Мостовой источник электропитания Советский патент 1987 года по МПК H02M7/162 

113

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве неуправляемого или управляемого вторичного источника электропитания,, обеспечивающего высокое качество преобразования энергии.

Цель изобретения - расширение области применения.

На фиг.1 представлена принципиаль ная электрическая схема усч ройства на фиг.2 - блочно-топологическая схема устройства; на фиг.З - векторная диа грамма токообразующих ЭДС S,y (), формирующих знакопостоян- ные импульсы выходного напряжения Ug, сдвинутые один относительно другого последовательно на 30 эл.град.

Устройство по фиг.1 содержит двенадцать преобразовательных элементов (вентилей) 1-12, образуюащх шести- ячейковьш вентильный мост 13, к выводам постоянного тока которого по,г;- ключена нагрузка 14, а также систему управления (СУ) при выполнении источ ника втравляемым. Эта система обеспечивает подачу сигналов на преобразовательные элементы 1-12 при выполнении их одно- или двухпозиционно управляемыми, в частности в виде тиристоров, транзисторов, герсико- нов с диодами и пр., или/и управля- ет магнитным состоянием электромагнитного аппарата (ЭМА). Вентильные обмотки ЭМА поделены в каждой,фазе н

а

,

1,

Ъ, , b,j, с, , с

и

одними одноименными выводами подключены к выводам переменного тока моста 13, Другими выводами первые секции а ,

Ъ,:

являющиеся по числу

витков большими, соединены в правильную трехлучевую звезду и снабжены в каждой фазе отводами а, Ъ, с, К отводу а ( , с ) данной большей фазной секции (а,, Ь, с,) подключена согласно смежная по фазе меньшая секция Ъ (cj aj) в порядке прямой индексной последовательности фаз. При этом изображенная на фиг,, и 2 схема является правой, а левую легко получить путем изменения индексной последовательности фаз меньших секций с прямой на обратную.

Числа витков первых а,, Ь,, с,, и вторых b, с секций могут быть установлены в соотношении 1: :(4з - 1), а меньшие секции а, Ъ, с и большие части а х,, Ь, у,, с , z, первых секций, образующие начала лу

5

0 5 о

5

0

5

0

55

92

чей звезды а,Ь,с,, могут быть выполнены в каждой фазе с одинаковым числом витков (в соотношении 1:1).

В этом случае обеспечивается высокое .качество преобразования энергии, в -частности двенадцатикратная частота пульсации выходного напряжения U(, фиг.З), а также расширение области практического применения в народном хозяйстве.

Устройство по фиг. 1 работает следующим образом-.

В устройстве формируется шесть (т.-б) диагональных ЭДС (ДЭДС): а.с, а,с,, b,aj, Ъ,а,, с,Ъ, с,Ь,, которые на векторной диаграмме фиг.З соответствуют фазосдвинутым импульсам S, Sz б Sq, 8,0, формирующим на нагрузке 14 знакопостоянное напряжение Up. Так как к источникам этих ДЭДС подключен мост 13, то на нагрузке обеспечивается выпрямление не только положительных полуволн этих шести ДЭДС, но и отрицательных, т.е. сдвинутых на 180 эл.град. или обратных полуволн. При этом в противофазном контуре токопрохождения в работе участвуют те же части вентильных обмоток, что и в основном контуре, но ток нагрузки через них протекает в обратном направлении относительно сопоставляемого контура и со сдвигом по времени на половину периода ЭДС. Следовательно, здесь как во всяких .мостовых схемах, используется свой- .ственный им положительный эффект ре- верса тока силовых вентильных обмо-J ток. Кроме того, благодаря выпрямлению обеих полуволн всех шести ДЭДС, -, на нагрузке обеспечивается двенадцатикратная частота пульсации (, фиг.З) с малым уровнем (,45%). В устройстве большие секции соединены в трехлучевую звезду, что предопределяет формирование трех из шести ДЭДС - а,с,, Ь(а,5 с,Ь(, которым соответствуют на фиг.З шесть (четных) импульсов S, 84, Зйэ Sg, S,o, S12

В результате указанного присоединения меньших секций а, Ь, с к отводам aj , , с, больших секций а, , Ь,, с, (фиг.1 и 2) формирование трех остальных ДЭДС , Ъ,а, Cjbj и соответствующих им шести импульсов S ,

происходит в уст3

Sj,| S, Sq, S,

ройстве следующим образом.

Ток нагрузки протекает через три части всех трех фаз обмотки (фиг.2),

3133

что обеспечивает фазовый сдвиг соответствующих импульсов тока через каждую меньшую секцию и снижает амплитудное значение через синфазную ей сетевую обмотку, приводя к уменьшению действующего значения тока и пропорционального ему значения габаритной мощности. Кроме того, как следует из

преобразовательных элементов управляемыми (УПЭ) возможно существенное упрощение алгоритма и системы управ- 15 ления путем подачи сигналов управления лишь на один из УПЭ в порядке естественного их открытия, В частности, при последовательно нечетных номерах УПЭ анодной группы и четных нофиг.З, в устройстве увеличивается вре-iо тильных обмоток на 15 эл.град. мя работы больших частей первых сек- Как видно из фиг.З при реализации ций, образующих начала лучей звезды, так как эти части участвуют в формировании не только четных, но и нечетных импульсов выходного напряжения.

Улучшения энергетических и массо- габаритных показателей можно достичь, если хотя бы одну из секций или одну из частей большей секции вентильной обмртки выполнить в каждой фазе в ка-20 мерах честве сетевой обмотки, т.е. реализовать ЭМА в автотрансформаторном исполнении, одновременно обеспечив широкзто номенклатуру значений выходного напряжения путем введения вспо- 25 могательного отвода или дополнительных витков, образующих входные выводы. При этом преобразовательные элементы 2, 3, 6, 7, 10 и 11 трех ячеек моста .13, присоединенные к вершинам зо звезды (фиг.1 и 2), проводят ток 90

УПЭ катодной группы сигналы можно подавать с циклическим сдвигом во времени последовательно на вентили 1, 3, 4, 6, 5, 7, 8, 10, 9, 11, 12 и 2.

Формула изобр етения

1. Мостовой источник электропитания, содержащий трехфазный электромагнитный аппарат, фазные вентильные обмотки которого поделены в каждой фазе на две неравные секции с соотношением витков 1: (тГз - 1), при этом большие секции соединены в правильную трехлучевую звезду, вершины которой подключены к соответствующим трем выводам переменного тока шести- ячейкового вентильного моста на преобразовательных элементах, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы, отличающий- с я тем, что, с целью расширения области применения, большие секции дополнены в каждой фазе отводом, к которому согласно с данной секцией подключена смежная ей по фазе мень- щая секция в порядке индексной последовательности фаз, свободный вывод которой, одноименный выводам вершин звезды больших секций, соединен с одним из трех остальных выводов переменного тока моста, образуя основную преобразовательную структуру.

эл.град, а остальные вентили (1, 4, 5, 8, 9, 12), присоединенные к свободным выводам малых секций обмоток, проводят ток всего лишь 30 эл.град, что позволяет при необходимости установить половину преобразовательных элементов ПЭ в три раза меньшей мощности относительно другой их половины и при установке однотипных ПЭ о.бес печить более высокую надежность за счет их режимной избыточности (50%).

Если снабдить устройство хотя бы еще одной дополнительной преобразовательной структурой, аналогичной описанным, и соединить выходные выводы структур на ав тономные нагрузки- или параллельно либо последовательно на ту же нагрузку непосредственно или через дополнительно введенные элементы, можно обеспечить перераспределение тока или напряжения нагрузки по менее слаботочным (соответст- ве нно более низковольтным) элементам, повысить эксплуатационную надежность за счет схемно-структурной избыточности и расширить область практического применения.

При параллельном или последовательном соединении структур можно теоретически получить , т.е. дополнительно удвоить частотную кратность пульсации и снизить ее уровень в несколько раз, если при выполнении сетевых обмоток обеспечить в разных структурах фазовый сдвиг систем ЭДС венпреобразовательных элементов управляемыми (УПЭ) возможно существенное упрощение алгоритма и системы управ- 15 ления путем подачи сигналов управления лишь на один из УПЭ в порядке естественного их открытия, В частности, при последовательно нечетных номерах УПЭ анодной группы и четных ноiо тильных обмоток на 15 эл.град. Как видно из фиг.З при реализации

0 мерах 25 о

0 мерах 5 о

5

9

5

0

5

УПЭ катодной группы сигналы можно подавать с циклическим сдвигом во времени последовательно на вентили 1, 3, 4, 6, 5, 7, 8, 10, 9, 11, 12 и 2.

Формула изобр етения

1. Мостовой источник электропитания, содержащий трехфазный электромагнитный аппарат, фазные вентильные обмотки которого поделены в каждой фазе на две неравные секции с соотношением витков 1: (тГз - 1), при этом большие секции соединены в правильную трехлучевую звезду, вершины которой подключены к соответствующим трем выводам переменного тока шести- ячейкового вентильного моста на преобразовательных элементах, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы, отличающий- с я тем, что, с целью расширения области применения, большие секции дополнены в каждой фазе отводом, к которому согласно с данной секцией подключена смежная ей по фазе мень- щая секция в порядке индексной последовательности фаз, свободный вывод которой, одноименный выводам вершин звезды больших секций, соединен с одним из трех остальных выводов переменного тока моста, образуя основную преобразовательную структуру.

2. Источник поп.1,отлича- ю щ и и с я тем, что меньшие и боль- шие секции вентильных обмоток соединены в прямом или обратном порядке индексной последовательности фаз.

3.Источник по пп.1 к 2, о т л ,и- чающийся тем, что введенный отвод делит большую секцию на две неравные части, большая из которых равна по числу витков меньшей секции и образует начало луча звезда.

4.Источник по ПП.1--3, отличающийся тем, что по крайней мере одна из секций или частей.вентильных обмоток выполнена в качестве сетевой обмотки и снабжена в каждой фазе вспомогательным отводом или дополнительными витками, образующими входные выв оды.

5.Источника по пп.1-4, отличающийся тем, что он дополне по крайней мере еще одной аналогич--. ной структурой, выводы постоянного

тока которой образуют автономные выводы или соединены последовательно либо параллельно с выводами основной

структуры.

6. Источник по пп.1-5, о т л и - чающийся тем, что в него введена система управления, обеспечивающая подачу сигналов управления по- следовательно по одному на первый, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, десятый, девятый, одиннадцатый, двенадцатый, второй преобразовательные элементы при последовательной нумерации их от первого по одиннадцатый в анодной и от второго по двенадцатый в катодной их группах в порядке естественного вступления их в работу.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве неуправляемого или управляемого вторичного источника электропитания, обеспечивающего высокое качество преобразования энергии. Цель изобретения - расширение областей применения. Положительный эффект устройства, заключающийся в обеспечении Двенадцатикратной частоты пульсации выходного напряжения при улучшенных массогабаритных показателях и возможности упрощения алгоритма управления путем подачи сигналов управления лишь на один преобразовательный эле- мент, обусловлен связями между эле- ментами. Две секции вторичной обмотки, большая из которьпс соединена в звезду, подключены к шестиячейковому вентильному мосту 13 на преобразовательных элементах 1-12. Большая секция снабжена отводами в кавдой фазе, подключенными к смежной по фазе мень-. шей секции. 5 з.п. ф-лы, 3 ил. с S сл Oi ff, ,П-Г2 02 А А 5 А А S 00 со U -U 4 -U - -5 ДА I9i11 1131517 I Фие,7

-f

ut. Z

iaiSj ,ri.2)Sj2 ia2Bf,ii,i2JSj

j8f,11.rO)Sjo

I

(fS2-,S,/ff)S3

SiiOjC M

(aiCf ,3,2)

S3(82y.3,f)

Sif{8fCj ,

I y,s)

, s.s)

(c,a, j,w}S9 - Jr -(б.а, -jlB)

Bf{C2 J,9

Фи.З

Редактор Л.Пчолинская

Составитель Е.Мельникова Техред М.Ходанич

Заказ 3976/54

Тираж 659Подписное

ВНИИПИ 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

Корректор В.Гирняк