Девятилучевой преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H02M7/12 

1

Изобретение относится к элек-тро- технике и может быть использовано преимущественно в качестве низковольтного источника электропитания при требовании обеспечения выходног напряжения с .повышенной кратностью пульсации.

Цель изобретения - улучшение качества преобразования энергии.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема преобразователя в трансформаторном исполнении при соединении первой вторичной обмотки в прямую, а второй - в обратную трехлучевые звезды; на фиг.2 - векторная диаграмма, поясняющая в фазовой плоскости формирование токо образующих ЭДС Sn( р 1,9) и принцип действия устройства. I

В скобках при S (фиг.2 указаны номера соответствующих им токопро- водящих вентилей при естественном их открытии, а на фиг.1 приведены некоторые основные данные, обеспечивающие удобство сопоставления покзателей схемы с равноценными показателями аналогов и известного преобразователя.. При этом используются следующие обозначения: П - частоная кратность пульсации выходного напряжения; Ч - число отдельных частей (секций) вентильных обмоток (вторичных или вторичных и первичных ); Wj-д - витковое число, пока- Зьшающее отношение суммарного числа витков вентильных обмоток к базовому числу витков с напряжением на ни равным среднему значению Vf. выходного напряжения UQ в режиме XX; Kf, - коэффициент пульсаций, показывающий отношение полного ее размаха

дПп (от минимума мгновенного

о до максимума) к значе сзначения U

нию VP ; К, Y, Э LC улучшение показателей относительно известного преобразователя (в разах ), выраженное соответственно в повьпаении К частоты пульсаций, снижении Y ее уровня и экономи в произведении величин L, С при,установке на выходе преобразователя Г-образного LC-фильт ра с целью подавления негативного продукта вьтрямления (.пульсаций).

Устройство (фиг.П содержит девят преобразовательных элементов, в частности вентилей 1-9, и связанные через них вентильные обмотки а Ь, с и aj, bo, с. Одними одноименными

O

f5

982

вьгоодами обмотки соединены соответственно в прямую и обратную трехлучевые звезды, общие точки которых образуют выходные выводы с подключенной к ним нагрузкой.

.При этом первая обмотка а ,Ь., , с., снабжена отводами а,Ь, с, которые через три вентиля 1,4 и 7 связаны с общей точкой второй звезды а, bj., Ci, а другие одноименные для данной звезды выводы соединены с разноименнь1ми им вьшодами другой звезды через вентили 2,3,5,6,8 и 9, Причем эти вентили соединены попарно одноименными электродами и образуют шестивентильное кольцо, которое обеспечивает согласную связь соответствующей фазной обмотки одной звезды с двумя разноименными по фазе обмотками другой звезды.

Благодаря такому соединению, на нагрузке преобразователя (фиг.1 ) фор мируется выходное напряжение U, переменная составляюп;ая которого пульсирует с частотой, в девять раз превьаиающей частоту преобразуемых ЭДС, что показано девятью импульсами R ( ft V,9 ) на фиг . 2 .

30 При этом амплитудные значения импульсов могут быть обеспечены одинаковыми, а последовательный фазовый сдвиг их относительно друг друга равным 40 эл.град., если вторую

35 первую а ДЬ, ,с, ) обмот0

5

ки.

а также отвод а (Ь

2 ,c.j ) выполнить в каждой фазе с числом витков в соотношении sin sin VJ/2.

40 Устройство работает следующим образом.

Каждому фазосдвинутому импульсу выходного напряжения соответствует свой /и-й контур прохождения тока

45 нагрузки, сменяющийся во времени по составу элементов в течение периода преобразуемых ЭДС любой из секций обмоток. Так, например, первый контур -токопрохо эдения, обеспечивающий

0 формирование токообразующей ЭДС S,(фиг.2), содержит следующие элементы (фиг.1 ): отвод aj - вентиль 1 - общая точка звезды - нагрузка - общая точка звезды .

55 При этом в идеальном случае, т.е. без учета возможного явления коммутации, остальные восемь вентилей не проводят ток, так как закрыты образующимся на них напряжением обрат313

ной полярности (обратным напряжени- ем ),

Остальные импульсы 5„ формируются аналогично (фиг. 1 и 2). В итоге обеспечивается девятикратная частота пульсации выходного напряжения (, а ее уровень К - равным 6,16% в режиме XX, что соответственно в три и примерно в три раза лучше, чем в известном устройстве при одновременном примерном сохранении суммарного числа W витков вентильных обмоток.

Дальнейшего существенного .улучшения показателей можно достичь, если преобразователь выполнить не в трансформаторном (фиг.1), а в автотрансформаторном исполнении или/и снабдить его хотя бы еще одной аналогичной структурой, которая может работать на автономную либо на ту же нагрузку при последовательном или параллельном соединении структур.

В частности, если в этих двух параллельно или последовательно включенных структурах первые вентильные обмотки соединить в разнотипные звезды, то фактически однотипными в целом структурами обеспечивается дополнительное удвоение частотной кратности пульсации, а также уменьшение ее уровня теоретически дополнительно в четыре раза.

Формула изобретения

. Девятилучевой преобразователь содержащий девять вентилей и преобразовательный трансформатор t трехфазными вторичными обмотками, соединенными в прямую и обратную трехлучевые звезды, общие точки которых образуют выходные выводы, а свободные вьгооды обмоток первой звезды соединены согласно через шесть соединенньк в кольцо вентилей с разноименными по фазе обмотками второй звезды, к общей точке которой подключены три остальных вентиля при одинаковом направлении включения всех вентилей относительно одного из выходньпс выводов, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества преобразования энергии, обмотки прямой звезды снабжены в каждой фазе отводом, который подключен к свободному выводу одного из трех остальных вентилей,обра84

зуя основн то преобразовательную структуру.

2.Преобразователь по п.I, о т - личающийся тем, что все

вентили включены в обратном направлении.

3.Преобразователь по пп.1 и 2, отличающийся тем, что первая звезда выполнена прямой или

обратной, а вторая - обратной или прямой.

4.Преобразователь по пп.1-3, отличающийся, тем, что, с целью увеличения частотной кратности пульсации, числа витков второй и первой звезды и витков от общей точки первой звезды до отвода установлены в каждой фазе в соотношении sin 40°: sin .

5. Преобразователь по пп.-4, отличающийся тем, что одна из вторичных обмоток вьшолнена в качестве первичной и снабжена в ка:вдой фазе отводом или дополнительными витками, образующими входные выводы.

6.Преобразователь по пп.1-5, отличающийся тем, что в рассечку между об1цей точкой звезды

и объединенными электродами указанных трех вентилей, а также в рассечку одних одноименных электродов шести вентилей кольца включены индуктивные элемейты, соответствующие

из которых магнитно связаны i-ши не связаны между собой.

7.Преобразователь по п.6, о т - личающийся тем, что индуктивные элементы или/и трансформаторы

или/и вентили выполнены управляемыми.

8.Преобразователь по пп.1-7, отличающийся тем, что он дополнен по крайней мере еще одной аналогичной преобразовательной структурой, выходные вьшоды которой выполнены автономными относительно выходных выводов основной структуры либо соединены с ними параллельно

или последовательно.

9.Преобразователь по п.8, о т- л и чающийся тем, что, с целью дальнейшего увеличения частотной кратности пульсации, первая звезДз в одной структуре выполнена прямой, а в другой - обратной при соответственно обратной и прямой вторых звездах.

П-3

5б (В )

Фиг. 2.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно в качестве низковольтного источника электропитания при требовании обеспечения выходного напряжения с повьпиенной кратностью пульсации. Цель изобретения - улучшение качества преобразования энергии. В устройстве достигнута девятикратная частота пульсации выходного напряжения. При этом шесть вентилей 2, 3,5,6,8 и 9 соединены в кольцо, через которое каждая фаза одной обмотки, соединенной в звезду, соединена с двумя другими фазами другой обмотки, соединенной в обратную звезду. Секции первой звезды имеют отводы, подключенные к вентилям 1,4 и 7. Может быть также достигнута восемнадцатикратная частота пульсации при параллельном соединении двух преобразователей, в одном из которых первая звезда выполнена прямой, вторая - обратной, а в другом - первая звезда выполнена обратной, а вторая - прямой. 8 з.п. ф-лы, 2 шт. (О (Л со о со 00 , ,W2o 5, Нп 6,16%, Фиг. 1