ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК H02M5/27 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение для питания потребителей переменного тока напряжением повышенной частоты.

Известен преобразователь трехфазного напряжения повышенной частоты с однофазным выходом, содержащий в силовой части многофазный управляемый вентильный мост, блок управления и нагрузку (SU №819908, Н 02 М 5/27, опубл. 07.04.81).

Недостатком известного преобразователя является неполная симметрия выходного напряжения, низкий входной коэффициент мощности и повышенная установленная мощность вентильного блока.

Известно устройство преобразования трехфазного переменного напряжения в однофазное, содержащее однофазный трансформатор, три пары встречно-параллельно включенных тиристора, соединенных с одним концом первичной обмотки выходного трансформатора, другой конец которой подключен к нулевому входному выводу, и систему управления (SU №1815766, МПК 5, Н 02 М 5/27, опубл. 15.05.93).

Недостатком известного устройства является наличие шести управляемых силовых ключей и сложность системы управления, включающей, в частности, три трансформатора синхронизации.

Технический результат заключается в упрощении устройства и снижении его массогабаритных показателей.

Сущность изобретения заключается в том, что в преобразователе трехфазного переменного напряжения, содержащем вентильный коммутатор и однофазный трансформатор, вентильный коммутатор включает в себя шестиплечий неуправляемый мост, к входу которого подключена трехфазная трехпроводная сеть, а выход моста подключен к двум конденсаторам, соединенным последовательно. Анодная и катодная группы моста подключены к эмиттерам силовых транзисторов, коллекторы которых объединены в общую точку и подключены к одному из зажимов первичной обмотки однофазного трансформатора, а другой зажим первичной обмотки однофазного трансформатора подключен к нулевому проводу и эмиттерам управляющих транзисторов, коллекторы которых через резисторы подключены к базам силовых транзисторов, а базы управляющих транзисторов через другие резисторы - к общей точке соединения конденсаторов.

На фиг.1 показана схема преобразователя, на фиг.2 - диаграммы фазных напряжений питающей сети.

Преобразователь состоит (фиг.1) из вентильного коммутатора, включающего неуправляемый вентильный мост, выполненный на диодах 1-6, к входу которого подключена трехфазная трехпроводная сеть А, В, С. К выходу моста подключены соединенные последовательно конденсаторы 7 и 8, а также силовые транзисторы 9 и 10. К катодной группе вентилей подключен эмиттер силового транзитора 9, а к анодной - эмиттер силового транзитора 10, коллекторы которых объединены в общую точку и подключены к зажиму М первичной обмотки однофазного трансформатора 17. Зажим N первичной обмотки однофазного трансформатора 17 подключен к нулевому проводу и эмиттерам управляющих транзисторов 11 и 12, коллекторы которых через резисторы 13 и 14 подключены к базам силовых транзисторов 9 и 10. Базы управляющих транзисторов 11 и 12 через резисторы 15 и 16 подключены к общей точке соединения конденсаторов 7 и 8. К вторичной обмотке однофазного трансформатора 17 подключена нагрузка 18.

Работа схемы происходит в соответствии с векторной диаграммой (фиг.2), на которой показаны векторы фазных напряжений U_A, U_Z, U_b, U_X, U_C, U_Y, следующие друг за другом через 60 эл. град.

Формирование переменного напряжения происходит следующим образом: под действием фазного напряжения U_A на катодах диодов 1, 3, 5 по отношению к нулевому проводу формируется положительная полуволна напряжения с частотой, равной утроенной частоте сети. Напряжение пульсаций через конденсатор 7 подается на базу управляющего транзистора 11 относительно среднего уровня. При достижении амплитудой пульсаций порога отпирания транзисторного ключа управляющий транзистор 11 и силовой транзистор 9 переходят в открытое состояние. Ток будет протекать от фазы А через диод 1, силовой транзистор 9, первичную обмотку трансформатора 17 к нулевому проводу и перемагничивает сердечник магнитопровода в направлении, противоположном предыдущему состоянию. При уменьшении амплитуды пульсаций ниже порога отпирания транзисторного ключа управляющий транзистор 11 и силовой транзистор 9 запираются.

Под действием фазного напряжения U_Z на анодах диодов 4, 6, 2 по отношению к нулевому проводу также формируется отрицательная полуволна напряжения с частотой, равной утроенной частоте сети. Напряжение пульсаций через конденсатор 8 подается на базу управляющего транзистора 12 относительно среднего уровня. При достижении амплитудой пульсаций порога отпирания транзисторного ключа управляющий транзистор 12 и силовой транзитор 10 переходят в открытое состояние. Ток течет от нулевого провода через первичную обмотку трансформатора 17, силовой транзистор 10, диод 2 к фазе С питающей сети. При этом магнитопровод перемагничивается в противоположном направлении до максимального значения магнитной индукции.

Дальнейшая работа элементов схемы осуществляется в соответствии с фиг.2 от действия соответствующего фазного напряжения в следующем порядке:

U_B: 3-9-17-N;

U_X: N-17-10-4;

U_C: 5-9-17-N;

U_Y: N-17-10-6.

Таким образом, за период питающей сети происходит перемагничивание сердечника магнитопровода через 60 эл. град, что позволяет получить на вторичной обмотке трансформатора напряжение утроенной частоты.

Поскольку предложенное устройство содержит меньшее число элементов как в силовой части, так и в системе управления, следовательно, оно является более простым и позволяет снизить массогабаритные показатели преобразователя в целом.

Использование: для питания потребителей переменного тока напряжением повышенной частоты. Технический результат заключается в упрощении устройства и снижении его массогабаритных показателей. Преобразователь трехфазного напряжения состоит из вентильного коммутатора, включающего неуправляемый вентильный мост, выполненный на шести диодах, к входу которого подключена трехфазная трехпроводная сеть. К выходу моста подключены соединенные последовательно два конденсатора, а также два силовых транзистора, причем к катодной группе вентилей подключен эмиттер одного силового транзистора, а к анодной - эмиттер другого силового транзистора, коллекторы которых объединены в общую точку и подключены к одному из зажимов первичной обмотки трансформатора. Другой зажим первичной обмотки трансформатора подключен к нулевому проводу и эмиттерам двух управляющих транзисторов, коллекторы которых через резисторы подключены к базам силовых транзисторов. Базы управляющих транзисторов через другие резисторы подключены к общей точке соединения конденсаторов. К вторичной обмотке трансформатора подключена нагрузка. 2 ил.

Преобразователь трехфазного переменного напряжения, содержащий вентильный коммутатор и однофазный трансформатор, отличающийся тем, что вентильный коммутатор включает в себя шестиплечий неуправляемый мост, к входу которого подключена трехфазная трехпроводная сеть, а выход моста подключен к двум конденсаторам, соединенным последовательно, анодная и катодная группы моста подключены к эмиттерам силовых транзисторов, коллекторы которых объединены в общую точку и подключены к одному из зажимов первичной обмотки однофазного трансформатора, а другой зажим первичной обмотки однофазного трансформатора подключен к нулевому проводу и эмиттерам управляющих транзисторов, коллекторы которых через резисторы подключены к базам силовых транзисторов, а базы управляющих транзисторов через другие резисторы - к общей точке соединения конденсаторов.