Трехфазный выпрямитель с умножением напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M7/10 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования переменного тока в постоянный с одновременным увеличением его выходного напряжения и стабилизацией мощности, передаваемой в нагрузку за счет падающей внешней выходной характеристики выпрямителя.

Известен выпрямитель трехфазного тока с утроением напряжения, содержащий три вентиля-диода и три конденсатора, один из которых играет роль фильтра низких частот и включен между выходными клет«1мами выпрямителя t 1

Однако этот выпрямитель, утраивающий напряхсение на выходе, требует использования трех вентилей и трех конденсаторов, два из которых перезаряжаются, что исключает возможность использования в схеме электролитических конденсаторов,в результате чего его технлко-эконсяугические показатели (габариты, масса и стоимость) являются завышенными.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является трехфазный выпрямитель с умножением напряжения, имеющий три входных вывода для подключения трехфазного источника

переменного тока (ИГТ) и полохсительный и- отрицательный выходные выводы для подключения сопротивления наг- рузки и содержащий токоограничивающий линейный дроссель, два конденсатора и два диода, один из которых своим анодом подключен к отрицательному, другой катодом - к положительному выходному выводам, в анодом - к перво10му входному выводу и одной обкладке конденсатора фильтра низких частот, причем один вывод обмотки токоограничивакяцего линейного дросселя подключен ко второму входному выводу

15 2.

В ЭТОМ выпрямителе два конденсатора фильтра низких частот заряжаются, а затем подзаряжаются (на частоте источника) через дроссель фильт20ра. Такая передача энергии ИПТ в нагрузку характеризуется сравнительно высоким КПД и производится при напряжении на нагрузке, в 2-46 раза поевьвиающем амплитуду линейного (в

2 4.24 фазного) напряжения источника переменного тока, однако недостатком этого выпрямителя с умножением нап-г ряжейня является опасность перепсхпю ; совки обоих его конденсаторов, что

30 исключает возможность использования

в устройстве электролитических конденсаторов, обладающих малыми массой и габаритами, а это, в свою очередь, ухудшает технико-экономические показатели выпрямителя в целом.

Целью изобретения является улучшение технико-экономических показателей трехфазного выпрямителя с умножением напряжения (уменьшение массы и стоимости вьтрямителя за счет использования полярного электролитического конденсатора в качестве фильтра низких частот более дорогого и имеющего большую массу неполярного в базовом объекте) путем устранения возможности переполюсовки кон денсатора фильтра низких частот. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном выпрямителе с умножением напряжения, имеющем тр выходных вывода для подключения Tpex фазного источника переменного тока и положительный и отрицательный выходные выводы для подключения сопротивления нагрузки и содержащем токоограничивающий линейный дроссель,пер вый и второй конденсаторы и два диода, один из которых своим анодом под{тлючен к отрицательному, другой катодом - к положительному выходному вьшодам, а анодом - к первому входному выводу и одной обкладке первого конденсатора, причем один вывод обмотки токоограни чивающего линейного дросселя подключен к второму входному выводу, друга обкладка первогр конденсатора соедйнена с отрицательным выходным выводо другой вывод обмотки указанного дрос селя соединен со свободным катодом диода, а второй конденсатор включен между третьим входным и отрицательным выходным выводами. I На фиг.1 представлена принципигшьная электрическая схема неуправляемог трехфазного выпрямителя с умножением напряжения; на фиг.2 - ее управляемый вариант. Предлагаемый .выпрямитель содержит три входных вывода 1, 2 и 3 для подключения ИПТ, положительный 4 и отрицательный 3 выходные выводы для подключения сопротивления нагрузки 6,два диода 7 и 8, два конденсатора 9 и 10 и токоограничивакндий линейный дроссель 11, один вывод обмотки которого подкгаочен ко входному выводу 2, а другой - к катоду вентиля-диода 7,анод которого соединен с отрицательным выходным выводом 5 непосредственно и через конденсатор 10 - с входным выводом 3 для подключения ИПТ Кроме того) диод 8 включен в прямом направлении между входным выводом 1 и положительным выходным выводом 4, а конденсатор 9 подключен к выходнвлм

выводам 4 и 5.

В схеме на фиг.2 в качестве вентиля 8 использован тиристор, фазовое управление которым осуществляется от блока 12 контроля напряжения и управления вентилями, который может быть вьшолнен по любой известной схеме.

При рассмотрении- работы трехфазного выпрямителя с умножением напряжения будем считать, что фазные об- мотки трехфазного источника перемен0 ного тока, например вторичные обмотки трансформатора, соединены по схе ме электрической звезды и, таким образом, мгновенные значения фазных (линейных) напряжений трехфазного

55 чем 4,45Уп)ф , однако потенциал его ИПТ сдвинуты друг относительно друга на 120 эл.град. Кроме того, будем считать,,что сопротивления реактивных элементов схемы ,,-, гдеСУ - круговая частота изменения тока источника,равны. Рассмотрим работу трехфазного выпрямителя с умножением напряжения для случая, когда сопротивление наг-. рузки 6 бесконечно велико. Пусть в начальный момент времени к клемме 3 приложено положительное (относительно клеммы 2) линейное напряжение. . Тогда по цепи вывод 3 - конденсатор 10 - диод 7 - дроссель 11 - вывод 2 - вывод 3 происходит резонансный заряд конденсатора 10, максимальное напряжение на обкладках которого, спустя 180 эл.гргщ. после начала заопределяется по формуле оуи--1 ш-г Ф. . - амплитуда линейного напряжения источника, - амплитуда фазного напряжения ИПТ. При этом потенциал верхней по схеме обкладки конденсатора 10 становится положительным. Спустя 210 эл.град. от начала заряда конденсатора 10 конденсатор 9 оказывается также заряженным до максимального напряясения. Это напряжение формируется путем суммирования напряжения конденсатора 10 с линейным напрялсением фаз источника переменного тока. Так как конденсатор 1 заряжается резонансно, напряжение на его обкладках в раз :Яревышает гцушлитуду линейного напрях{ения ИПТ. Поэтому максимальное значение напряжения ко1щенсатора 9 Фильтра низких частот в 4,45 раза УЗ + -/5) превышает -амплитуду фазно ° напряжения источника. В том случае, если сопротивление нагрузки 6 не является бесконечно большим, конденсатор 9 подразряжается на нагрузку до величины меньшей.