Многолучевой стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M7/12 

))..- общее число управляемы

ячеек;

j.j -5 к; число управляемых ячеек в дополнительных секциях;

k.,2,... - общее число секций;

,5,.,п1 - число управляемых

ячеек в основной уп равляемой ЭПДС;

i xo текущие номера управляемых ячеек и секций соответственноi

i-,,,,,-.,„-,„,

где )( . - наименьшее из всех- j ii число управляемых ячеек, 2. Источник по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что управляемые преобразовательные элементы выполнены в виде параллельного соединения цепей из последовательно соединенных неуправляемого преобразовательного элемента и одной из рабочих обмоток дополнительно введенного магнитного усилителя, причем обмотки управления всехТП /2 введенных магнитных усилителей соединены между собой последовательно, а два свободных вывода обт/оток управления первого и последнего магнитных усилителей образуют упомянутые управляемые входы управляемых преобразовательных элементов.

3.Источник по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве преобразовательных элементов )гстановлены бескорпусные -вентили,подверженные, как и источники фазосдвинутых ЭДС и дроссели, принудительному обдуву посредством локально установленных электромикровентиляторов,

4.Источник по пп. 1-3, о т л ичающийся тем, что фазосдвинутые ЭДС -и управляемой ЭПДС сдвинуты по фазе на ЗбО/-. эл. град, относительно друг друга, а фазосдвинутые ЭДС данной управляемой ЭДС данной управляемой Э1ЩС сдвинуты по фазе на |360/w эл.град. по отношению к фазосдвгнутьм ЭДС смежной управляемой ЭОДС

5.Источник по пп. 1-4, о т л ичающийся тем, что источники фазосдвинутых ЭДС выполнены, на автономных магнитных системах.

6.Источник по п. 5, отличающий с я тем, что источники фазосдвинутых ЭДС выполнены в виде однофазных трансформаторов с просекционированными вентильными обмотками

со средними точками и сетевыми обмотками, соединенными в неполные треугольники с изменяющимся (при ) коэффициентом неполноты.

1. МНОГОЛУЧЕВОЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНР1Я, содержалдай параллельно однополярно соединенные элементарные преобразовательно-дроссельные структуры (ЭПДС), каждая из которых состоит из дросселя и последовательно соединенного с ним элементарного преобразователя, представляющего собой параллельно однополярно соединенные лучевые ячейки преобразования из последовательно однонаправленно включенных в каждую из них основных источника фазосдвинутой ЭДС и преобразовательного элемента, и устройство управления, входы которого и объединенные выходы всех ЭПДС образуют выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью расширения областей применения и повьшения надежности путем увеличения схемно-структурных возможностей и введения структурной избыточности, каждая из «п лучевых ячеек преобразования снабжена дополнительным источником фазосдвинутой ЭДС, включенным одним своим выводом синфазно с основным источником фазосдвинутой ЭДС, а другим своим выводом через дополнительно введенньй управляемый преобразовательный элемент - с однополярным ему выводом данной ячейки преобразования, совместно с которой дополнительные источники фазосдвинутой ЭДС и управляемый преобразовательный элемент образуют управляемую ячейку, все гп образованных таким образом управляеi мых ячеек распределены по { элементарным преобразователям управ(Л ляемыми ячейками в каждом i -м из С них, которые совместно с подключенным к ним дросселем образуют управляемую ЭПДС, параллельно каждой i -и из них дополнительно подключены k; -е управляемые ЭПДС, совпадающие по структуре построения и фазности ЭДС с осо новной управляемой ЭПДС и совместно с последней образующие -ю просекци онированную управляемую ЭПДС, к объе:л диненным выводам всех образованных :с х таким способом просекционированных управляемых ЭПДС дополнительно ключен сглаживающий фильтр, а выходы указанного устройства управления соединены с управляемыми входами введенных управляемых преобразовательных элементов так, что число основных управляемых ячеек составляетт , а общее число управляемых ячеек рапHoW)-Pg..yn, где для i -и управляемой просекционированной Э1ЩС:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания, преимущественно для низковольтных сильноточных устройств, треДующих для своего питания единицы вольт, единицы-десятки ампер и выше, а также в качестве источника для питания устройств и аппаратуры цифровой техники микросхемного исполнения. Известны 6-, 12-, 18- и 24-лучевые источники постоянного напряжения, в которых общее число m лучевых ячеек преобразования, состоящих каждая из последовательно однонаправленно соединенпых источника переменной фазосдвинутой (ФС) ЭДС и преобразовательного элемента (например, вентиля).

распределено пи Iy более простых (элементарных) преобразователей, каждое -е из которых при /i 1 , jj содержит параллельно однополяшю включенных ячеек преобразования tu

Каждый i -и элементарный преобразователь одним из своих выходов подключен к своему дросселю и образует 1 -ю элементарную преобразовательнодроссельную структуру (ЭПДС). Bceiy ЭДПС соединены между собой пар ллельно однополярными выходами, которые Н},.посредственно или через фильтр образ /ют выходы устройства - 31.

Дроссели ЭПДС попарно или тройками магнитно связаны между собой (выполнены на одном магнитопроводе) 3 и образуют двух- или трехфазные урав нительные реакторы (УР). 6-лучевые источники содержат три двухлучевых ЭПДС () с одним трехфазным УР, подключенным к средним точкам трех онтильных обмоток, либо две трехлучевых ЭПДС () с одним двухфазным УР, присоединенным к нулевым точкам двух обратных рехлучевых звезд шести вентильных обмоток ll. 12-лучевые источники содержат четыре трехлучевых ЭПДС () с двумя двухфазными УР, подключенными каждый к нулевым точкам одной из.фазосдвинутых пар обратных трехлучевых звезд двенадцати вентильных обмоток l и 2Л или подключенных к объединенным одноименными электродами вентилям одной из пар ЭПДС, вен тильные обмотки в которых со средним точками в их основных частях соедине ны в двухсторонние неравноплечные зи заги Щ , либо две 6-лучевые ЭПДС () с одним УР между нулевым точками двух (левого и правого) одно сторонних неравноплечных зигзагов. 18- и 24-лучевые источники содержат соответственно шесть или восемь гчгтгг ,- //-1 tn п;л трехлучевых ЭПДС (,m 8//3 ;;., -м V ; ; , 24) с уравнительными реакторами меж ду нулевыми точками трехлучевых звезд вентильных обмоток и с тремя (прит 18) либо четырьмя () дросселями, включенными между средни ми точками уравнительных реакторов и выходом источника lj. Фазовьш сдвиг преобразуемых ЭДе обеспечивается путем соединения вентильных обмоток в неравноплечные зигзаги (при включении сетевых обмоток в звезду или треугольник и L3j либо - при включении вентильных обмоток в трехлучевые звезды - путем соединения сетевых обмоток в звезду и треугольник, включенных параллельно или последовательно (приID 12) либо (пригп 18, 24) - дополнительно в неравноплечные зкгзаги lJ. При этом преобразуемые ЭДС данной ЭПДС сдвинуты по фазе на 360/- Q эл град, относительно друг друга, а ЭДС данной ЭПДС по отношению к ЭДС смежной ЭПДС - на 360/т эл.град. Таким образом, известные решения содержат определенное разнообразие схемных построений источника постоян ного напряжения и обеспечивают срав324нительно малый уровень и высокую кратность П частоты пульсации выходного напряжения (П TI). Кроме того, по сравнению с источником, содержащим один общий для всех г ячеек преобразования дроссель, рассмотренные решения позволяют перераспределитель (расщепить) ток нагрузки по отдельным ЭЦЦС и благодаря этому изменить электромагнитные нагрузки в них. Каждое из известных решений выполнено, лишь при частных и ограниченных значениях общего числа лучейгп, числа ЭПДС i и. числа д ячеек преобразования в них. При этом число является четным и кратным шести (Ч//Л 1,2,...), а число - одинаковьм при любых i . 1, j( и преимущественно равным трем. Изменение значенийm ,1 .а Р бует создания нового решения, что является самостоятельной задачей, Таким образом, ни одно из указанных устройств не обладает схемноструктурной общностью решения и выполнимо лишь при вполне определенных ограниченных условиях. ,, Кроме того, для регулирования выходного напряжения преобразовательные . элементы (ПЭ) в известных схемах выполнены в виде тиратронов, экситронов, тиристоров, что при данных схемных решениях приводит к относительно сложной системе импульсно-фазового управления и синхронизации управляющих импульсов (СИФУ), к значительным броскам различных напряжений, в том числе выходного, к сравнительно вы-. сокому уровню помех и пульсаций, как следствие к повьш1енным МГСП сглаживающих фильтров, фильтров помех, экранов и пр. Выполнение трансформаторов на трехстержневых плоских магнитопроводах с присущей им асимметрией магнитной цепи приводит к асимметрии пульсаций выходного напряжения, как следствие к ухудшению маесогабаритных и стоимостных показателей сглаживающих фильтров и источника напряжения в целом. Известны также источники постоянного напряжения, в которых с целью защиты в каждое из вентильных плеч последовательно с вентилем включен плавкий предохранитель 4, что в связи с их большим количеством является недостатком таких устройств.

Наиболее близким к предлагаемому является многолучевой стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий параллельно однополярно соединенные ЭПДС,каждая из которых состоит из дросселя и последовательно соединенного с ним элементарного преобразователя, представляющего собой параллельно однополярно соединенные лучевые ячейки преобразования из последовательно однонаправленно включенных в каждой из них источника фазосдвинутой ЭДС и преобразовательного элемента, и устройство управления, вход которого и объединенные выводы всех ЭПДС образуют выходные выводы. При этом ФС ЭДС формируются на вентильных, со средними точками, обмотках трансформаторов, подключенных сетевыми обмотками к трехфазной сети и выполненных на магнитных системах Sj .

Достоинством прототипа является простота его схемного построения, относительно повьшенная частотная кратность пульсации выходного напряжения. Обеспечение расщепления тока нагрузки по отдельным ЭПДС с улучшенньг..ч по сравнению с нерасщепленным вариантом массогабаритными и стоимостными показателями (МГСП), а также возможность относительно более простого управления выходным напряжением посредством регулируемых, магнитно не связанных между собой дросселей.

Основными недостатками прототипа являются: ограниченные схемно-структурные возможности решения вследств12е малого количества крнкретных реализаций, что обусловлено малым разнообразием общего числа лучей Ш, четным и кратным шести их значением (т 6), ограниченным числом вариантов по чюслу i ЭПДС (ix 3 или 6) и числу лучевых ячеек преобразования в них (Л; 1 или 2), а также одинаковостью этого числа ix ЭДЦС (xi Р Bcexi 1,U); как следствие предыдущего, относительно низкая надежность устройства, а также необходимость дополнительных творческих затрат в случае получения новой схемной реализации, обусловленной изменением значений т,i, ледовательно, необходимость выбора дополнительных средств решения и его осуществления; сравнительно повьш1енный уровень пульсации и помех (особенно с ростом угла управления), обусловленных относительно малым значением частотной кратности П, а также изменением напряжений, равным полной разности ЭДС работающей и вступающей в работу ячеек; проявление нежелательной низкочастотной модуляции выходного напряжения вследствие упомянутой асимметрии магнитной цепи; как следствие предыдущего, сравнктяль но повьшенные МГСП сглаживающего фильтра, устанавливаемого на выходе устройства, а также фильтров помех, трансформаторного блока и источников питания в целом.

При этом для защиты ячеек преобразования в аварийных режимах требуется установка предохранителей в каждую из них, что ухудшает МГСП устройства; в то же время разрыв одной или нескольких таких ячеек при их аварии приводит к значительным токовым перегрузкам остальных ячеек (в связи с малым их общим числом) и как следствие к выходу их из строя и устройства в целом, либо - при значительном запасе избыточности элементов по режимному (тепловому) состоянию и, значит, при повышенных их МГСП - к изменению выходных параметров источника, приводящему к нарушению работоспособности потребителя; в этих случаях в соответствии с принципами теории надежности устанавливают, например, дополнительньш (резервный) источник, полностью совпадающий с основным, . . что приводит к увеличению массы, объема, стоимости, ограничению области применения.

Цель изобретения - расширение областей применения и повьш1ение на- дежног.ти путем увеличения схемноструктурных возможностей и введения структурной избыточности. При этом снижаются также уровни пульсации и помех, улучшаются- масса, габариты, стоимость.

Поставленная цель достигается тем, что в многолучевом стабилизированном источнике постоянного напряжения, содержащем параллельно однополярно соединенные элементарные преобразовательно-дроссельные структуры (ЭПДС), каждая из которых состоит из дросселя и последовательно соединенного с ним элементарного преобразова.теля, представляющего собой параллельно однополярно соединенные лучевые ячейки преобразования из последовательно однонаправленно включенных в каждую из них основных источника фазосдвинутой ЭДС и преобразовательного s элемента, и устг ICTBO управления, входные выводы которого ri объединенные выводы всех ЭПДС образуют выходные вьгооды, каждая из m лучевых ячеек преобразования снабжена дополнитель- Ю ным источником фазосдвинутой ЭДС, включенным одним своим выводом синазно с основным источником фазосдвинутой ЭДС, а другим выводом через дополнительно введенный управляемый 15 преобразовательньй элемент - с однополярным ему вьшодом данной ячейки преобразования, совместно с которой дополнительные источники фазосдвинутой ЭДС и управляемьй преобразова- 20 тельный элемент образуют З -ю управляемую ячейку, все m образованных таким образом управляемых ячеек распределены по А){ элементарным преобразователям управляемыми ячейками 25 в каждом i -м из них, которые совместно с подключенным к ним дроссеем образуют управляемую ЭПДС, параллельно каждой f -и из них дополнительно подключены управляемые зо ЭПДС, совпадающие по структуре построения и фазности ЭДС с основной управляемой ЭГЩС и совместно с последней образующие i -ю просекционированную управляемую ЭПДС, к объединенным j выводам всех образованных таким способом просекционированных управяемых ЭПДС дополнительно подключен сглаживающий фильтр, а выходы указанного устройства управления соединены 4о с управляемыми входами введенных правляемых преобразовательных элеентов, так, что число основных упавляемых ячеек составляет , а общее (суммарное) число управляемых45 чеек равно im2.,где для i -и правляемой просекционированной ЭПДС:

;Ojj|kjj-i x-+.- общее число управляемых,,,

ячеек;

xi число управляемых ячеек Bk. дополнительных секциях;

,...- общее число секций; 55 х;2,5,...ini - число управляемых ячеек в основной управляемой

ЭПДС;

i i)i x; текущие номера управ:ляемых ячеек и секций

соответственно

)..,7

- наименьшее из всех- ;

число управляемых ячеек.

Кроме того, управляемые преобразовательные элементы выполнены в виде параллельного соединения цепей из последовательно соединенных неуправляемого вентиля и .одной из pai6oчих обмоток дополнительно введенного магнитного усилителя, причем обмотки управления всех ni-/2 введенных магнитных усилителей соединены между собой последовательно,.а два свободных вьшода обмоток управления первого и последнего магнитных усилителей образуют упомянутые управляемые входы управляемых преобразовательных элементов.

В качестве преобразовательных элементов установлены бёскорпусные вентили, подверженные, как и источники фазосдвинутых ЭДС и дроссели, принудительному обдуву посредством локально установленных электромикровентиляторов.

Фазосдвинутые ЭДС i -и управляемой ЭОДС сдвинуты по фазе на 360/9)(;) эл. град, относительно друг друга, а фазосдвинутые ЭДС данной управляемой ЭДЦС сдвинуты по фазе на 360/ nrt эл.град. по отношению к фазосдвинутым ЭДС смежной управляемой ЭПДС.

Источники фазосдвинутых ЭДС выполнены на автономных магнитных системах .

Источники фазосдвинутых ЭДС выполнены в виде однофазных трансформаторов с просекционированными вентильными обмотками со средними точками и сетевыми обмотками, соединенными в неполные треугольники с изменяющимс () коэффициентом неполноты.

На фиг.1 представлена общая структурная схема, устройстваJ на фиг.2-5 конкретные схемные решения устройства при различных условиях реализации.

Устройство на фиг.1 содержит tx просекционированных управляемых ЭДДС 1-3 с первой по1д -ю ЭЦЦС, каждая из которых состоит из основной 4 и У(- дополнительных 5 и 6 управляемых ЭЦЦС (секций). Однополярные выходы 7-9 и 10-12 всех секций управляемых ЭПДС 4-6 с первой (4) по -ю (6) объединены, между собой и образуют выходы 13-18 -X. просекционированных управ ляемых ЭПДС 1-3. Выходы 13, 15, 17 и 14, 16, 18 ЭПДС 1-3 соединены межд собой в параллель и образуют выходны выводы 19 и 20 устройства. К ним под ключены нагрузка 21, дополнительно введенньй сглаживающий фильтр 22 и устройство управления 23 своими вход ми 24 и 25. При этом все управляемых ЭПДС 4-6 совпадают между собой по структуре построения и фазности ЭДС, и каждая я из них представляет собой последовательное соединениеj. дросселя 26 и j параллельно включен ных между собой управляемых ячеек 27-29. Каждая управляемая ячейка 2729 содержит неуправляемую лучевую ячейку преобразования 30 из последовательно однонаправленно включенных во всех Л1 ячейках источника 31 фазо сдвинутой ЭДС и преобразовательного элемент.а 32, а также дополнительный источник ФС ЭДС 33, и дополнительно введенный управляемый ПЭ (УПЭ) 34, включенный между дополнительным источником 33 ФС ЭДС и однополярным ему выводом 35 данной ячейки преобразования 30. При этом)./- лучевых ячеек преобразования 30 образук т элементарный преобразователь, а совместно с подключенным к нему дросселем 26 - элементарную преобразовательно-дроссель ную структуру (ЭЦЦС). Подключение к каждой лучевой ячейке преобразовал ния 30 дополнительных источников 33 ФС ЭДС и УПЭ 34 образует -ю управляемую ячейку 28, которая совместно остальными)(} -1 управляемыми ячейка ми 27 и 29 образует k -и управляемый элбментарный преобразователь 36, а совместно с дросселем 26 - -ю управляемую ЭПДС. Управляемые входы 37-43 упомянутых УПЭ 34 всех ячее преобразования всех л,, управляемых ЭЦЦС 1-3 соединены с выходами 44 и 45 устройства управления 23. Причем источники ФС ЭДС 31 и 33 могут быть выполнены на автономных магнитных системах, в частности в виде однофаз ных трансформаторов с просекционированными вентильными обмотками, снабженными каждая средней точкой, и 33210 сетевыми обмотками, соединенными в неполные треугольники с изменяющимся (при m 12) коэффициентом неполноты, показывающим отношение числа витков продолженной от треугольника части к общему числу витков данной обмотки. При этом общее чсуммарное) число управляемых ячеек составляет ГПг т, а число основных управляемых ячеек 27-29 во всех i управляемое ЭПДС 1-3 равнощ 2. 2, где для каждой 4 -и управляемой просекционированной ЭПДС 1-3: ° число управляемых ячеек, выполненных в ви де ячейки 27; g-; - число управляемых ячеек в kx;j - 1 дополнительных секциях, выполненных в виде секций 5 и 6; ,2,.,.- общее число секций, выполненных в виде секций 4-6; 2,3,...1П - число управляемых ячеек, выполненных в виде ячейки 27 , в основной управ . ляемой ЭПДС 4; текущие номера управляемых ячеек 27-29 и секций 4-6 соответственно; Д,... )Ч - наименьшее из всех число управляемых ячеек, выполненных в виде ячейки 27. Таким образом, в общей структуре фиг.1 реализовано-единое схемно-техническое решение, позволяющее при изменении значенийт , ,0,,; ,kx получить практически неограниченное количество конкретных схемных реалиэа ций, При этом конкретные реализации устройства в отличие от прототипа и аналогов могут содержать любое число т и т ячеек преобразования, а также одинаковое (7)(, фиг. 2, 4, 5) или не одинаковое ( , фиг.З) число лучевых ячеек в каждой i-и ЭПДС (S) 2,3,4,...). Этим существенно расширены схемно-структурные возможности объекта, а требующиеся для его конкретных, решений усилия при изменении m , у, 5 5ii значительно сокращены. Устройство по фиг. 1 работает следующим образом. Пусть соблюдается амплитуднофазовая симметрия основньк 31 и дополнительных 33 источников ФС ЭДС и, следовательно, их амплитуды5дл , , соответственно равны между собой ,.,ocH.5ai юп.5аАоа a i- a 40ch 5o ;AOfi 5a Р ех ), а их фазы внутри каждой .1-й управляемой ЭПДС 1-3 сдвинуты на 360/-Р,(, эл.град., а фазы ЭДС данной управляемой ЭОДС содвинуты на 360/m эл.град, по отношению к ЭДС смежной управляемой ЭЩС. Допустим также, что УПЭ 34 закрыты, и все П) лучевых управляемых элементарных преобразователей 36 работают как неуправляемые. В этом случае каждая из ,{ -х просекционированных ЭГЩС 1-3 формирует |На выходе постоянное напряжение с кратностью частоты пульсации П ),, и в каждый данный момент одновременно проводят ток kу. лучевых ячеек. Эти ячейки циклически сменяются через каждые 360/-T)jjj эл.град. по их соответствующим текущим номерам-О в каждой k ;j -и секции. Так .как все ЭОДС соединены меж ду собой параллельно, а каждая из них формирует постоянное напряжение с фазосдвинутыми пульсациями, то общее выходное напряжение UL с амплиту равной примерно амплитуде 50л.у основных ФС ЭДС, содержит постояннуюОо и переменную UQJ, составляющие с малым уровнем и высокой общей кратностью частоты пульсации П, равной ч ;, . Повьпйенная частота пульсации и ее сравнительно малый уровень снижают массу, объем, стоимость сглаживающего фильтра 22 и улучшают работу сист мы автоматического регулирования напряжения, в частности устройства управления 23. Если УПЭ 34 не закрыты, работа устройства происходит аналогично опи санному, но неупрагпяемыё ПЭ (НПЭ) 32 при этом закрыты приложенным к ним обратным напряжением (дополнительными ЭДС), а амплитуда Ugg выход ного напряжения UQ оказывается примерно равной амплитуде 5 . При работе устройства в режиме стабилизации выходного напряжения рассмотренные выше состояния поочере но чередуются, так что на начальном участке периода пульсации работают неуправляемые лучевые ячейки преобразования 30 (проводят ток НПЭ 32), а затем открываются УПЭ 34. Моменты открытия последних изменяются .в соответствии с сигналом управления управляющих выходов 44 и 45 устройства 23. При этом моменты открытия автоматически изменяются так, что постоянная составляющая выходного напряжения поддерживается неизменной. Таким образом, изменение огибающей напряжения на входе фильтра (скачок) в момент открытия УПЭ 34 примерно равно5о|4оп несколько раз меньше скачка по всему мгновенному значению ЭДС в прототипе. Этим достигается снижение уровня пульсации и помех и улучшение МГСП сглаживающего фильтра 22, фильтров помех, экранов и источника постоянного напряжения в целом. Использование большого числа т параллельно соединенных лучевых ячеек преобразования с включенными в каждую из них полупроводниковыми вентилями позволяет не только перераспределить большой ток нагрузки по отдельным существенно менее слаботочным цепям (и этим улучшить общие МГСП устройства по сравнению с прототипом), но и значительно повысить надежность источника за счет веденной структурной и режимной избыточности. Так, если в одной или нескольких ячейках произойдет авария типа обрыв, то остальные вентили возьмут на себя дополнительную подгрузку, которая, вследствие значительного числа оставшихся работоспособными .вентилей, является для каждого из них практически несущественной. При аварии вентиля типа короткое замыкание (кз) две H3-T)jjj -х ФС ЭДС юбых двух параллельно соединенных ячеек 27-29 данного элементарного преобразователя 36 оказываются замкнутыми накоротка через здоровый вентиль одной из этих ячеек, что приводит к протеканию через них значительного тока, выделению большого количества тепла в полупроводниковой структуре вентиля, как следствие к ее перегоранию. Тем самым возникает авария типа обрыв, рассмотренная вьш1е, а вентиль,, работающий в нормальном режиме как преобразовательный элемент, ерабатывает в аварийном режиме как предохранитель. Этим достигается не только улучшение надежности объекта, но и улучшение его МГСП вследствие использова ния . элементов против 2т5;с разным функц1)ями в них. При этом введенные в каждой i -и ЭПДС kjJT дополнительные ЭПДС (секции наряду со снижением тока в отдельных управляемых ячейках и улучшением МГСП и повьш1ением надежности, установлены не с целью обычного резервирования, а для преобразования переменного напряжения в постоянное и поддержанияк его неизменным. Следовательно, по отношению к резервированным вариантам прототипа и аналогов данное решение обеспечивает снижение массы, объема, стоимости, например, в два раза. Одна из конкретных схемных реали заций устройства, выполненного согласно его схемной структуре фиг.1, приведена на фиг.2 при следующих условиях реализации: №«- 24;т 12j х 3,д; -5о A,kx, 2,Р П- 4, П 12. Многолучевой стабилизированный ис точник постоянного напряжения по фиг.2 содержит устройство управления 46 с входами 47 и 48 и выходами 49 и 50 и параллельно однонаправленно соединенные ЭПДС, каждая из которых состоит из дросселя,51 (52,53) и последовательно соединенного.с ним элементарного преобразователя 54 (55, 56). Такой преобразователь 54 (55, 56) представляет собой параллельно однонаправленно соединенные лучевые ячейки преобразования 57-60 (61-64,65-68) из последовательно включенных в каждой из них источника ФС ЭДС 69 (70-72; 73-76; 77-80) и ПЭ (вентиля) 81 (82-84, 85-88, 89-92 При этом ФС ЭДС формируются на вентильных, со средними точками 93-98, .обмотках трансформаторов, подключенных сетевыми обмотками 99-104 к трех фазной сети 105 и вьшолненных на маг нитных системах 106-110. Выходы 111113 всех ЭЦЦС и присоединенные к ним входами 47 и 48i устройства управления 46 образуют выходные выходы 114-115 устройства, к которым под1спючена нагрузка 116. Каждая (57) И3)т лучевых ячеек преобразования 57-68 снабжена дополнительным источником ФС ЭДС 117 (118 128), включенным одним своим выводом синфазно с основным источником ФС ЭДС 69 (70-80), а другим выводом через дополнительно введенный УПЭ 129 (130132, 133-136, 137-140) - с однополярным ему выводом данной ячейки преобразования 57 (59-38). При этом каждый управляемый ПЭ 129 (130-140) выполнен в виде параллельного соединения , цепей (на фиг..2 для простоты изображения принято РО 1) из последовательно соединенных дополнительного НПЭ 141 (142-152) и одной из рабочих обмоток 153 (154-158) дополнительно введенного магнитного усилителя (МУ) 159 (160-164). Дополнительный источник ФС ЭДС 117 (118-128) и управляемый преобразовательньш элемент 129 (130-140) совместно с данной ячейкой преобразования 57 (58-60) образуют -ю управляемую ячейку. Все ра образованных таким способом преобразовательных ячеек распределены noi. элементарным преобразователям 54-56 (на фиг. 2i 3) c)(j управляемыми ячейками в кансдом i-м из них (на фиг.2 число управляемых ячеек в каждом из трех управляемых преобразователей 54-56 равно четырем:- ;; о Р всех i 1,3). Ка)(дгый такой управляемый элементарный преобразователь совместно с подключенным к нему дросселем 51 (5253) образует управляемую ЭПДС. . Параллельно первой ЭПДС, состоящей из дросселя 51 и элементарного управляемого преобразователя 54 с МУ 159 и 160, подключена дополнительная управляемая ЭПДС 165 с МУ 166 и 167 и дросселем 168. Ее структура построения и фазность основных и дополнительных ЭДС (формирующихся на вентильных обмотках 169 и 170) совпадают с основной управляемой ЭПДС - в данном случае,с первой. Аналогично образованы дополнительные управляемые ЭПДС 171 и 172 других основных управляемых ЭПДС. К объединенным выходам 173-175 всех tx образованных таким способом просекционированных управляемых ЭПДС дополнительно подключен сглаживающий фильтр 176, а обмотки управления 177-189 всех введенных МУ соединены между собой последовательно. Два свободных вывода 190 и 191 обмоток управления 177 и 189 первого 159 и последнего 167 МУ соединены с выходами 49 и 50 устройства управления 46.

Источники ФС ЭДС на фиг.2 выполнены на автономных магнитных системах 106-110 в виде однофазных трансформаторов с просекционированными вентильными обмотками, сетевые обмотки 99- 5 101, 102-104; которых соединены в неполные треугольники. Причем в связи коэффициент неполноты этого треугольника одинаков во всех сетевых обмотках 99-104, а требующийся 10 фазовый сдвиг преобразуемых ЭДС, формирующихся на вентильных обмотках, обеспечивается за счет подключения одной тройки обмоток (99-101) к разным фазам сети 105 по отношению к дру15 гой их тройке (102-104).

Направление векторов таких ФС ЭДС в фазовой плоскости показано на фиг.2 под сетевыми обмотками 99-104. При этом три верхних вектора по от- 20 ношению к трем нижним сдвинуты на 30, а между собой - на 120.

Создание источников ЭДС на автономных магнитных системах 106-110 и введение однотипных соединений всех 25 обмоток улучшает симметрию пульсации выходного напряжения и МГСП сглаживающего фильтра и повышает технологичность изготовления устройства по сравнению с его аналогами. зо

При этом число управляемых ячеек в основной ЭПДС (фиг.2) равно х Q 4; общее число ЭПДС i f / xmin число секций в каждой -и ЭПДС число дополнительных секций 1; число управляемых ячеек в k дополнительных секциях-Pj ( о общее число управляемых ячеек для

i-й xrVx; Vo -2 8 40 ос новных управляемых ячеек, , ц общее число- управляемых ячеек Tt} f:. .

Так как на фиг.2 у, 3 и при всех 1 1,iijj, то ФС ЭДС управляёмой ЭПДС сдвинуты на 360/- ;, 360/4 90 эл.град.относительно друг друга, а ФС ЭДС данной управляемой ЭПДС сдвинуты по отношенлю к ФС ЭДС смежной управляемой ЭДС на 360/ТП 360/12 30 эл.град. Эти фазовые сдвиги проиллюстрированы на векторных диаграммах, приведенных на фиг.2 в местах выходных выводов каждой основной и дополнительной управляемых ЭПДС.

Работа схемной реализации по фиг.2 осуществляется в соответствии с принципом действия устройства, описанным выще для общей его структуры. В результате на выходе устройства формируется постоянное напряжение, которое, как это видно из общей векторно диаграммы на фиг.2, пульсирует.с частотой, превышающей частоту преобразуемых ЭДС в 12 раз.

Схемные варианты устройства с 246-кратной частотой пульсации даны на фиг. 3-5 при выполнении следующих условий реализации:т 24,уп 24, х ,1} 2,4,5 3,-9(,,7 6, .),; 1 Py-ii Ь П,,2.з 2, П4,ь- 3, П,-; 6, П 24 (фиг.3);т2: 18,П)

6, ix 3,xi 2,kx; 3, Р,. 4, П, 2, П 6 (фиг.4);т 6, 5 18, 1 2,kx; 3,-. 3, 6, П; 3, П 6 (фиг.5).

Устройство по фиг. 3 содержит сем управляемых ЭДЦС 192-198, три из которых (192-194) образованы каждая двумя, две других (195-196) - тремя и дйе остальных (197-198) - шестью управляемыми ячейками. Тем самым разные 1 -е ЭПДС содержат неодинаковое число управляемых ячеек,, что по сравнению с аналогами и прототипами, содержащими только одинаковое и равное преимущественно трем число таких ячеек, также иллюстрирует более широкие схемно-структурные возможности решения.

Так как в схеме фиг.З числот 12, первые шесть сетевых обмоток 199 соединены между собой тройками с коэффициентом неполноты, обеспечивающим фазовьш сдвиг ЭДС на +7,5 эл.гpa а вторые шесть сетевых обмоток 200 соединены с другим коэффициентом неполноты, обеспечивающим фазовый сдвиг ЭДС на +22,5 эл.град.

Посредством таких однотипных и более экономичных, чем в аналогах, соединений достигается необходимьй сдвиг фаз преобразуемых ЭДС на вентильных обмотках источника и увеличение частоты пульсации в 24 раза (Н 24) .

Устройство по фиг. 4 состоит из трёх управляемых ЭПДС 201-203, каждая из которых содержит по три двухлучевых управляемых секции 204-206 (2.0-7-209, 210-212) с четырьмя параллельно соединенными цепями 213 управления в каждой из них.

Выполнение УПЭ в виде параллель.ного соединения цепей 213 из последовательно соединенных дополнительного НПЭ и одной из рабочих обмоток дополнительно введенного МУ позволяет осуществить дополнительное расщепление тока нагрузки по вентильным цепям и рабочим обмоткам магнитных усилителей, тем самым испол зовать менее сильноточные вентили и меньшего диаметра обмоточные провода, что улучшает их МГСП и надежность; использовать указанные рабочие обмотки одновременно в качестве выравниваю щих индуктивных элементов, ограничивающих выход из строя параллельно соединенных вентилей, из-за различия их ампер-вольтовых характеристик; испольаовать индуктивности указанных рабочих обмоток в качестве дополнительных индуктивных делителей тока, что по сравнению с резистивными делителями обеспечивает значительно меньшие потери активной мощности и повышает КПД; обеспечить тем самым по сравнению с аналогами и прототипами улучшение МГСП управляемых преобразовательных элементов за счет совмещения рядафункций в одном функциональописаннойном элементе, в том числе функции- предохранителя. На фиг,5 дроссели разных ЭПДС вы полнены на общем для них магнитопро воде (магнитно связаны), что позволяет использовать с этой целью секционированные дроссели. Последовательное соединение обмоток управления всех m у./2 введенных магнитных усилителей позволяет свести до двух число управляемых входов УПЭ, что, наряду с достаточностью формирования управляющего сигнала в форме постоянного,тока, значительн проще, чем СИФУ известных объектов, поскольку по сравнению с последней не требуется формировать последовательность управляющих импульсов опре деленной амплитуды и длительности, синхронизировать их с определенньми моментами преобразуемых ЭДС,подавать отдельности на каждьш из 1гя УПЭ например, тиристор упр;авляющие импульс а по многим отдельным каналам, по отношению к последним обеспечить необходимую помехоустойчивость и надеж ность. Указанная сравнительная простота системы управления данного источника позволяет также достаточно просто реализовать электрическую схему устройства управления, защиты и коммутации, выполнить их в микросхемном исполнении на основе серийно выпускаемых микросхем и довести до 3-5% их массу и объем относительно общего веса и габаритов источника. Этим обеспечивается дополнительное улучшение МГСП системы управления и устройства в целом. Применение бескорпусных вентилей в качестве основных и вновь введенных ПЭ, подверженных, как и источни-. ки ФС ЭДС (трансформаторы) и дроссе-, ли, принудительному обдуву посредством локально установленных электромикровентиляторов позволяет по сравнению с известными решениями дополнительно повысить режимную избыточность указанных элементов и, тем самым, улучшить -их надежность, либо установить менее мощные и, значит. с лучшими МГСП элементы, Кроме того, выполнение источников ФС ЭДС в виде дискретных, а не моноблочных элементов обеспечивает, в ряде случаев, лучшие возможности конвекционного и принудительного теплоотвода, как следствие возможности увеличения тепловых (энергетических) нагрузок на каждьй из них, дополни тельного снижения их МГСП, а также более гибкие возможности унификации и компоновки элементов при изменяющихся от изделия к .изделию требованиях к конфигурации общей конструкции источников питания, что особенно важно для подвижных объектов. Таким образом, технико-экономический эффект данного решения, на основе которого разработан и изготовлен ряд источников электропитания на выходные мощнрсти 50, 100, 250, 500, 1000 и 1500 Вт с выходным напряжением 5 В, заключается в существенном расширении схемно-структурных возможностей. улучшении массогабаритных и стоимостных показателей, снижении уровня пульсации и помех, а также значительном повьш1ении надежности за счет введения структурной избыточности. .xLH

f-Ц

I /F

. iH lJ,i i i

1$

Hi-1,HxL (f.)xiff

(pue.i

«/

Ы

fS

17

т г,,1.)(7, ,,l.3 .X. ll6.7-Sjf:,l,il CpuS.S

т --6, 18, ix 3, , г, j,

pue.4f-JQO9

1

Кч

/л;

::

0H

lIT I .

t-r

с

-OЙ

-010H

./7

,,i),,f(xi3, tifi-S

6

г

€

i/. 5