Электропитающее устройство Репина А.М. Советский патент 1986 года по МПК H02M7/162 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве неуправляемого или управляемого (стабилизированного) вторичного источника электропитания различ ного назначения, преимущественно при повышенных токах нагрузки и сравндтельно малом уровне пульсации выходного напряжения с высокой кратностью ее частоты при требовании обеспечить эти важные noKa3aTejiH без применения громоздких фильтров и без специальных средств формирования дополнитель ной системы источников перемеиньк ЭДС, сдвинутых по фазе относитель- но друг друга, а также относительно основ)юй системы источников фазосдвилутых ЭДС, которые были бы связаны с единым вентильным мостом, не содержаиучм тяжелых и дорогих энергоемких уравнительных элементов, в частности уравнительных реакторов. Цель изобретения - расширение области применения. Па фиг, 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - диаграмма векторов Sj4 (| 1, 12), соответствующих |1- -м импульсам зна;копостоянного выходного напряжения Uo, на фиг. 3 топологическое изображение соединения вентильных обмоток схемы в полуправильнуш шестиугольную звезду, на фиг. 4-9 - различные реализации устройства в автотрансформаторном испол непии. Устройство (фиг.1) содержит двенадцать преобразовательных элементов (ПЭ), в частности вантил-ей 1-12 собранных в шестиячейковый вентильный мост 13, к выводам которого по .постоянноъгу току подключена нагрузка а выводы переменного тока моста посредством линий подключены к трехфаз ной вентильной обмотке электромагнитного аппарата, поделенной в каждой фазе на части ct ajajCi j и . Эти части соединены мелсду собой последовательно и образуют полуправильную шестиугольную зпезду (фиг.З). При этом числа витков частей обмо ток, принадлежащих смежным вершинам звезды (в частности частей d и CLj ) , установлены в калодой фазе в соотношении 1: ({З + 1) или в действующих значениях напряжения на этих частях относительно среднего напряжения U,, выходного напряжения в соотношении jr(0- 1)/ 12|3: IT/ 6 хГЗ ,11065: 0,3023. Причем соединение (фиг.О образует основную преобразовательную структуру, которая может быть как неуправляемой, так и управляемой от дополнительно введенной системы управления (СУ). Устройство работает следующим образом. Благодаря соединению источников ЭДС (частей обмоток) в полуправильную шестиугольную звезду между ее вершинами формируется система из шести сдвинутых по фазе диагональных ЭДС (фиг.З).После выпрямления посредством вентильного моста 13 на его выходе образуется знакопостоянное напряжение Ue , содержащее (фиг.2) двенадцать фазосдвинутых импульсов §. и за период любой преобразуемой ЭДС. Причем при указанном соотношении витков малой и большой частей обмотки импульсы равны по амплитуде и длительности, а их огибающая (показана на фиг. 2 точками в виде двенадцати лепестков) пульсирует с частотой, в двенадцать раз большей частоты источников преобразуемых ЭДС. Дальнейшего расширения области применения можно достичь, если систему источников ЭДС реализовать в автотрансформаторном исполнении, а также снабдить устройство хотя бы еще одной аналогичной структурой. Ее выходные выводы могут быть автономными или с оадинены последовательно либо параллельно с выходными выводами основной структуры, что позволяет дополнительно перераспределить ток сильноточной нагрузки или напряжение высоковольтного потребителя и тем самым улучшить технико-экономические показатели, долговечность и надежность. Реализация устройства в автотрансформаторном исполнении возможна путем выполнения секций вентильных обмоток, образующих одноименные стоРОНЫ чередующихся через одну вершину звезды, в качестве первичньпс, и снабжения меньшей (фиг. 4, 7, 8 и 9) или большей (фиг. 5, 6 и 8) секции дополнительным отводом (фиг. 4, 5 и 8) либо дополнительньОП BHTKa№i (фиг, 6, 7 и 9), образующими входные выводы для подключения выводов ЛВС первичной сети,, в том числе при уменьшен3ном числе отводов путем совмещения их с одноименными в каждой фаза выводами первичных обмоток (фиг.8). При определенных реализацих устройства (фиг. 4-9) достигается необходимый фазовый сдвиг между соответствующими напряжениями сети и обмоток, а также определенное множество дискретных выборок выходного напряжения при данной величине действующего значения напряжения .сети ABC. Амплитудное значение напряжения на нагрузке можно получить как больше (фиг. 4, 5, 7, 8 и 9), так и меньше (фиг. 6 и 7) амплитудного значения напряжения сети, а также можно получить равные их значения (фиг. 5-7). Следует при этом, иметь ввиду, что шестиугольные звезды (фиг.4-9), изображенные одинаковыми для удобства, в действительности при наличии данной сети претерпевают соответствующее масштабное изменение (без изменения соотношений витков секций), а треугольники ЛВС в реальном масштабе равны между собой. В случае выполнения устройства управляемым сигналы управления от введенной СУ достаточно подавать (фиг.2) лишь на один из преобразовательных элементов моста 13 (фиг.1 что упрощает систему управления, по вьпиает ее эффективность и КПД. Преобразовательные элементы быть выполнены как одно-, так и двухпози ционно управляемыми, а симметричное управление ими обеспечивается путем подали сигналов управления последовательно на вентили 1,2,4,3,5,6,8,7 9,10,12 и 11 (фиг.1). В силу обратимости процесса преобразования можно также выполнить выходные выводы в качестве входных для подключения источника энергии п стоянного тока, что при соответству ющем управлении ПЭ обеспечивает на обмотках протекание переменного ток Тем самым устройство в такой модифи кации выполняет функции инвертора, что расширяет область использования Формула изобрет. ени 1. Электропитающее устройство, содержащее систеьгу источников фазосдвинутых ЭДС, формируемых на поделенных на секции вентильных обмот484ках электромагнитного аппарата, которые соединены между собой последовательно и топологически образуют шестиугольную звезду, вершины которой посредством линий подключены к выводам переменного тока шестиячейкового вентильного моста из преобразовательных элементов, образующих анодную и катодную группы, вьшоды постоянного тока которого образуют выходные выводы, отличающе7 е с я тем, что, с целью расширения области применения, звезда выполнена полуправильной, причем числа витков секций вентильных обмоток, принадле;кащих смежным вершинам звезды, установлены в каждой фазе в соотношении 1: (+ 1), а все указанные соединения образуют основную преобразовательную структуру. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что электромагнитный аппарат вьшолнен в виде электрической машины, трансформатора или автотрансформатора. 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что секции вентильных обмоток автотрансформатора, образующие одноименные стороны чередующихся через одну вершину звезды, выполнены в качестве первичных, а остальные, электрически связанные с ними части - в качестве вторичных обмоток. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что первичные обмотки снабжены в каждой фазе дополнительным отводом или витками, образующими входные выводы. 5. Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере еще одной аналогичной преобразовательной структурой, выходные выводы которой соединены последовательно или параллельно с выходньпШ выводами основной структуры. 6.Устройство по п. 5, отличающееся тем, что выходные выводы указанных структур являются автономными. 7.Устройство по пп. 1-5, отличающееся тем, что преобразовательные элементы вентильного моста вьтолнены одно- или двухпозиционно управляемыми. 8.Устройство по п. 6, о т л Иг чающееся тем, что оно снабжено системой управления, которая при последрвательной нумерации преобразовательных элементов в порядке естественного их открытия с первого по одиннадцатьй в их анодной группе и с второго по двенадцатый

в их катодной группе обеспечивает подачу сигналов управления последовательно на первый, второй, четвертый, третий, пятый, шестой, восьмой, седьмой, девятый, десятый, двенадцатый и одиннадцатый элементы.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания. Цель изобретения - расширение области применения. Устройство содержит вентили 1-12, соединенные в шестиячейковый вентильный мост 13, вход переменного тока которого подключен к трехфазной вентильной обмотке электромагнитного аппарата, поделенной в каждой фазе на четьфе части. Эти части соединены последовательно, образуя полуправильную шестиугольную звезду. Числа витков секций вентильных обмоток, принадлежащих смежным вершинам звезды, выбраны в соотношении ). В результате указанного соединения частей вентильной обмотки между вершинами шестиугольной звезды формируется система из шести сдвинутых по фазе диагональных ЭДС, а на выходе вентильного моста 13 образуется знакопостоянное напряжение, содержащее с (О двенадцать фазосдвинутых импульсов С/) за период любой преобразуемой ЭДС. Благодаря указанному соотношению чисел витков частей обмотки эти импульсы равны по амплитуде и длительности, а их огибающая пульсирует с частотой, в двенадцать раз большей частоты источников преобразуемых ЭДС. 7 з.п. ф-лы, 9 ил. S ю 12 г ц 6 / 35 7 // Г

iCttbif; 1,12)$12 11.12} Siii . л ,, : icza,,9,10)9 (,; 9,8)8 io J; 55 7

Фиг. f,2) ПЧ2 V.-.. лI : / I / . I / I / - V I / .. j V / I y s{b2C, I V ..f.. i 5,в) 67i6ya2i 7,8) , , Лг - 16 ,,5,)

Фиг.Ч

Фиг. 5

fe

Фи.8

Фиг.9