Способ преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока Советский патент 1989 года по МПК H02M7/12 

00 to

на два срсrki)

напряжение U делится

тавляющих напряжения - первое и „

с амплитудой JU , .,ноо гттпмтУПОИ Vm. О илмсо

амплитудой Vrtii,

аМПЛИТудии vnii, оппяи венные значения первого составляю :го напряжения на первом и нтервале и втором интервале - U , ,

1C. л.т чттоглМА

11М BTUUiJJM xiri t. -IX.

„; ненное мгновенное значение второго еоставляющего напряже ни я н а в аГсГю ые знГч ния измененных составляющих напряжений, д средних значений -- Г Гервом тавляющих) токов (ток Ij. (а „ интервале и сумма токов Ij и ij втором интервале, обусловленные вы Деленными абсолютнь и значениями сое тавляющих напряжений,, равны постоян ной составляющей тока нагрузки Ij)- Исходное переменное напряжение U делят на составляющие напряжения На

ГтГГГ.%г°оГ я:еГ

ГгГоГенное значение которо го рав н о исходному, т.е. и„ с

41

Uj

и IV

(1)

тс

0

где Vj - среднее значение измененно го напряжения на каждом участке, а коэффициент Кт определяется из ус ловия равенств измененных значении составляющих напряжений на втором интервале, т.е. из условия U,-U, или , и равен

45

(2)

Vmc ,1

К

т,

50

55

в выражениях для К,, и К,, коэф- ГЛ™.1Г,а% е ГГ:йГге- менных интервалов п-2.

arcsin

4,

11

( sLntf)d(. (sinq - i.J

t,

)J4 , tf, - -j-

1 ч 1 2ir t, J-Uip. tff

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в энергетике, автоматике вычислительной технике и других отраслях, потребляющих энергию постоянного тока. Цель изобретения - улучшение массогабаритных и энергетических характеристик. Преобразование напряжения по предлагаемому способу сводится к разложению каждой полуволны синусоиды исходного напряжения на п симметричных относительно амплитудных значений исходного напряжения импульсов разной длительности - от максимальной (Т/2) до минимальной (Т/2п), последующему изменению их мгновенных значений при условии равенства измененных импульсных напряжений (когда они не равны нулю), затем выделению абсолютных значений импульсных напряжений и сложению токов, определяемых этими напряжениями и нагрузкой. Процесс преобразования упрощается вследствие того, что не во всех каналах потоки энергии управляемые, повышение КПД и жесткости внещних характеристик осуществляется вследствие уменьшения потерь мощности из-за протекания потока энергии не по одному, а по нескольким каналам одновременно. 2 ил. (Л с:

arcsin tr-

arcsin

)Jcf Kjj(-sin(f)J(f,

KI

ffi

arcsin -TTN. /

1Г - arcsin

K,

1

(1sincf) ( j).

. 1

arcsin T- K-2

U I

.„Гогг-гл :4г„ -::.

11ИРНТЫ K ..... Л-,-. 1 -Tк составляют:

К

т, - 7 т, KT,

циенты К ,..., К. Тп

25

V,

(4)

2с у- 1К; Р К,при этом 2 iir п,

(5)

при этом oi. - о

при этом 2 iir п,

при лкзбом количестве временных ин- 30 где К; - коэффициенты определяемые п для коэффициента К. спра- , из уравнении.

arcsin Ц,

2 (-L - sinlf)d(f (sintp- J ..-.. 1

arcsin

К,

arcsin

anj&j-u -«т

г

1-)dcf К; ( - sinq)d(f, q,., - 3

arcsin

K.

11 -arcsin TT-

(1 - sinq)cjcp

Ж

(sintf-l-)cl(f,q..,

Kh

Ч п-,

arcsin

K,

где LP , Cp tJ n . и t, , t j., , t., - соотв етств нно угловые и временные координаты участков, расположенных в. первой четверти периода исходного напряжения, первого, i-1 и п-1-го интервалов.

arcsin

j(-sin(f

KI

(3)

K,

11ИРНТЫ K ..... Л-,-. 1 -Tциенты К ,..., К. Тп

5

V,

2с у- 1К; Р К,при этом 2 iir п,

(5)

2irt, .

-

(6)

27tH-,

55

Уравнения (6), как и уравнения (3), являющиеся частным случаем, получены из условий равенства средних значений измененных напряжений на всех интервалах и равенства вольт-секундных площадей положительных и отрицательных полуволн переменной составляющей выделенного абсолютного значения измененного напряжения переменного тока.

При равных временных интервалах:

й

Кг

Vd,

V 2sinV cos2(i-1)ci

me

(7)

при этом oL д-s .

Устройство, реализующее способ, пример принципиальной схемы которого показан на фиг.2, содержит основной и дополнительный трансформаторы 1,2с последовательно соединенными первичными обмотками, свободными выводами подключенными к входным выводам, и вторичными обмотками, подключенными к входам выпрямителей 3 и 4, вьЕходы которых соединены параллельно и подключены к фильтру 5 (если он необходим) или к нагрузке (показано пунктиром)S управляемьш ключ 6.1, выводы 6.2 и 6.3 рабочих контактов KxiToporo соединены параллельно с первичной обмоткой дополнительного трансформатора 2, а управляющий вывод 6,4 подключен к выходу коммутатора 7 управляющих сигналов, вход которого соединен с выходом селектора 8, подключенного к входным выводам устройства.

1 Выпрямители 3 и 4 могут быть выполнены по схеме со средним выводом (на фиг.2 показан пунктиром) или по однофазной мостовой схеме.

Рассмотрим работу устройства для случая, когда каждый полупериод исходного напряжения разбивают на два временных интервала: первый интерТ Т вал - от О до t. и от - t,

1Д518226

значений составляющих напряжений в определенное число К и К раз, как и операция деления, осуществляется трансформаторами 1 и 2 при ус ловии равенства на каждом интервале мгновенных значений напряжений на вторичных обмотках тех трансформаторов, первичные обмотки которых д не закорочены (фиг.16,в). Выпрямители 3 и 4 осуществляют на всех интервалах операцию вьщеления абсолютных .значений измененных составляющих напряжений (фиг.1г)а выпрямитель 3,

,-g кроме того, функцию ключа, разрывающего связь между параллельно соединенными выходами выпрямителей 3 и 4 и вторичной обмоткой трансформатора 2, когда напряжение обмЬтки равно нулю.

до Y

30

35

20

I

Если число дополнительных трансформаторов больще двух, то соответствующие выпрямители разрывают связи 25 между параллельно соединенньми выходами всех выпрямителей и вторичными обмотками дополнительных трансформаторов, у которых напряжение равно нулю.

При разбиении полупериода исходного напряжения на п временных интервалов число дополнительных трансформаторов, дополнительных выпрямителей и управляемых ключей равно

п - 1.

Сложение токов, обусловленньЕХ выделенными абсолютными значениями измененных составляющих напряжений, больших нуля, осуществляется в нагрузке.

Ключ 6.1 на фиг.2 управляется сиг налами с выхода коммутатора 7, который может быть выполнен, например, по схеме пересчетного кольца.

40

(или от -t вал от t.

до

ti)

Т до - - t

и второй интер- (фиг.1а). Это

2

разбиение осуществляется управляемым ключом 6„1, выводы 6.2 и 6.3 которого на первом интервале замкнуты,первичная обмотка трансформатора 2 закорочена и исходное напряжение приложено к первичной о бмотке трансформатора 1 о На втором интервале указанные выводы ключа разомкнуты и исходное напряжение делится между последовательно соединенными первичными обмотками основного и дополнительного трансформаторов 1, 2 (фиг. 1а)о Операция изменения мгновенных

кроме того, функцию ключа, разрывающего связь между параллельно соединенными выходами выпрямителей 3 и 4 и вторичной обмоткой трансформатора 2, когда напряжение обмЬтки равно нулю.

0

5

0

I

Если число дополнительных трансформаторов больще двух, то соответствующие выпрямители разрывают связи 5 между параллельно соединенньми выходами всех выпрямителей и вторичными обмотками дополнительных трансформаторов, у которых напряжение равно нулю.

При разбиении полупериода исходного напряжения на п временных интервалов число дополнительных трансформаторов, дополнительных выпрямителей и управляемых ключей равно

п - 1.

Сложение токов, обусловленньЕХ выделенными абсолютными значениями измененных составляющих напряжений, больших нуля, осуществляется в нагрузке.

Ключ 6.1 на фиг.2 управляется сигналами с выхода коммутатора 7, который может быть выполнен, например, по схеме пересчетного кольца.

Временной интервал определяется селектором 8, который может быть выполнен по схеме, например, амплитудного или временного селектора. При равенстве временных интервалов селектор выполняется по более простой схеме задающего генератора. Равенство временных интервалов, на которые разбивается полупериод исходного переменного напряжения, позволяет, кроме упрощения схемы селектора, уменьшить установленную мощность управляемых ключей, при этом сохраняется коэффициент формы вьщеленно- го абсолютного значения напряжения.

0

45

50

Формула и

зобретения

л

Способ преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, включающий операции определения нулевого, минимального и максимального значений исходного переменного напряжения, разбиения каждого полупериода исходного напряжения на п временных интервалов, при этом каждый интервал состоит из двух участков, расположенных симметрично относительно амплитудных значении исходного напряжения, изменения на каждом интервале мгновенного значения переменного напряжения и выделения абсолютного значения напряжения переменного тока, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, после разбиения на интервалы произ12) 21 m2f

а

10

15

20

Z

водят операции деления мгновенного значения исходного переменного напряжения на составляющие напряжения так, чтобы среднее значение того составляющего напряжения, которое образуют на участке i-ro интервала (где , равнялось разности сред- нГго значения исходного напряжения на этом участке и среднего значения его на участке (i-l)-ro интервала, изменения мгновенных значении составляющих напряжений в свое определенное -число раз при условии равенства измененных мгновенных значении всех составляющих напряжений на каждом интервале, выделения абсолютных з-ачений измененных составляющих напряжений и сложения токов, обусловленных выделеннь ми абсолютными значениями измененных составляющих напряжений.

Фиг.1

и

Фае. I