Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1987 года по МПК H02M7/162 

1 1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве управляемого (стабилизированного) или неуправляемого вторичного источника электропитания преиму щественно при повышенных токах и различных напряжениях нагрузки, а также в тех практических случаях, когда требуется иметь сравнительно небольшое значение третьей и кратных ей гармоник в токах сетевых и вентильны обмоток силовых трансформаторов, электрических машин и других электрос трехфазными

магнитных аппаратов переменными ЭДС.

Цель изобретения - расширение области применения.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - векторная диаграмма ЭДС вентильньпс обмоток или, что то же, адекватная ей мнемоническая структура их соединения (сплошные линии), а также формируемые между свободными выводами обмоток диаго нальные ЭДС (ДЭДС) Зд (fU 1,3) - пунктирные линии; на фиг. 3 - в фа зовой плоскости векторы Sn, (ш 1,6) выходного напряжения U и его огибающая, показанная точками; на фиг. 4 и 5 - линейные диаграммы мгновенных значений тех же 5, Sju, U в виде функций безразмерного времени -) CDt (со- частота преобразуемых ЭДС) для случая неуправляемого режима; на фиг. 6 - вентильно-топологичес- кие структуры всех шести контуров прохождения тока нагрузки, циклически сменяющихся во времени за период ЭДС, как и фиг. 2-4, иллюстрирующие принцип действия преобразователя.

Преобразователь содержит преобразовательные элементы, например вентили 1-12, образующие шестиячекковый вентильньй мост 13, которьш посредством шести линий (л) 14 (Л 6) подключен своими выводами переменного тока к вентильным обмоткам 15 одного трехфазного (например, на пространст- венном марнитопроводе 16) или трех однофазных, в Том числе магнитоуп- равляемых, трансформаторов 17. Его сетевые обмотки могут быть соединены например, в треугольник, а выводы постоянного тока моста 13 образуют вьжодные выводы 18 и 19, к которым подключена нагрузка 20.

При этом каждая фазная обмотка 15 разделена на две секции а, а ; b,b , с, с . Одними выводами р, т, k, а также точками г, t, п соответствующие пары этих секций соединены в правильньй замкнутый шестиугольник ktmnpr (фиг. 1 и 2). Другие выводы а, а , Ь, Ь , с, с подключены к

соответствующим ячейкам шестиячеико- вого вентильного моста.

Устройство работает следующим образом.

На трехфазных обмотках образуются три переменные ЭДС, симметрично сдвинутые по фазе на 120 эл. град., что при указанном соединении обмоток 15 обеспечивает получение трех ДЭДС 8д.|(аЬ , be , са , фиг. 2) и, соответственно, шести токообразующих ЭДС S.J, равных по амплитуде с S. . при 11 1,6. После выпрямления посредством моста 13 эти ЭДС формируют выходное напряжение Ug с шестикратной частотой пульсации (П 6, фиг. 3-5).

При этом в каждом, ш -м контуре токопрохождения (фиг. 5, ш 1,6), циклически сменяющемся во времени за период ЭДС, в работе участвуют все шесть секций обмоток, соединенных в шестиугольник.

По сравнению с известным преобразователем, формирующим выходное нап

ряжение с амплитудой U

апр

не превы5

0

шающей напряжение между вершинами шестиугольника, амплитуда U напряжения на выводах 18 и 19 предлагае - мого устройства, равная амплитуде ДЭДС, больше ид„р(фиг. 2 и 6) .

Этим обеспечивается более широкая область применения устройства, что иллюстрируют его схемные реализации, получаемые .путем вариации отношения числа ток к числу w витков

W. дополнительных витков обмоW витков ее равных сек-

5 ций: % : W(, sin q :sin(60 - q ) (0,43/2):(4з /2,0). При изменении угла tf в пределах О & (у 60° можно получить любые изменения указанных напряжений: U., :U -j3/2sin(60°0 -с) 1,00). f

Причем, несмотря на такие широкие возможности, суммарное число раздельных частей вентильных обмоток сохранено в предлагаемом устройстве, а перераспределение тока нагрузки по различным частям витков осуществлено путем изменения присоединений одних из выводов частей обмоток к отводам

20

31288861

соответствукщих разноименных по фазе частей (в частности, к средним их точкам).против присоединения к выводам этих частей в известном устройстве .5

Шестиячейковый вентильный мост 13 может быть заменен на два 3-ячейковых или три 2-ячейковых моста, что позволяет при необходимости соединить их между собой через магнитно связанные tO или несвязанные между собой индуктивности, т.е. через уравнительный реактор или фильтровые дроссели, и означает, что и в данном смысле предлагаемое устройство не имеет принципиаль- -5 ных ограничений.

Дальнейшего улучшения свойств и расширения области применения можно достичь, если снабдить источник по крайней мере еще одним вентильным преобразователем, обеспечивающим синфазные либо сдвинутые по фазе огибающие выходных напряжений.

I .

При этом выходные выводы преобразователей могут быть использованы для автономных нагрузок либо соединены между собой последовательно раз- нополярными (в высоковольтных источниках) или параллельно однополярны- ми (при сильноточной нагрузке) выводами. Причем при последовательном (ступенчатом) включении каждый преобразователь или их определенная совокупность могут быть дополнительно зашунтированы конденсатором или связаны через более сложный филЬтр, подключены на общую или автономные нагрузки либо связаны разнополярны- ми выводами через отдельные части нагрузки, обтекаемые последовательно общим током, а при параллельном вклю25

30

35

40

и к п

э п п е н

тр с пр в на ше ти ка ды чт ме ка се ся и че ти

0

5

tO -5

5

0

5

0

чении соединены непоср дственно или и через соответствующие индуктивности на общую или/и автономные нагрузки, имеющие либо не имеющие общие потенциальные точки.

Во всех реализациях преобразователя в качестве преобразовательных элементов могут быть установлены любые .приборы, как электронные,- так и полупроводн жовые, неуправляемые или/и управляемые, одно- или двухпо- зиционные, в том числе с малым падением прямого напряжения, например МДП Транзисторы, приборы на эффекте Шоттки и пр. Это дополнительно обеспечивает экономичность .-.и надежность преобразователя, расширяет область его применения в сторону диапазона низких напряжений.

Формула изобретения

Преобразователь переменного нал- ряжения в постоянное, содержащий трехфазньш электромагнитный аппарат с первичной и вторичной обмотками, при этом три разноименные по фазе вторичные обмотки, поделенные каждая на две секции, соединены в замкнутый шестиугольник, шестиячейковый вентильный мост, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, каждая секция дополнена витками, которые образуют продолжение секций в каждой из трех чередующихся через одну вершин шестиугольника и своими свободными выводами подключены к выводам переменного тока вентильного моста.

а

XXj

С -

. У

/

/ ff° .

$A2 /

$y $42

Фаг. J

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в к & с качестве источника питания постоянного напряжения преимущественно при повышенных токах и различных напряжениях нагрузки. Цель изобретения - расширение области примененияi За счет того, что шестиугольник вентильных обмоток 15, подключенных к мосту 13 на преобразовательных элементах (вентилях) 1-12, содержит дополнительные витки, амплитуда выходного напряжения на нагрузке 20 повышается. При этом за счет возможной вариации соотношений чисел витков можно чить любые изменения выходного напряжения. 6 ил. ZO ю 00 00 00

ad.Qc be b aca сЪ ab

Uo

Uo

XS)(J

V / у V

A/

i l/ / V V

у

V V ,

231

W

Фиг. 5

о)

б)

г)

$1,

д) г

Редактор А.Козориз

Составитель Е.Мельникова

Техред, А.Кравчук Корректор Е.Сирохман

Заказ 7822/56Тираж 683Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фиг. 6