ОДНОФАЗНЫЙ ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ Российский патент 2020 года по МПК H02M7/06 

Изобретение относится к области электротехники, в частности преобразовательной техники, и может быть использовано при проектировании вторичных источников электропитания различного назначения.

Известны и широко применяются всего две схемы однофазных выпрямителей - мостовая и двухполупериодная со средней точкой [1-4].

Мостовой выпрямитель имеет низкий коэффициент превышения расчетной мощности трансформатора (k_пр=1,11), однако при низком выходном напряжении у него неприемлемо низкий КПД и большие объем и масса диодов с теплоотводящими радиаторами, вследствие того, что в нем последовательно с нагрузкой включены два диода.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой имеет более высокий КПД и вдвое меньшие объем и массу диодов с теплоотводящими радиаторами, т.к. в нем последовательно с нагрузкой включен один диод. Существенным недостатком двухполупериодного выпрямителя является высокий коэффициент превышения расчетной мощности трансформатора (k_пр=1,34), его значительно большие объем и масса, чем у мостового выпрямителя.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, описанный в [1, 2], является наиболее близким к предлагаемому устройству техническим решением, которое принято за прототип. Недостатком этого выпрямителя является большая габаритная мощность трансформатора и, следовательно, большие объем и масса.

В предлагаемом устройстве решается задача уменьшения амплитуды импульсов тока, протекающего через диоды и обмотки трансформатора, что обеспечивает уменьшение потерь мощности в диодах, повышение КПД выпрямителя и уменьшение габаритной мощности трансформатора (k_пр<1,20). Вследствие этого предлагаемый выпрямитель имеет меньшие объем и массу трансформатора и комплекта диодов с теплоотводящими радиаторами. Для достижения технического результата в однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, содержащий трансформатор, два прямых диода и первый дроссель фильтра, введены второй дроссель фильтра и два обратных диода, каждый прямой диод подключен к нагрузке через собственный дроссель фильтра, а каждый обратный диод включен между катодом прямого диода и средней точкой выпрямителя.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой. Выпрямитель содержит трансформатор 1 с первичной и вторичной обмоткой, состоящей из двух полуобмоток 2, 3, два прямых диода 4, 5, два обратных диода 6, 7 и два дросселя фильтра 8, 9. Аноды прямых диодов 4, 5 подключены к свободным выводам полуобмоток 2, 3 вторичной обмотки трансформатора 1. В катодную цепь каждого из прямых диодов 4, 5 включен собственный дроссель фильтра 8, 9, другие выводы дросселей фильтра подключены к нагрузке 10. Катод каждого обратного диода 6, 7 соединен с катодом одного из прямых диодов 4, 5, а аноды обратных диодов 6, 7 подключены к средней точке выпрямителя.

Устройство работает следующим образом.

В течение положительного полупериода питающего напряжения на соответствующей полу обмотке 2 (3) трансформатора 1 прямой диод 4 (5) включен и проводит ток, а обратный диод 6 (7) - закрыт. При отрицательном полупериоде напряжения на каждой полуобмотке 2 (3) прямой диод 4 (5) закрыт, а обратный диод 6 (7) включен и проводит ток. Вследсвие этого ток нагрузки в течение каждого полуперида питающего напряжения складывается из двух составляющих - основной и дополнительной. Основная составляющая обусловлена положительным напряжением на соответствующей вторичной полу обмотке 2 (3) трансформатора 1 в течение текущего полупериода и протекает через прямой диод 4 (5) и дроссель фильтра 8 (9). Дополнительная составляющая тока нагрузки обусловлена электромагнитной энергией, запасенной в дросселе фильтра 8 (9) в течение предыдущего полупериода, и протекает через обратный диод 6 (7) и дроссель фильтра 8 (9). Значения указанных составляющих тока нагрузки, а также тока вторичных полуобмоток 2 (3) и первичной обмотки и, следовательно, коэффициента превышения габаритной мощности трансфоорматора k_пр, зависят от индуктивности дросселей фильтра. Анализ показывает, что описанный выпрямитель при индуктивности дросселей фильтра, обеспечивающей непрерывность тока, протекающего через их обмотки в течение всего периода питающего напряжения, имеет коэффициент превышения габаритной мощности трансформатора не более 1,20.

Новым в предполагаемом изобретении является введение в известный однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой второго дросселя фильтра и двух обратных диодов.

На основании изложенного может быть сделан вывод, что предлагаемое устройство позволяет получить положительный технический эффект.

Изобретение является новым, т.к. при анализе доступных источников информации не выявлено аналогов с подобной совокупностью существенных признаков.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Полупроводниковые выпрямители. Под ред. Ф.И. Ковалева и Т.П. Мостковой. - М: Энергия, 1967. - с. 69-79.

2. Розанов Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники. - М.: Энергия, 1979. - с. 53-62.

3. Источники вторичного электропитания / С.С. Букреев, В.А. Головацкий, Г.Н. Гулякович и др. Под ред. Ю.И. Конева. - М.: Радио и связь, 1983. - 280 с.

4. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др.: Под ред. Г.С. Найвельта. - М.: Радио и связь, 1986. - с. 136-143.

Изобретение относится к области электротехники, в частности преобразовательной техники, и может быть использовано при проектировании вторичных источников электропитания электрической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначения. Технический результат - снижение объема и массы, повышение КПД однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой за счет снижения амплитуды импульсов тока, протекающего через диоды, обмотки трансформатора и дросселей фильтра и повышение вследствие этого коэффициента использования трансформатора по мощности. Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, содержащий трансформатор с вторичной обмоткой, состоящей их двух полуобмоток, два прямых диода, два обратных диода и два дросселя фильтра, аноды прямых диодов подключены к свободным выводам полуобмоток вторичной обмотки трансформатора, катоды прямых диодов подключены к нагрузке через собственный дроссель фильтра, катоды обратных диодов связаны с катодами прямых диодов, а аноды обратных диодов подключены к средней точке выпрямителя. 1 ил.

Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, содержащий трансформатор с вторичной обмоткой, состоящей из двух полуобмоток, два прямых диода и дроссель фильтра, аноды прямых диодов подключены к свободным выводам полуобмоток вторичной обмотки трансформатора, отличающийся тем, что в него введены второй дроссель фильтра и два обратных диода, катод каждого из прямых диодов подключен к нагрузке через собственный дроссель фильтра, катод каждого обратного диода соединен с катодом одного из прямых диодов, а аноды обратных диодов подключены к средней точке выпрямителя.