Преобразователь переменного тока в постоянный Советский патент 1983 года по МПК H02M7/155 

(5.4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕААЕИНОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ

1

Изофетение относится к электротехнике и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства, где в качестве источников постоянного тока используются трехфазные источники переменного тока с разделенными выходными фазными обмотками совместно с резонансными индуктивно-емкостными контурами и вентильно-конденсаторными вьшрямителями - умножителями напряжения.

Известно устройство для питания нагрузки, содержащее трехфазный источник переменного тока, управляемый трехфаэный двухполупериодный мостовой вьшрямитель, к выходу которого подключена нагрузка, и шесть линейных дросселей. Мостовой выпрямитель содержит три подключенные параллельно нагрузке цепочки, каждая из которых состоит на двух полупроводниковых элементов, например двух тиристоров, между анодом одного и катодом другого которых ntx;ледовательно-согласно дввяинейных дросселя, общая точка соедини ния которых подключена к соответствующему выходному выводу трехфазного источника питания

В данном устройстве завышенное количество управляемых полупроводниковых элементов, равное шести, приводит к значительному усложнению блока управления ими. Сравнительно небольшой диа-пазон регулирования напряжения на нагрузке, максимальное значение которого не превьпиает амплитуду линейного напряжения источника, ограничивает применение этого устройства в различных системах электропитания С 1 3 .

Наиболее близок к предлагаемому преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный источник переменного тока, например трансформатор, три линейных дросселя, o&vfOTKa каждого из которых отводом от части витков разделена на две секции - первую и вторую, пять конденсаторов, три из которых включены между I началом фазной обмотки трансформат ра и отводом от части витков соответствующих обмоток трех линейных дросселей, четвертый конденсатор включен между началами обмоток первого и второго линейных дросселей, два полупроводниковых элемента, например два диода, один из которых катодом подключен к концу первой фазной обмотки трансфор матора и концу обмотки первого линейного дросселя, а своим анодом подключен к концу второй фазной обмотки тран форматора и концу обмотки второго ли-1 нейного дросселя, а также блок контроля напряжения и управления, при этом конец третьей фазной обмотки трансформ тора соединен с концом обмотки третьего линейного дросселя, а на частоте источника переменного тока индуктивное сопротивление первой секции, непосредственно соединенной с соответствующей фазной обмоткой трансформатора, обмотки линейных дросселей .по абсолютной величине равно емкостному сопротивлению конденсатора, непосредственно соединенного с соответствующей секцией обмогтч линейных дросселей 2 . Однако регулирование выпрямленного напряжения на нагрузке осуществляется двумя тиристорами, что отрицательно сказывается на массе и габаритах блока управления иэ-за усложнения схемы управления тиристорами по сравнению со схемой управления одним тиристором Кроме того, известное устройство имеет недосТЕГгочный диапазон регулирования вьшрямленного напряжения на нагрузке, максимальное значение которого равно всего лишь 21/3 (где К - коэффициент трансформашга обмоток линейных дросселей; Q - добротность индуктивно-емкостного резонансного контура; амплитуда фазного напряжения на вторичных обмотках трехфазного тран форматора). Все это ухудщает энергетические показатели. Цель изобретения - улучшение энерг тических показателей. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный источник переменного тока с тремя раз деленными фазными обмотками, три линейных дросселя, обмотка каждого из к торых отводом от части витков разделе на на две секции - первую и вторую, пять конденсаторов, три из которых вкл чены между началом фазной обмотки и о водом от части витков соответствующих бмоток трех линейных дросселей, четертый конденсатор включен между началами обмоток первого и второго лиейных дросселей, два диода, один из оторых катодом подключен к концу перой фазной обмотк 1 и концу обмотки перого линейного дросселя, а своим анодом одключен к концу второй фазной обмотки и концу обмотки второго линейного дросселя, а также блок контроля напряения и управления, при этом конец третьей фазной обмотки соединен с концом обмотки третьего линейного дросселя , а на частоте источника переменного тока индуктивное сопротивление первой секции обмотки каждого линейного дросселя, непосредственно соединенной с соответствующей фазной обмоткой, по абсолютной величине равно емкостному сопротивлению конденсатора, непосредственно соединенного с соответствующей секцией обмотки упомянутых линейных дросселей, дополнительно снабжен тиристором, которыйсвоим анодом подключен через нагрузку к концу обмотки первого линейного дросселя, а катодом соединен с началом обмотки третьего линейного дросселя и анодом другого диода, катод которого подключен к началу обмотки второго линейного дросселя, при этом пятый конденсатор включен между концами обмоток второго и третьего линейных дросселей. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема преобразователя переменного тока в постоянный. Преобразователь содержит трехфазный источник переменного тока со входными выводами 1-6 трех вторичных обмоток 7-9, три контура, каждый из которых вьтолнен соответственно на одной вторичной обмотке 7 (8,9) первой секции обмотки линейг1ых дросселей 10 (11, 12) и одном конденсаторе 13 (14, 15), два диода 16 и 17, два конденсатора 18 и 19, тиристор 2О, нагрузку 21 и блок 22 контроля напряжения и управления тиристорами. Диод 16 и соединенный с его анодом конденсатор 19 образуют одну последовательную цепочку, у которой катод диода 16 подключен к выводу 1 и нагрузке 21, анод диода 16 к выводу 3, а свободная обкладка конденсатора 19 - к выводу 5 обмотки 9. Диод 17 и соединенный с его катодом конденсатор 18 образукгг другую последовательную цепочку, причем Вывод вто рой секции линейного дросселя Ю подключен к свободной обкладке конденса51тора 18, вывод второй секшш линейного дросселя 11 - к катоду диода 17, а вьшод второй секции линейного дросселя 12 - к аноду диода 17 и катоду тиристора 20, анод которого соединен с нагрузкой 21. Преобразователь переманного тока в постоянный работает следукщим образом. Каждая вторичная фазная обмотка 7 (8,9), конденсатор 13 (14,15) и первая секция линейного дросселя 1О(11,.12) образуют последоЬательные LC. -контуры, индуктивные и емкос ные сопротивления которых на частоте источника переменного тока равны по м дулю между собой, в результате чего в этих цепях имеет место резонанс напряжений, при котором мгновенные значени напряжений на индуктивных и емкостных элементах равны по величине и противоположны по фазе. При добротности конту ра порядка 20-ЗО падением напряжения на индуктивном сопротивлении рассеяния фазной обмотки 7 (8, 9) можно пренебречь и считать, что все напряжение пад ет на конденсаторе 13 (14, 15) и первой секции линейн ого дросселя 10 (11, 12), а амплитуды этих напряжений равн по модулю 01Е,ф . В результате использования трехфазного источника переменного тока, напряжения на одинаковых .элементах всех трех контуров сдвинуты 120 эл. град. При закрытом тиристоре 20 электрома1 нитные процессы, имеющие место в преобразователе, происходят следующим офазом. При использовании отвода от части витков напряжение на каждом линейном дросселе 10 (11, 12) будет равно KGlEjj,. В промежуток времени, когда , мгновенное значение суммарного напряжения, складывакяцееся из мгновенных значений напряжений на линейных дросселях 1О и 11, приложено к диоду 16 и положительно, заряжается конденсатор 18донапряжения,равного1/ЭК( по цепи: дроссель 11 - диод 16 - дроссел Ю - диод 18. В промежуток времени, в Течение которого мгновенное значение суммарного напряжения на линейных дросселях 11 и 12 приложено к диоду 17 и положитеяьно, до напряжения, равного Т/ЭК QE, о дети: дроссель 12 диод 17 - дроссель 11 - диод 19 будет заряжаться конденсатор 19. При огг ытии тиристора 2 О линейный дроссель 11 оказывается включенным встречно двум другим линейным дросселям Ю и 12-, 79 поэтому напряжение, прикладываемое к нагрузке, будет определяться суммой напряжений на конденсаторах 18 и 19 и линейных дросселях Ю -12, которая равна 2 (1 + 1)KSE ф. Ток при этом течет по цепи: тиристор 2О - дроссель 12 - конденсатор 19 - дроссель - 11 конденсатор 18 - дроссель 10 - нагрузка 21. Блок 22 осуществляет контроль напряжений на всех трех выходных обмотках 7,8 и 9 и на нагрузке 21, а также подачей импульсов на тирис 2О обеспечивает регулирование величины напряжения на нагрузке 21. Схема управления тиристором 2 О может быть вьшолнена по любой из известных схем управления.. Таким образом, преобразователь переменного тока в постоянный по срнвнению с прототипом имеет в два раза меньшее количество управляемых полупроводниковых элементов - тиристоров, что упрощает схему управления тиристором, массу и габатиры блока управления при одновременном увеличении более чем в 1,5 раза диапазона регулирования выпрямленного напряжения на нагрузке, что улучшает энергетические показатели. рмула изобретения Преобразователь переменного тока в ПОСТОЯ1ШЫЙ, содержащий трехфазный источник переменного тока с тремя разделенными фазными обмотками, три г линейных дросселя, обмотка каждого из которых отводом от части витков разделена на две секции - первую и вторую, пять конденсаторов, три из которых включены между началом фазной о& -ютки и отводся от части витков соответствующих обмоток трех линейных селей, четвертый конденсатор включен между началами обмоток первого и второго линейных дросселей, два диода, один из которых катодом подключен к концу первой фазной обмотки ,и концу обмотки первого линейного дросселя, в своим анодом подключен к концу второй фаэной обмотки и концу обмотки второго линейного дросселя, а также блок контроля напряжения и управления, при этомконец третьей фазной соединен с концом третьего линейного дросселя, а на частоте источника переменного тока индуктивное сопротивление первой секции обмотки каждого линейного

дросселя, непосредственно соединенной с соответствующей фазной о& юткой, по абсолютной величине равно емкостному сопротивлению конденсатора,непосредственно соединенного с соответствующей секцией обмотки упомянутых линейных дросселей, отличающийс я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем увеличения диапазона регулирования напряжегшя на нагрузке, он дополнительно снабжен тиристором, которой своим анодом подключен через нагрузку к концу обмотки первого линейного дросселя, а катодом

соединен с началом обмотки третьего линейного дросселя и анодом другого диода, катод которого подключен к началу обмотки второго линейного дросселя, при этом пятый конденсатор включен между концами обмоток второго и третьего линейных дросселей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2918718, кл. Н О2 М 7/12, 28.04.8О.