ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Российский патент 2008 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, для питания устройств релейной защиты и автоматики в электроэнергетике.

Известны преобразователи электроэнергии для питания устройств релейной защиты и автоматики, содержащие трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между источником энергии и его нагрузкой, вторичная обмотка через выпрямитель соединена с конденсатором и нагрузкой преобразователя. Для ограничения перенапряжений и стабилизации напряжения на нагрузке в известных устройствах используются либо промежуточный насыщающийся трансформатор тока с нелинейным резистором или конденсатором во вторичной цепи (см., например, Гельфанд Я.С. и др. Релейная защита и электроавтоматика на переменном оперативном токе. Под общ. ред. М.И.Царева. Изд. 2-е, перераб. М., Энергия, 1973, с.111-117), либо управляемый нелинейный элемент, включенный за выпрямителем (см., например, авторское свидетельство СССР 736299, Н02М 7/12, 1976 г.).

В известных устройствах феррорезонансный стабилизатор замедляет процесс нарастания напряжения на нагрузке при появлении тока в первичной цепи преобразователя, а нелинейные элементы ограничивают сверху диапазон допустимых входных токов.

Кроме того, функциональные возможности известных преобразователей ограничены - они не могут обеспечить питание своей нагрузки, например при холостом ходе источника энергии.

Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя и расширение диапазона допустимых входных токов.

Эта цель достигается тем, что в преобразователь электроэнергии, содержащий трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между источником энергии и его нагрузкой, а вторичная обмотка через выпрямитель соединена с конденсатором и нагрузкой преобразователя, введены два тиристора, которые подключены встречно-параллельно к вторичной обмотке трансформатора тока, а управляющий электрод каждого из них соединен с анодом через включенные последовательно диод и стабилитрон.

Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя вторичная обмотка трансформатора тока соединена с источником энергии через последовательно включенные конденсатор и резистор.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены источник энергии 1 и его нагрузка 2, трансформатор тока 3, тиристоры 4 и 5, диоды 6 и 7, стабилитроны 8 и 9, выпрямитель 10, конденсатор 11, нагрузка 12 преобразователя электроэнергии, конденсатор 13 и резистор 14.

Преобразователь электроэнергии работает следующим образом.

В исходном состоянии преобразователя (фиг.1) (нагрузка 2 источника энергии 1 отключена и ток в первичной цепи отсутствует) конденсатор 11 разряжен и напряжение на нагрузке преобразователя равно нулю. При появлении тока в первичной цепи трансформатора тока 3 весь его вторичный ток протекает через выпрямитель 10, конденсатор 11 и нагрузку 12. Нарастание напряжения на нагрузке определяется только величиной тока и постоянной времени цепи конденсатор 11 - нагрузка 12 и поэтому происходит быстрее, чем в известных преобразователях с феррорезонансным стабилизатором напряжения.

Когда напряжение на конденсаторе 11 и, следовательно, на входе выпрямителя 10 достигнет величины напряжения стабилизации одного из стабилитронов 8 или 9, вторичный ток трансформатора тока 3 направляется через управляющий электрод тиристора 4 или 5, открывает тиристор и затем замыкается через открытый тиристор до момента своего перехода через нулевое значение.

В следующий полупериод вторичного тока происходит подзаряд конденсатора 11 до напряжения стабилизации другого стабилитрона и открывается другой тиристор.

При открывании тиристоров напряжение на вторичной обмотке трансформатора тока снижается до напряжения, которое существенно ниже напряжения на нелинейных элементах в известных преобразователях. Поэтому и мощность, выделяющаяся во вторичных цепях предложенного преобразователя, существенно ниже мощности, выделяющейся на нелинейных элементах в известных преобразователях, и, следовательно, допустимый диапазон его входных токов может быть расширен.

Схема преобразователя электроэнергии, который может обеспечить питание своей нагрузки при отсутствии тока в первичной цепи трансформатора тока, показана на фиг.2.

Заряд конденсатора 11 и питание нагрузки 12 осуществляется в этом режиме током конденсатора 13 непосредственно от источника энергии 1, минуя его нагрузку 2. Процессы, протекающие во вторичных цепях преобразователя, аналогичны описанным выше. Резистор 14 ограничивает броски тока через конденсатор 13 и, следовательно, через тиристоры при резком изменении напряжения источника энергии 1, например при коротком замыкании в его цепи.

Преобразователь электроэнергии содержит трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между источником питания и его нагрузкой, а вторичная обмотка через выпрямитель соединена с конденсатором и нагрузкой преобразователя. Для достижения технического результата - повышения быстродействия и расширения диапазона допустимых входных токов преобразователя, в него введены два тиристора, которые подключены встречно-параллельно к вторичной обмотке трансформатора тока. Управляющий электрод каждого из тиристоров соединен с анодом через включенные последовательно диод и стабилитрон. Кроме того, для расширения функциональных возможностей преобразователя вторичная обмотка трансформатора тока соединена с источником энергии через включенные последовательно конденсатор и резистор. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Преобразователь электроэнергии, содержащий трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между источником энергии и его нагрузкой, а вторичная обмотка через выпрямитель соединена с конденсатором и нагрузкой преобразователя, отличающийся тем, что в него введены два тиристора, которые подключены встречно-параллельно к вторичной обмотке трансформатора тока, а управляющий электрод каждого из них соединен с анодом через включенные последовательно диод и стабилитрон.2. Преобразователь электроэнергии по п.1, отличающийся тем, что вторичная обмотка трансформатора тока соединена с источником энергии через последовательно включенные конденсатор и резистор.