Трехфазный двухполярный неуправляемый выпрямитель (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК H02M7/06 

i

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение для электропитания различных устройств, Hanpm-iep радиополярных стабилизаторов напряжения, операционных усилителей и др., требующих двух равнополярных выпрямленных напряжений.

Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей, повышение коэффициента мощности и качества выходного напряжения.

На фиг.1 приведена принципиальная схема выпрямителя по первому варианту; на фиг,2 - его векторная диаграмма; на фиг.З - принципиальная схема выпрямителя по второму варианту на фиг,4 - его векторная диаграмма; на фиг.5 - принципиальная схема выпрямителя по третьему варианту; на фиг. 6-его векторная диаграмма; на фиг,7 - одна из модификаций третьего варианта мителя; на фиг,8 - его векторная диаграмма; на фиг,9 - выполнение выпрямителя по третьему варианту,

Выпрямитель по первому варианту (фиг.1) содержит четыре входных вывода 1-4 для подключения к трем фазам А, В J С и нулевой точке О источника питания. Комплексные сопротивления 5-8 соединены в две цепочки: первая, состоящая из сопротивлений 5 и 6, подключена параллельно первому и нулевому входным выводам 1 и 4, вторая,состоящая из сопротивлений 7 и 8, одинаковых по величине с сопротивлениями 5 и 6, подключена параллельно второму и третьему входным выводам 2 и 3. Общая точка а первого и второго комплексных сопротивлений 5 и 6, а также общая точка S третьего и четвертого комплексных сопротивлений 7 и 8 подключены к выводам переменного тока однофазного мостового выпрямителя 9, выполненного на диодах 10-13, Выводы постоянного тока выпрямителя 9 соединены с выход- ньми выводами 14 и 15, Общий выходной вывод 16 соединен с нулевым входным выводом 4,

Выпрямитель по второму варианту (фиг.З) отличается от выпрямителя по первому варианту теМ} что первая цепочка, состоящая из сопротивлений 17 и 18, подключена параллелно первому и второму входным выво2052422

дам 1 и 2, а вторая, состоящая из сопротивлений 19 и 20, подключена параллельно первому и третьему входным выводам 1 и 3, При этом значе5 ния сопротивлений 17 и 19 в два раза превышают значения сопротивлений 18 и 20,

Выпрямитель по третьему варианту (фиг,5) отличается от двух пре0 дьщущих вариантов соединением шести комплексных сопротивлений 21-26 в две звезды, нулевые точки которых q и & подключены к выводам переменного тока выпрямителя 9, а сво15 бодные выводы попарно объединены и подключены к входным выводам: сопротивления 21 и 22 -к выводу 1, сопротивления 23 и 24 - к выводу 2, сопротивления 25 и 26 - к выводу 3.

20 В частном случае третий вариант может быть выполнен в виде вьтря- мителя, представленного на фиг.7.

При выполнении комплексных сопротивлений 21, 23 и 25 в виде емкос25 ти, резистора и индуктивности их

соответственно равны:

sin

od-240 I 2

30

sin

a при выполнении сопротивлений 22, 24 и 26 в виде резистора, индуктивности и емкости их значения соответственно равны:

2f

Sin

к I-180

2if

, «t-60 sin

, 06+60 sin -j-

где ti - начальная фаза выпрямленного напряжения;

Jf - некоторая постоянная (). Работа вьтрямителя по фиг.1 осу- ществляется следующим образом.

Так как общий выходной вывод 16 соединен с нулевым входным выводом 4, потенциал общего выходного вывода 16 равен потенциалу нулевой точки трехфазного источника питания, т.е. нулю.

55

В первый полупериод потенциал точки d является положительным, а потенциал точки S - отрицательным. .Соответственно, открыты диоды 10 и 13. В этот полупериод напряжение между выходным выводом 14 и общим выходным выводом 16 равно О, а напряжение между выходным выводом 15 и общим выходным выводом 16 равно Uj(t)iO.

В следующий полупериод потенциал точки а отрицательный, а потенциал точки 8 иоложительньш. Соответственно, открыты диоды 11 и 12. В этот полупериод напряжение между выходным выводом 14 и общим выходным выводом 16 равно U.(t)0, а напряжение между выходным выводом 15 и общим выходным выводом 16 равно Ug(t)iO, Затем цикл работы выпрямителя повторяется.

Таким образом, выпрямитель осуществляет двухполярное двухтактное вьтрямление и напряжения на выводах выпрямителя равны по модулю друг другу и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления.

Сопротивления 5 и 6 (7.7.),а таже сопротивления 7 и 8 () могут быть чисто активными, индуктивными или емкостными или иметь индуктивный или емкостной характер. Возможны также следующие реализации .входной вывод 1 подключить .к фазе В а входной вывод 2 подключить к фазе А; входной вывод 1 подключить к фазе С, а входной вывод 3 подключить к фазе А. Принцип работы выпрямителя при этом не изменится.

Выпрямитель по фазе 3 работает следующим образом.

Входные выводы 1,2,3 подключают к соответствующим фазам А,В,С трехфазного источника питания,а нулевой входной вывод 4 - к нулевой точке (точке 0) источника питания. Так как общий выходной вывод 16 соединен с нулевым входным выводом 4, потенциал общего выходного вывода 16 равен потенциалу нулевой точки источника питания (), так как

мт

2Z

ig , потенциал точки а равен: .

fa -3 .

а напряжение между точками а и о рано:

и.

-И J 3

Так как Z,, 22 , потенциал точки равен:

точками S и о рав

3 f

в результате мгновенное значение напряжения между точками а и о равно:

5

0

5

0

5

0

5

0

5

U(t) 1 (G)t+270),

la мгновенное значение напряжения между точками S и о равно:

-Г Ug(t) (cot+90°).

Из приведенных формул следует, что напряжения Ua(t) и llf(t) равны по величине, но сдвинуты друг относительно друга на 180,. На векторной диаграмме (фиг,4) напряжения U(t), Ug-(t) представлены соответственно векторами V , Vg .

В первый полупёриод потенциал точки а (%) является положительным, а потенциал точки S (Ч с) отрицательным. При этом открываются диоды 10 и 13, В этот полупериод напряжение между выходным выводом 14 и общим выходным выводом 16 равно Uf,(t)50, а напряжение между выходным выводом 15 и общим выходным выводом 16 равно U(t)0,

В следующий полупериод , а Cfj.0. При этом закрыты диоды 10 и 13, а открыты диоды 11 и 12. В этот полупериод напряжение между выходным выводом 14 и общим выходным выводом 16 равно , а напряжение между выходным выводом 15 и общим выходным выводом 16 равно Uq(t)0. Затем цикл работы выпрямителя повторяется.

Таким образом, выпрямитель осуществляет двухполярное двухтактное выпрямление и напряжения на выходах выпрямителя равны по модулю друг другу и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления.

Возможны также варианты: входной вывод 1 подключить к фазе В, а входной вывод 2 - к фазе А источника питания; входной вывод 1 подключить к фазе С, а входной вывод 3 - к фазе А источника питания.

Сопротивления 17 и 18 (Z, а также сопротивления 19 и 20 (Z|, 27,2(j ) могут быть чисто активными, индуктивными или емкостными или носить емкостный или индуктивный характер. При этом принцип работы устройства не изменяется.

Работа выпрямителя по фиг,5 существляется следующим образом, В первый полупериод потенциал точки q является положительным (при

условии «; 1 80°), а потенциал том- ки Н - отрицательным Соответственно открыты диодь 10 и 13, В этот полупериод напряжение между выходным выводом 14-и обпшм выходным выводом 16 равно U(t)jO(, а напряжение 0 между выходным выводом 15 и общим выходным выводом 16 равно Ug-(t)60.

Б следующий полупериод потенциал точки а является отрицательным, а

потенциал точки S положительным. Со- 15 ответственно открыты диоды 11 и 12

В этот полупериод напряжение между выходным выводом 14 и общим выхбдным выводом 16 равно Us(t)S;0, а напряжение между выходным выводом 15 20 и общим выходным выводом 16 равно Uftif-I O,

Необходимо отметить, что напряжения ), Ug(t) равны по величине и сдвинуты друг относительно дру- ;

о

га на 180 „

На диаграмме (фиг,6) напряжения U|.j(t)j Ug(t) представлены соответственно векторами V,, Vg,

Таким образомJ выпрямитель осу- п ществляет двухполярное двухтактное выпрямление и напряжения на выходах выпрямителя равны по модулю друг другу и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления.

На фигИ приведена схема выпрямителя и Од точка С совпадает с фазой А источника питания (см фиг„8) работа выпрямителя аналогична описан- ной выше.

Необходимо отметить8 что при 0, + 120°, ISC двух- , полярное выпрямленное напряжение является одинаковым в течение периода, зависящим от соотношения значений активных сопротивлений выпряг-штеля и нагрузки.

35

4С

При .,9С 60,рб 120 или ci 180 при бесконечной мощности источника питания в течение одного полупериода синусоидального напряжения на. сопротивлениях нагрузки выпрямленное напряжение равно фазному напряжению трехфгйного источника питания, а в течение следующего полупериода - в зависимости о значения активного сопротивления выпрямителя и активного значения

0

5

0

;

п

5

С

0

5

сопротивления нагрузки, т,е, несимметрично.

Формула, изобретения

1,Трехфазный двухполярный неуправляемый выпрямитель, содержащий три входных вывода для подключения трех фаз источника питания, первую цепочку из последовательно соединенных одинаковых по величине первого и второго комплексных сопротивлений, однофазный мостовой выпрямитель, выводы постоянного тока которого соединены с выходными выводами, отличающийся тем, что с целью улучшения массо- габаритных показателей, повышения коэффициента мощности и качества выходного напряжения, в него введены вторая цепочка из последовательно соединенных: одинаковых по величине третьего и четвертого комплексных сопротивлений, нулевой входной вывод для подключения нулевой точки источника питания и общий выходной вывод5 соединенный с нулевым входным выводом 5, причем первая цепочка включена параллельно первому

и нулевому входным выводам, вторая цепочка включена параллельно второму и третьему входным выводам, общие точки первого и второго, а также третьего и четвертого комплексных сопротивлений подключены к соответствующим выводам перемен- него тока мостового выпрямителя,

2,Трехфазный двухполярный неуправляемый выпрямитель, содержащий три входных вывода для подключения трех фаз источника питания, первую цепочку из последовательно соеди-. ненных первого и второго комплексных сопротивлений, однофазный мостовой вьшрямитель, выводы постоянного тока которого соединены с вы ходными выводами, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повьппения коэффициента мощности и качества выходного напряжения, в него введены вторая цепочка из последовательно соединенных третьего и четвертого комплексных сопротивлений, нулевой входной вывод для подключения нулевой точки источника питания и общий выходной вывод, соединенный с нулевым входным выводом, первая цепочка включена параллельно первому и второмл. входным выводам.

7

а вторая - параллельно первому и третьему входным вьтаодам, общие точки первого и второго, а также третьего и четвертого комплексных сопротивлений подключены к соответствующим выводам переменного тока мостового вьшрямителя, причем значения первого и третьего комплексных сопротивлений в два раза превышают значения соответственно второго и четвертого комплексных сопротивлений.

3. Трехфазный двухполярный неуправляемый выпрямитель, содержащий три входных вывода для подключения трех фаз источника питания, первую цепочку из последовательно соединенных первого и второго комплексных сопротивлений, однофазный мостовой вьтрямитель, выводы постоянного тока которого соедине ны с выходными выводами, отличаю-- щ и и с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повышения коэффициента мощности и качества выходного напряжения, в него введены вторая цепочка из последовательно соединенных третьего и четвертого комплексных сопротивлений, пятое и шестое комплексные сопротивления, нулевой входной вывод для подключения нулевой точки источника питания и общий выходной вывод соединенный с нулевым входным выводом, все указанные комплексные соп052А28

ротивления соединены в две звезды, нулевые точки которых соединены соответственно с первым и вторым входными выводами переменного тока мое- 5 тового выпрямителя, а свободные выводы попарно объединены и подключены к соответствующим входным выводам.

Д. Выпрямитель по п..3| о т л и - 10 чающийся тем, что первое,

второе и третье сопротивления пер- . вой звезды вьшолнены в виде .емкости, резистора и индуктивности, значения которых равны соответст- 15 венно

-Ь

sin

20

, ot-120

S in Т

четвертое, пятое и щестое комплексные сопротивления второй звезды выполнены в виде резистора, индук- 5 тивности и емкости, значения которых равны, соответственно

Й-И80 2

2- Y

Sin

. ct-60 sin ---

30

2У

. oi+60 sin

35

где у - некоторая постоянная ); оС - начальная фаза, вьтрямленно- го напряжения.

УСА

УЛВ

/7

Фиг. 3

2Д/ Af2

er/4.

лл

Изобретение позволяет улучшить массогабаритные показатели. повысить коэффициент мощности и качество выходного напряжения трехфаз- ного двухполярного неуправляемого выпрямителя. Выпрямитель представлен тремя вариантами, в которых рассмотрена вторая цепочка из последовательно соединенных, одинаковых по величине комплексных сопротивлений, например сопротивлений 7 и 8. Комплексные сопротивления могут быть как чисто активными, так и индуктивными, емкостными или носить смешанный характер. Выпрямитель осуществляет двухполярное двухтактное вьтрямление и напряжения на выходах выпрямителя равны по модулю друг другу и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления. 9 ил.. ,

/

А0ft

-с

гг

1

Л

с;-

-«Г/+

А О Stf

н«/

А// Л«

JJ

Фиг. 6

Г

ikfO А/2

-0/4

Фиг. 7

VCK

KB

Фиг. в

A В С- ОО О о

чФиг. 9

Составитель Е.Мельникова

Редактор М.Циткина Техред Л.Микеш

Заказ 8537/56 Тираж 645Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

, Корректор А.Обручар