 2 miteinander verbunden und mit dem Kondensator C1 verbunden.

Die Ladung des Kondensators C1 erfolgt über den Stromkreis R1-VD1-R2-C1, die Entladung über den Stromkreis DA1 (Pin 7) - R3-VD2-R2-C1. Die Ladezeit kann durch die Näherungsformel t1=0,639(R1+R2)C1, Entladezeit - t2=0,639(R2+R3)C1 bestimmt werden.

Während der Kondensator C1 aufgeladen wird (auf eine Spannung von 2/3 Upit), ist Ausgang 3 DA1 hoch, dann schaltet der interne Trigger der Mikroschaltung und Ausgang 3 ist niedrig. Der offene interne Transistor der Mikroschaltung entlädt den Kondensator C1 (auf eine Spannung von 1/3 Upit) und der Ladezyklus beginnt von neuem. Dadurch erzeugt der Ausgang des Timers eine kontinuierliche Folge von Rechteckimpulsen, die über den Widerstand R4 dem Eingang des Emitterfolgers VT1 zugeführt werden. Von seiner Last R7 gelangen Impulse (gleicher Polarität) zur Steuerelektrode des Thyristors VS1 und öffnen diesen. Der Thyristor wird durch eine Parallelkette R11-C6-VD7 überbrückt, wodurch die Einschaltzeit verlängert werden kann.

Der Thyristor schließt, wenn kein Steuerstrom vorhanden ist. Wenn die Spannung am Widerstand R13 in seinem Anodenkreis abfällt, wird der Kondensator C9 entladen, um den Strom in die Wicklung des Transformators T1 einzuspeisen, und der Strom VS1 wird kleiner als der Haltestrom. Um die Wirkung des Steuerstroms zu reduzieren, wird über den Widerstand R1 im Kathodenkreis eine kleine negative Spannung an die Steuerelektrode VS8 angelegt. Die Zenerdiode VD4 begrenzt den Sperrspannungsimpuls.

Die Netzstromversorgung des Wechselrichters erfolgt über die VD10-Diodenbrücke. Der Kondensator C10 bereitet die Betriebsspannung des Wechselrichters vor und filtert mögliche Störungen aus dem Betrieb des Thyristors VS1. Die Energierückgewinnungsschaltung der Umkehrimpulswicklung des Transformators T1 erfolgt über die Kette VD6-R12-C7. Schutz- und Schaltelemente sind an der Sicherung FU1 und dem Netzwerkschalter SA1 angebracht.

Die Stabilisierung der Ausgangsspannung erfolgt über eine Rückkopplungsschaltung über den Optokoppler VU1 zum Steuereingang (Pin 5) DA1. Wenn die Lastspannung ansteigt (z. B. aufgrund einer Erhöhung ihres Widerstands), schaltet sich die LED ein und der Fototransistor des Optokopplers öffnet. Die Öffnungsschwelle VU1 wird vom Regler R10 eingestellt. Der geöffnete Fototransistor überbrückt den Steuereingang DA5 über den Widerstand R1, wodurch die Dauer der Ausgangsimpulse der Mikroschaltung verkürzt wird (ohne die Dauer der Pausen zu ändern), der Thyristor öffnet für kürzere Zeit und die Lastspannung sinkt. Bei sinkender Lastspannung laufen diese Vorgänge umgekehrt ab. Der Temperatursensor RT1 im Rückkopplungskreis ermöglicht es, mit steigender Temperatur des Thyristor-VS1-Kühlers die Leistung in der Last zu reduzieren.

Der Timer-Chip und der Emitterfolger werden vom analogen DA2-Stabilisator mit Strom versorgt. Die Diodenbrücke VD9 ist über den Ballastkondensator C11 mit der Stromversorgung verbunden, die reduzierte Spannung wird nach Glättung durch den Kondensator C5 an DA2 angelegt.

Die im Thyristor-Wechselrichter verwendeten Funkkomponenten können durch ähnliche, in der Tabelle angegebene, ersetzt werden. Der Leistungsimpulstransformator im Stromkreis wird basierend auf der Betriebsfrequenz des Wechselrichters und der Lastleistung ausgewählt. Seine Gesamtleistung sollte die Lastleistung (unter Berücksichtigung von Verlusten) leicht übersteigen. Es ist ziemlich schwierig, einen selbstgebauten Transformator auf einem guten Niveau herzustellen; es ist einfacher, einen fertigen zu wählen. Gut geeignet sind Impulstransformatoren aus Computernetzteilen. Zur Analyse wurde einer der vorhandenen Transformatoren zerlegt. Es stellte sich heraus, dass seine Primärwicklung 42 Windungen aus 0,63 mm dickem PEL-Draht enthielt, der in zwei Lagen verlegt war. Die Niederspannungswicklung besteht aus 2 Drähten 00,8 mm und enthält 6+6 Windungen (mit Mittelanschluss). Dieses Gerät kann auch Transformatoren von Netzteilen für importierte Fernseher verwenden.

Aufstellen. Nach dem Zusammenbau der Schaltung werden die Stromkreise gründlich auf Kurzschlüsse überprüft. Anstelle der Sicherung FU1 wird vorübergehend eine Glühlampe mit 220 V und 100 W eingeschaltet und Netzspannung zugeführt. Leuchtet das Licht nahezu mit voller Helligkeit, liegt ein Fehler im Stromkreis vor. Wenn die Glühbirne mit schwacher Glühlampe leuchtet, können Sie anstelle der Last eine 12 V, 50 W Autoglühbirne an den Ausgang anschließen. Das Leuchten des Lichts zeigt an, dass der Stromkreis ordnungsgemäß funktioniert.

Durch die Anpassung des Tastverhältnisses R2 und des Rückkopplungswerts R10 erreichen wir die höchste Helligkeit der Glühbirne im Sekundärkreis (mit Steuerung der Ausgangsspannung). Nach der Anpassung des Stromkreises wird die Sicherung eingesetzt. Nach kurzer Zeit wird das Gerät ausgeschaltet und die Temperatur der Funkelemente überwacht. Erhöhen Sie im Falle einer Überhitzung die Größe der Heizkörper oder installieren Sie einen zusätzlichen Lüfter vom Computer

Beim Laden wird an die Ausgangsklemmen eine 4-Volt-Autobatterie mit einer Kapazität von 2...12 A-Stunde in entsprechender Polarität mit einem Kabel mit einem Querschnitt von mindestens 10 mm100 angeschlossen. Der Ladestromregler R2 stellt mit dem Amperemeter den Strom auf 0,02 C ein (C ist die Batteriekapazität). Die Ladezeit beträgt 5...6 Stunden.

Autoren: V. Konovalov, A. Vanteev, Kreativlabor „Automatisierung und Telemechanik“, Irkutsk-Zentrum „Energiesparende Technologien“, Irkutsk

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