Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное /его варианты/ Советский патент 1985 года по МПК H02M7/145 

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что указанные дополнительно введенные вентили полностью управляемые.

3.Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное, содержащий входные и выходные выводы для подключения соответственно сети переменного тока и нагрузки, две цепочки, каждая из которых состоит

из последовательно соединенных первого и второго неуправляемых венти-лей и обмотки линейного дросселя, а также конденсатор, включенный параллельНо выходным вьгоодам, причем в каждой из указанных цепочек общая точка соединения первого и второго вентилей подключена к одному из входных вьшодов, свободный вьшод первого вентиля соединен с одним из выходных .выводов, а свободный вьшод обмотки линейного дросселя соединен с другим выходнь М выводом, отличающи с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей при регулировании выходного напряжения, в него дополнительно введены два управляемых вентиля, каждый из которых анодом подключен к общей точке соединения второго вентиля и обмотки линейного дросселя одной цепочки, а катодом - к общей точке соединения второго вентиля и обмотки линейного дросселя другой цепочки.

11

4.Преобразователь по п. 3, о тличающийся тем, что указанные дополнительно введенные вентили полностью управляемые,

5.Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное, содержащий входные и выходные вьшоды для подключения соответственно т фазной сети переменного тока и нагрузки, m цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого и второго неуправляемых вентилей и обмотки линейного дросселя, а также конденсатор, включенный параллельно выходным вьшодам, причем в каждой из указанных цепочек общая точка соединения первого и второго вентилей подключена к одному

из входных выводов, свободный вывод первого вентиля соединен с одним из выходных вьгоодов, а свободный вывод обмотки линейного дросселя соединен с другим выходньм выводом, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей при регулировании выходного напряжения, дополнительно введены управляемые вентили, каждый из которых включен параллельно одному из линейных дросселей.

6.Преобразователь по п. 5,. о тличающийся тем, что указанные дополнительно введенные вентили полностью управляемые.

1. Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянно содержащий входные и выходные вывод для подключения соответственно т-фа ной сети переменного тока и нагрузки, ш цепочек, каждая из которых состоит . из последовательно соединенных первого и второго неуправляемых вентилей и обмотки линейного дросселя, а также конденсатор, включенный параллельно выходным выводам,причем в каждой из указанных цепочек общая точка соединения первого и второго вентилей подключена к одному из входных выводов, свободный вывод первого вентиля соединен с одним из выходных выводов, а свободный вьгоод обмотки линейного дросселя соединен с другим выхоДньш вьшодом, отличающийся- тем, что, с целью улучшения энергетических показателей при регулировании выходного напряжения, в него дополнительно введены управляемые вентили, каждый из которых анодом подключен к общей точке соединения вентилей одной цепочки, а катодом - к общей точке соединения второго вентиля и обмотки линейного дросселя каждой из других цепочек.

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для преобразования переменного напряжения в регулируемое либо стабилизированное постоянное и может быть использовано для питания постоянным током электротехнической и радиоэлектронуой аппаратуры.

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей при регулировании выходного напряжения.

На фиг. 1 - 3 изображены схемы однофазных преобразователей; на фиг. 4 и 5 - диаграммы изменения напряжения Uj, и тока 1, питающей сети; на фиг;. 6 - схема трехфазного

преобразователя переменного напряжения в регулируемое постоянное.

Однофазный преобразователь (фиг.1) содержит две параллельно соединенные

цепи, в каждой из которых последовательно соединены два вентиля 1 и 2 (3 и 4) и дроссель 5 (6). Общие точки соединения вентилей 1, 2 и 3, 4 присоединены к питающей сети переменного тока, причем точка соединения вентилей 1 и 2 через управляемый вентиль 7 подключена к точке соединения вентиля 3 и дросселя 6, а точка соединения вентилей 3, 4 через

управляемый вентиль 8 - к точке соединения вентиля 1 и дросселя 5. Сво31

водные выводы дросселей 5 и 6, а также вентилей 2 и 4 объединены и к ним подключены параллельно соединенные конденсатор фильтра 9 и нагрузка 10.

Однофазный преобразователь по фиг. 2 отличается от преобразователя по фиг. 1 тем, что управляемые вентили 7 и 8 включены встречно-параллельно между общей точкой соединения вентиля 1 и дросселя 5 и общей точкой соединения вентиля 3 и дросселя 6. Однофазный преобразователь по фиг.З отличается от преобразователя по фиг. 1 тем, что управляемый вентиль 7 включен параллельно дросселю 5, а вентиль 8 - параллельно дросселю 6. Устройство по фиг. 6 отличаетс от устройства по фиг. 1 использованием трехфазного источника питающего напряжения и введением дополнительно вентилей 11 и 12, дросселя 13 и управляемых вентилей 14 - 17, включенных соответствующим образом.

При рассмотрении принципа деистВИЯ схем будем полагать, что магнитный поток в сердечниках дросселей является непрерывным и его пульсация пренебрежимо мала.

Преобразователь по фиг. 1 работает следую1цим образом.

При положительной полуволне входHOTi. напряжения (полярность обозначена без скобок) до момента времени ti (фиг.4) открыты вентили 1, 3 и 4.

Ток дросселя 5 замыкается через нагрузку, вентили 1 и 4 и питающую сеть. В момент времени t под дейстгвием запускающего сигнала включается вентиль 7, что приводит к запиранию вентиля 3 и переводу тока дросселя 6 также в цепь источника питания. В момент времени t входное напряжение меняет знак (полярность обозначена в скобках), вентили 7 и 4 за.пираются, ток проводят вентили 1, 2 и 3. При этом ток дросселя 6 протекает через питающую сеть, а ток дросселя 5 замыкается через вентили 1 и 2, минуя сеть. В момент времени tj включается вентиль 8, вентиль 1 запирается и ток дросселя 5 также замыкается через источник питания. Регулировка угла включения вентилей 7 и 8 в пределах 0-7 обеспечивает изменение выходного напряжени в два раза от Ejf до 2 , где Efn - амплитуда входного синусоидаль17 4

ного напряжения. При этом потребляемый из сети ток имеет форму, показанную на фиг. 4 сплошной линией (1 ) и коэффициент мощности в крайних точках диапазона регулирования равен 0,9, а в процессе регулирования изменяется в пределах 0,94-0,78.

Трехфазный преобразователь работае следующим образом.

Если управляемые вентили 7, 14, 8, 15, 16 и 17 не включать, то выходное напряжение составит величину 3 (1, где Едп,- амплитуда линейного напряжения питающей сети. Ток каждой фазы составляет 2/3 тока нагрузки в течение одной трети периода и 1/3 тока нагрузки в оставшуюся часть периода. Первая гармоника тока совпадает с питающим напряжением. При включении управляемых вентилей

7,14, 7, 15, 16и17в момент появления на них положительного напряжени режим работы схемы аналогичен трехфазному мостовому неуправляемому выпрямителю с индуктивной реакцией нагрузки. Выходное напряжение равно

3 , ток каждой фазы представляет собой разнополярные прямоугольные импульсы с амплитудой, равной току нагрузки и длительностью равной 1/3 периода. Первая гармоника тока также совпадает с питшощш напряжением. Фазное регулирование моментами включения управляемых вентилей 7, 14,

8,15, 1б и 17 позволяет изменять выходное напряжение в 2 раза,причем коэффициент мощности S крайних точках ра-:: вен соответственно 0,827 и 0,955 (З/и).

Работа однофазного преобразователя напряжения по фиг. 2 аналогична работе преобразователя по фиг.1. Отличием является то, что при включении управляемого- вентиля 7 ток дросселя 6 замыкается через сеть и вентили 4, 1 и 7. Соответственно, при отрицательной полуволне входного напряжения (полярность на фиг.2 показана в скобках) ток дросселя 5 после включения вентиля 8 протекает через сеть и вентили 2, 3 и 8. Потребляемые от сети токи, регулировочные и энергетические характеристики преобразователей по фиг. 2 и фиг. 1 идентичны. В схеме по фиг. 2 вентили 7 и 8 могут быть заменены одним двухнаправленнь1м вентилем, например, симистором. Если в схемах преобразователе по фиг. 1 и фиг. 2 выбрать вентили 7 и 8 115 полностью управляемыми, то можно обес ;печить двукратное регулирование выходного напряжения с еще более высоким коэффициентом мощности. Действительно, если вентили 7 и 8 включить при yглeЫtJ, ,а выключить при угле Ц -wt. , то форма потребляемого тока будет иметь вид, показанный на фиг.4 пунктиром. Первая гармоника тока совпадает с питающим напряжением ив пределах всего диапазона регулирования коэффициент мощности превьшает величину 0,9, достигая максимального значения 0,98. В преобразователе, представленном на фиг. 3, с помощью управляемых вентилей 7 и 8 производится закорачивание дросселей 5 и 6 на интервалах отдачи накопленной в них энергии. Так, при положительной полуволне входного напряжения (полярность показана ка фиг. 3 без скобок), когда его величина превышает напряжение нагрузки в дросселе 5, происходит накопление энергии, его ток замыкается через нагрузку, вентили 1 и 4, минуя сеть. Напряжение на обмотке дросселя имеет.полярность, показанную на фиг. 3, и равно нагрузочному. С включением вентиля 8 вентиль 3 запирается, ток дросселя 6 замыкается через вентиль 8, а напряжение на дросселе скачком злменьшается до падения напряжения на открытом вентипе 8. При этом дроссель практически не отдает энергию и его ток остается нейзменньш. Когда входное напряжение сменйт знак (полярность обозначена на фиг. 3 в скобках) и его величина превысит напряжение нагрузки, вентил 8 запирается, ток дросселя б замыкается через вентили 2 и 3, питающую

Т- w

Фцг.2 76 сеть и нагрузку. При данной полуволне входного напряжения дроссель 5 отдает энергию и, аналогично рассмотренному, его ток может быть переведен в цепь вентиля 7. Регулируя время закороченного состояния дросселей, т.е. обеспечивая фазовое управление моментами включения вентилей 7 и 8, можно изменять выходное напряжение преобразователя в пределах от до Е„. Потребляемый из сети ток 1 имеет форму прямоугольных импульсов с изменяющейся амплитудой и сдвинутым относительно перехода синусоидального напряжения через нуль передним фронтом (фиг.5). Регулирование выходного напряжения в два раза от до 2 „, производится с высоким коэффициентом мощности, близким 0,9. Если вентили 7 и 8 выбрать полностью управляемыми и выключать их в момент перехода входного напряжения через нуль, то передний фронт потребляемого тока совпадает с нулем питающего напряжения, причем при регулировании изменяется лишь амплитуда тока. Коэффициент мощности во всем диапазоне регулирования равен коэффициенту мощнос™ неуправляемого преобразователя, Высоким коэффициентом мощности обладают также трехфазные управляемые преобразователи, у которых общие точки вентилей и дросселей через управляемые вентили связаны между собой, аналогично устройству по фиг. 2, либо управляемые вентили включены параллельно дросселям, аналогично устройству по фиг.З. В каждой из рассмотренных схем постоянная составляющая тока, потребляемого от питающей сети, равна нулю.

y.i

L«N

U.I.

/ I Vn

иг.З

ic

t2tj

т

r

UJ.

/c

t/H

UH I

иг.5

Я

f U

.6