Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК H02M7/10 

Изобретение относится к устройствам для преобразовагшя переменного тока в постоянный с одновременным з величением его выходного напряжения и может быть использовано для питания разлищлых нагрузок постоянного тока, потребляющих практически неизменную мощность. . .Известно устройство для питания нагрузки выпрямленным током с вентильно-конденсаторными плечами выпрямителя и удвоением напряжения, которое позволяет уменьшить коэффициент пульсаций тока и увеличить его частоту 1. Однако это устройство обладает сравнитель но низким коэффициентом умножения, определяемым как отношение напряжения по нагрузке к амплитудному значению напряжения источника, а наличие б лльшого -числа вентильй и конденсаторов приводит к ;неоправданно завышенным потерям электрической энергии на их омическом сопротивлении, что неизбежно влечет за собой уменьшение коэффигщента полезного действия устройства, его большую мас су и габариты. Известно также устройство, отличающееся более простой схемой и малым количеством диодов ,и конденсаторов {2. Недостатком этого устройства -является низкое значение выходного напряжения, величина которого не превосходит линейного значения амплитуды напряжения трехфазного источника переменного тока, а выходная вольтамперная характеристика имеет линейно падающий характер. Кроме того, токоограничивающие конденсаторы в ffeM используются только как реактивные ограничители гока. . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для питания Нагрузки, содержащее положительный и отрицательный выходные вьшодь для соединения с нагрузкой, три входные выво)аа для подключения трехфазного источника переменного тока, два диодно-конденсаторных трехполюсника, каждый из которых состоит из двух соединенных последовательно-согласно диодов, к точке соединения которых одной обкладкой подключен дозирующий конденсатор, катодные выводы диодов трехпол(йсников подключены к положительному выходному выводу, а вторые обкладки дозирующих конденсаторов этих трехполюсников подключены к первому и второму входным выводам соответственно 3. Однако это устройство имеет невысокое зна чение выходного напряжения, не превосходящее 3,46 амплитуды фазного напряжения источника питания. Для большего повышения напряжения необходимо вводить, например, трансформатор, который увеличивает массу устройства, что нежелатепьно. Целью изобретения является улучитение удельных энергетических показателей путем бестрансформаторного повышения выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий положительный и отрицательный выходные выводы, три входные вывода для подключения трехфазного источника переменного тока, два диодно конденсаторных трехполюсника, каждый из которых состоит из двух соединенных последовательносогласно диодов, к точке соединения которых одной обкладкой подключен дозирующий конденсатор, катодные выводы диодов трехполюс НИКОВ подключены к положительному выходному выводу, а вторые обкладки дозирующих конденсаторов зтих трехполюсников подключены к первому и второму входным выводам соответственно, дополнительно снабжен четвертым входным выводом, соединенным с нейтралью источника, , двумя вольтодобавочнымн конденсаторами и четырьмя диодами, соединенными по мостовой схеме, входная диагональ моста подключена к первому и второму входным выводам, третий входной вывод устройства через первый волътодобавочный конденсатор, а отрицательный, выходной вывод непосредственно подключены к анодному выводу мостовой схемы, четвертый входной вывод через второй вольтодобавочный конденсатор и анодные выводы диодов грехполюсников соединены с катодным выводом указанной мостовой схемы, при этом елжость вольтодобавочных конденсаторов по крайней мере на порядок больще емкости дозирующих конденсаторов трехполюсников. Такое схемное решение позволяет увеличить напряжение на выходе устройства на 57% по сравнению с известным устройством и получить на выходе устройства напряжение, максимальная величина которого в 5,46 раза больше амплитудного значения фазного напряжения источника. Электрическая схема преобразователя пред- ставлена на чертеже. Устройство содержит четыре входных вывода (фазы) 1-4 для подключения трехфазного источника переменного тока, обмотки которого соединены по схеме электрической звезды с выведе шой нейтралью, два диодно-конденсаторных трехполюсника, содержащих дозирующие конденсаторы 5 и 6, последовательно-согласно соединенные диоды 7, 8 и 9, 10, диодно-мостовую схему, выполненную на диодах 11-14, два вольтодобавочных конденсатора 15 и 16, положительный 17 и отрицательный 18 выходные выводы. Рассмотрим работу устройства л режиме холостого хода. При этом буяем полагать, что величины емкостей вольтодобавочных конденса торов 15 и 16 много больше емкостей дозирующих конденсаторов 5 н 6. Благодаря этому вольтодобавочные конденсаторы 15 и 16, гаряднвшнсь в соответствуйщем полупериоде изменения питающего напряжения, в дальнейщем при заряде дозирумпоих конденсаторов 5и 6, от вольтодобавочного конденсатора 15, и формировании рабочих импульсов отдают им лншь небольшую часть накопленной жертин. Поэтому вольтодобавочные конденсаторы 15 и 16 в последующие моменты времени лишь подзаряжаются от соответствующей фаз источю1ка. Рабочие импульсы формируются: ощш - путем суммирования напряжений фаз 1 и 2 конденсаторов 5 и 16, а другой - фаз 3 и 2н конденсаторов 6 и 16. Это o oie Hsa«т получени(в на выходе устройства в каждом nepHojoie изменения тока источник; двух импульсов, амплитуда напряжения которых в 5,46 раза превышает амплиту;о фазного напряжения источника. При рассмотрении процессов во время заряда конденсаторов за отсчета примем, момент времелн, когда линейное напряжение фаз 1 и 3 равно нулю, 1ютенщ1алы фаз 1 и 3положительны и равны, а потенциал вывода 2 имеет максимальное отрицательное значение и в последующий момент времени поте циал выводе I буд)ет расти, а вывода 3 - . убывать. При этом от фазы 1 через диод 11 будет заряжаты я волъто;$о6авочный конденсатор 15. Заряд его заканчивается через 60 эл. град. Одаовременно с злрядом вольтодобавочHoi;i конденсатора 15, от линейного напряженмя фаз 1 и 3 заряжается дозирующий конденсатор 6 по цеди входной вывод 1 -, диод 11 - диод 9 - дозирующий конденсатор 6- входной вывод 3.. Заряд этого конденcatojp закончится через 90 эл. град., т.е. ког да лииейное напряжение фаз 1 и 3 достигнет максимума.. Через 30 зл. г{К1д. после начала отсчета от фазы 3 и вольтодобавочного конденсатора 15 суммарным напряжением будет дозаряжаться до двойного фа:зного ЗАшлитудного значения дозирующий конденсатор 6. Ег заряд осуществляется по цепи входной вывод 4- волыодобавочный. конденсатор 15 - диод 9 - дознрующий конденсатор 6 - входной вывод 3 и закончится через 120 эл. .град после начала отсчета. Через 60 эл. град, от начала отсчета линейное напряжение фаз 2 н 3 сганет равным нулю, а в дальнейшем в течение 90 эл. град, будет возрастать. При этом потенциал вывода 2 становится более п ложительным, чем потенциал вывода 3. В теченис этого промежутка времени происходнт заряд вольтодо&вочного конденсатора 16 через диод 13 до амплитудиого значения линейного напряжения фаз 2 и 3. Заряд пронсходит по цепи входной вывод 2 - вольтодобавочный конденсатор 16 - диод 13 - входной вывод 3. Второй .зарядный импульс к конденсатору 16 прнкладьшается через 120 эл. град, от начала отсчета и продолжается 90 эл. град, т.е. заканчивается через 210 зл. град, от начала отсчета. Дозаряд конденсатора 16 происходит по цепи входной вывод 2 - вольтодобавочный конденсатор 16 - диод 14 - входной вывод. 1. Через 150 эл. град, от начала отсчета, когда начинает расти по абсогютной величине напряжения вывода 1 (причем потенш ал вывода, становится более отрицательным, чём потенциал вывода 4), напряжение этой фазы суммируется с напряжением вольтодобввочного конденсатора 15 и этим напряже1д1ем по цепн входной вывод 4 - вольтодобавочный конденсатор 15 - днод 7 - дозирующий конденсатор 5 - входной вь1вод 1 до удвоенного фазного напряжения заряжается дозирзгющий конденсатор 5. Заряд заканчивается через 240 эл. грчд. Спустя 180 эл. град, от начала отсчета начинается рост линейного напряжения фаз 1 и 3, при этом вьгоод 3 имеет более высокий потенциал по отношению вывода 1. Заряд происходит по цепи входной вывод 3 - диод 12 - диод 7 - дозируюцщй конденсатор 5 - входной вывод 1 в моменты времени, когда линейное 1гапряжение больше суммы фазного напряжения истрчникгр и конденсатора. Через 210 эл. град от начала отсчета, когда потенциал вывода 3 относительно вывода 4 будет иметь положит ьное значенио, по цепн входной вывод 3 - диод 12 - вольтодобавочный конденсатор 15 - входаой вывод .4 будет происходить нодзаряд конденсатора 15. Подзаряд происходит в те моменты времени, когда напряжение фазы 3 выше напряжения на конденсаторе 15. Через 240 эл. град линейное напряжение фаз 2 и 3 станет равным нулю и в дальнейшем потенциал вывода 3 станет выше, чем потенциал вывода 2, и начнется процесс суммирования линебиого напряжения фаз 3 и 2 н конденсаторов 6 и 16. Это напряжение через диод 10 будет приложено к выходаым вывода.м 17 -и 1б и через 330 эл. град достигнет максимального значения, кото рое в 5,46 раза превышает фазное напряжение источника. Через 300 эл. град, линейное напряжение фаз 1 н 2 станет равным нулю и ь дальнейи ем потенциал вывода I станет выше, чем потенциал вывода 2, н начнется процесс суммирования лшюйного напряжения фаз 1 я. 2 и конденсаторов 5 и 16. Это напряжение будет приложе1ю через диод 8 к выходным выводам 17 и 18 и через 390 эл. град, достигнет максимального значения, которое в 5,46 раза превышает фазное напряжение источРассмотренные процессы будут повторяться циклически в течение каждого периода изменения питающего напряжения. Следовательно, в течение каждого периода изменения питающего напряжения к выходным выводам будет прикладываться два импульса с напряжением, амплитуда которого в 5,46 раза выше амплятуды напряжения фазы источника. Таким образом, если устройство дополиитель но снабжено четвертым входным выводом, сое диненным с нейтралью источника, двумя вольтодобавочными конденсаторами и четырьмя диодами, соединенными по мостовой схеме, вход ная диагональ моста подключена к первому, и второму входным выводам, третий входной вывод устройства через первый вольтодобавочный конденсатор, а отрицательный выходной вывод непосредственно подключен к анодному выводу мостовой схемы, четвертый вьподной вывод через второй вольтодобавочный конденсатор и анодные выводы диодов трехполюсников соединены с катодным выводом упомянутой мостовой схемы, выходное напряжение устройства в 5,46 раза превосходит фазное напряжение источ1шка питания, что на 57% больше, чем у известного устройства. Еще одним дополнительным преимуществом является то, что в качестве конденсаторов 15 и 16, которые принципиально не могут переполюсовываться в процессе их работы, могут бьгть применены полярные конденсаторы, например электролитические, с удельным (по знергии) массой и объемом, в несколько десятков раз меньио1мн удельных масс н объема обычного неполярного конденсатора, как это имеет место в известном устройстве. Все зто прнводит к улучшению удельных энергетических н массо-габаритных показателей предлагаемого устройства.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГ НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий положительный и отрицательный выходные выводы, три входные вывода для подключения трехфазного источника переменного тока два диодно-конденсатррных трехполюсника, к дый из которых состоит из двух соединенны последовательно-согласно диодов, к точке сое динения которых одной обкладкой подключе дозирующий конденсатор, катодные вьшоды диодов трехполюсников подключены к положительному выходному выводу, а вторые обкладки дозирующих конденсаторов этих трехполюсииков подключены к первому и второ му входным выводам соответственно, отличающийся тем, что, с целью улучшения удельных знертетических показателей путем бестраисформаторного повышения выходного напряження, он дополнительно снабжен четвертым входным выводом, соединенным с нейтралью источника, двумя вольтодобавочными конденсаторами я четырьмя диодами, соединенными по мостовой схеме, входная диагональ моста подключена к первому и второму входным выводам, третий входной вывод устройства через первый вольтодобавочный конденсатор, а отрицательный выходной вывод непосредственно подключен к анодному выводу мостовой схемы, четвертый входной вывод череэ второй вольтодобавофый конденсатор и анодные выводы диодов грехполюсников соединены с катодным, выводом указанной БЮСТОВОЙ схемы, при этом емкость вольтодобавочных конденсаторов по крайней мере на порядак больше емкости дозирующих конденсаторов трехполюсников.