Преобразователь переменного напряжения в постоянное двухполярное Советский патент 1987 года по МПК H02M7/06 

Изобретение относится к электро- .технике и может быть использовано для электропитания устройств, требующих двух разнополярных постоянных напряжений.

Цель изобретения- - повышение КПД и надежности.

На фиг.1 приведена схема преобразователя переменного напряжения в постоянное двухполярное;.на фиг.2 - графики напряжений и токов, поясняющие работу преобразователя; на фиг.3-6 - варианты выполнения схемы преобразователя; на фиг.7,8 - экви- валентные схемы (по переменному току) для нагрузок преобразователей, выполненных как показано на фиг.5,6 соответственно.

Преобразователь переменного напря- жения в постоянное двухполярное содержит два входных вывода 1 и 2, четыре комплексных сопротивления 3-6, однофазный мостовой выпрямитель 7, содержащий диоды 8-J1, три выходных вывода 12-14. Первый входной вывод 1 соединен с первым выходным выводом 12 Первое .комплексное сопротивление 3 и второе комплексное сопротивление 4 одними выводами подключены к второму входному выводу 2, а другими - к диагонали переменного тока выпрямителя 7 и к соответствующим выводам J5, 16 третьего 5 и четвертого 6 комплексных сопротивлений, свободные выводы комплексных сопротивлений 5,6 объединены и подключены к первому входному выводу 1. При этом комплексные сопротивления 3-6 равны соответственно:

U

и

-i; к и

к . D

-кэ

1-к 1. к+1 i

КЗ

где й,1 - комплексы действующих

значений соответственно .напряжения однофазного источника питания и тока короткого замыкания преобразователя;

К - некоторая постоянная (), отношение выходного напряжения к входному напряжению.

На фиг.3 приведена схема варианта выполнения преобразователя, изоб- раженного ца фиг.1 , в котором комплексные сопротивления 3-5 выполнены в виде емкостей 17-19, а комплексное сопротивление 6 - в виде первой фаз

5

0 5

0

0

5

0

5

ной обмотки 20 асинхронного конденсаторного электродвигателя 21, вторая фазная обмотка 22, которая включена между входными вью одами 1 и 2.

На фиг.4,приведена схема варианта выполнения преобразователя, изображенного на фиг.1 5 в котором комплексные сопротивления 3,5 выполнены соответственно в виде первой 20 и второй 22 фазных обмоток, асинхронного конденсаторного электродвигателя 21, комплексное сопротивление 4 выполнено в виде индуктивности 23, а комплексное сопротивление 6 выполнено в виде емкости 24.

На. фиг.5 приведена схема варианта вьшолнения -преобразователя, изображенного на фиг.1, в котором комплексные сопротивления ЗдЗ выполнены в виде соответственно первичной 25 и вторичной 26 обмоток, трансформатора 27, комплексное сопротивление 4 в виде емкости 28, а комплексное сопротивление 6 равно бесконечности (отсутствует),

На фиг.6 приведена схема варианта преобразователя, изображенного на фиг,1 , в котором комплексные сопротивления 4,5 выполнены в виде соответственно первичной 25 и вторичной 26 обмоток трансформатора 27, комплексное сопротивление 3 - в виде емкости 29, а комплексное сопротивление 6 равно бесконечности (отсутствует ),

Преобразователь переменного напряжения в постоянное двухполярное (фиг,1.) работает следующим образом.

При отсутствии нагрузки 30, включенной между выводами 12,13, и нагрузки 31, включенной между выводами 14,13 ток i(t), протекающий через комплексные, сопротивления 3,4, опережает по фазе на угол /2 переменное напряжение U(t)U sinwt источника переменного напряжения, подключенного к входным выводам 1 и 2, а ток ijCt), протекаюищй через комплексные сопротивления 5 и 6 отстает от напряжения U(t) по фазе на угол 7/2 (фиг,2 а,г).

При работе преобразователя в первый полупериод F потенциал вы- водас 0, а потенциал вывода tj 0. Соответственно будут открыты диоды 8,9, В этот полупериод напряжение между выходным выводом 13 и выходным в.ьшодом 12 равно v(t)7/0 (фиг.2е) ,а напряжение между выходным выводом 14

313

и выходным выводом 12 равно к (t) О (фиг..2ж).

В следующий полупериод потенпиал вывода является отрипательным, а потенциал вывода - положительным. Соот- ветственно будут открыты диоды 10 и 1 В этот полупериод напряжение между выходным выводом 3 и выходным выводом 12 равно с/ (t) О, а напряжение между выходным выводом 14 и выходным выводом 12 равно (/ (t):r 0.

Т

. Таким образом, преобразователь осуществляет двухполярное двухтактное выпрямление и напряжения на выходных выводах преобразователя равны по моду лю и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления.

При коротком замыкании нагрузки, Т.е. при коротком замыкании резисторов 30 и 31, происходит закорачивание комплексных сопротивлений 3 и 5. При этом TOK.i(t) от источника переменного .напряжения протекает по параллельно соединенным комплексным сопротивлениям 4 и 6, образующим па- раллельный резонансный контур. В контуре возникает режим резонанса тока и общий ток i(t)0. Таким образом в преобразователе исключено влияние предельного режима работы (корот- кого замыкания нагрузок на источник переменного напряжения.

Преобразователь (фиг.З) работает следующим образом.

При подаче переменного однофазного напряжения на входные выводы 1 и по обмоткам 20 и 22 текут токи, сдвинутые по фазе. Роль фазосдвигающего

л-

элемента выполняет емкость 19, При

этом ротор электродвигателя 21 приходит во вращение. Если требуется охлаждать диоды 8-11 в процессе работы, то нагрузкой электродвигателя 21 может служить вентилятор для обдува диодов 8-11. При этом процесс двухтактного двухполярного выпрямления происходит аналогично процессу в преобразователе, изображенном на фиг,1.

Аналогично работает и преобразователь, приведенный на фиг.1.

Преобразователь на фиг,5 работает следующим образом.

При подаче переменного однофазного напряжения на входные выводы 1 и 2 по первичной обмотке трансформатора и емкости протекает ток, отстающий по фазе на угол - 71/2, Напряжение на первичной обмотке 25 будет синфазно

561

5, О

-

20-30

35

40

504 .

с входным напряжением. Вторичная обмотка 26 трансформатора 27 создает на выводе 16 противофазное напряжение. Дополнительным преимуществом данной схемы является выравнивание напряжений на выходных выводах и при несимметричной нагрузке (фиг.7).

Временные диаграммы данной схемы совпадают с приведенными на фиг.2,

Преобразователь (фиг,6) работает аналогично. Его дополнительное преимущество - цовышеьшая жесткость выходной характеристики (фиг.8).

Формула изобретения

I, Преобразователь переменного напряжения в постоянное двухполярное, содержащий два входных вывода, первый из которых является также первым выходным выводом, четыре комплексных сопротивления, первое и второе из них одними выводами подключены к второму входному выводу, а другими - к диагонали переменного тока однофазного мостового выпрямителя и к соответствующим выводам третьего и четвертого комплексных сопротивлений, свободные выводы которых объединены, диагональ постоянного тока мостового однофазного вьшрямителя образует второй и третий выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД и надежности, объединенные выводы третьего и четвертого комплексных сопротивлений подключены к первому, входному выводу, при этом первое, второе, третье и четвертое комплексные сопротивления равны соответственно:

и

и

К и

К и

-КЗ

т-к 1,; 1,7

- комплексы действующих

значений соответственно напряжения однофазного источника питания и тока короткого замыка1шя преобразователя; - некоторая постоянная

(), отношение выходного напряжения к входному напряжению.

образователь по п.1, о т л и- йся тем, что первое, четвертое комплексные сопровыполнены в виде емкостей, комплексное сопротивление

выполнено в виде первой фазной обмот- .ки асинхронного однофазного конденсаторного электродвигателя, вторая фазная обмотка которого включена между входными выводами.

3. Преобразователь по п.1, о т - ли. чающийся тем, что третье

и четвертое комплексные сопротивления выполнены в виде первичной и вторичной обмоток трансформатора, включен- ных встречно, второе комплексное со- противление равно бесконечности, а первое комплексное сопротивление выполнено в виде емкости.

О

зofilo ) 6/4

/

Ojt

фиг.З

фиг.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания устройств, требующих двух разнополярных постоянных напряжений. Цель изобретения - повышение КПД и надежности. Напряжения на выходных выводах 12,13,14 равны по модулю и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления. При коротком замыкании нагрузки возникает режим резонанса, защищающий источник от предельного тока . В качестве комплексных сопротивлений 3,4,5,6 могут использоваться емкости, индуктивности, в частности обмотки трансформатора и фазной обмотки асинхронного электродвигате- :ля. 2 з.п.ф-лы, 8 ил. Iffnf П СО СП О5 01 о и Фиг. шЛ,

а гг

«r

(pufS

сриг.Т

Редактор Н.Слободяник

ФL

дзие.8

Составитель Е.Мельникова

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

ФL

дзие.8

Заказ 5807/51Тираж 659Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР

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

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