Устройство для ослабления гармоник переменного тока на входе однофазного выпрямителя Советский патент 1990 года по МПК H02M1/14 

Фм.1

Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике и может быть использовано в схемах преобразователей переменного напряжения в постоянное.

Цель изобретения - повышение эффективности и увеличение выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма кривой потребляемого тока (в интервале от 0 ).

Устройство (фильтр) содержит выходной конденсатор 1 , подключенный к выходному 2 и общему 3 выводам, дроссель 4 с тремя-(в общем случае .с N) обмотками 5-7, два (в общем случае N-1) ключевых элемента 8 и 9 с замыкающими контактами и два (в общем случае N-1) ключевых элемента 10 и 11 с размыкающими контактами. Подвижные контакты пары ключевых элементов (8, 10 и 9, 11), неподвижные контакты (12, 13 и 14,15) которых подключены к выводам одной и той же обмотки (5 и 6 соответственно) , объединены и образуют общую точку i-й пары (но номеру данной обмотки). Общая точка первой пары ключевых элементов подсоединена .к входному выводу 16 фильтра. Фильтр содержит также блок 17 управления ключевыми элементами, который обеспечивает синхронную работу каждой пары ключевых элементов.

Суммарное число витков в обмотках 5-7

Ги

,w, wcosecTi;r wcosec77:. 34N12

Суммарное число витков в обмотках 7 и 6

1 ,я

UN 2Щ

wcosec3-r.

w2 wcosec

ЧЧЧ Ј.1VJ

Число витков в обмотке 7

Г И 2l ,. IT w wcosec --+ J wcosec5T2.

Принцип работы устройства основан на постоянстве величины намагничивающей силы в дросселе (), в связи с чем при изменении числа витков изменяется и величина тока.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии напряжения на входе фильтра (на выводах 16,3) все 2(М-1) ключевые элементы занимают исходное положение. В этом случае все N обмоток оказываются включенными в последовательную цепь между выводами 16 и 2. При увеличении мгновенного значения входного (выпрямленного) напряжения от нулевого значения (при на фиг. 2) до значения

U,UmsiV

(4)

где Um - максимальная амплитуда, т.е. через интервал времени Т Т

h Ha Фиг- 2), блок 17 управления включает первую пару (8,10) ключевых элементов, которая исключает первую обмотку (5) из указанной цепи. В этот момент времени ток, определявшийся ранее (в интервале 0-|1/6) величиной (при числе витков в дросселе, равном и3)

It Imsin-f2

где Im - максимальная амплитуда, становится равным величине

(5)

25

Г I1 imsin(-j -+),

(6)

так как число витков в дросселе стало равным w.

30

35

40

50

55

/-.

Через интервал времени (т.е. в

Ъ момент времени -ц) блок управления

включает вторую пару (9,11) ключевых элементов, которая исключает вторую обмотку (6) из указанной цепи. Это приводит к тому, что в интервале от

4 до - число витков в дросселе становится равным w и, соответственно, величина тока

13 1тз1п(|Г2).(7)

Такая величина д;ока сохраняется и на интервале от | до 2 (фиг.2),

45 так как число витков в дросселе не меняется. В момент времени 2- (фиг.2)

блок управления выключает последнюю (N-1)-K) (вторую на фиг. 2) пару ключевых элементов, подсоединяя к N-й (третьей 7) обмотке (М-1)ю (вторую 6) обмотку, что увеличивает число витков в дросселе до значения v .

Т

При этом в интервале от 2-г до 5г токи в дросселе имеют величину, определяемую формулой (6). В момент вре/ чС I

мени, соответствующий углу 5г на

5153

фиг. 2, блок управления выключает первую пару ключевых элементов, что приводит к увеличению числа витков до Wj и уменьшению тока до первоначальной величины (формула (5)). Таким образом осуществляется прямой порядок включения пар ключевых элементов и обратный порядок их выключения в четвертях периода.

Величина тока, потребляемого выпрямителем в общем случае, может быть

представлена выражением

со 1 .TT4-Tsin(4Nl±1)wt

г-.о

4 N11

(8)

или в рассматриваемом случае

i imgT5iTsin(12li1)wt

т.е. в спектре отсутствуют третья, пятая, седьмая и девятая гармоники выпрямляемой частоты, что существенно улучшает форму потребляемого тока

Величина напряжения на выходе предлагаемого фильтра оказывается больше среднего значения выпрямляемо го напряжения (в отличие от обычных LC-фильтров). Для рассматриваемого случая, когда , ,75Um, т.е. на 17,5% больше средней величины Utp

Таким образом, предлагаемое уст- ройство обеспечивает улучшение формы потребляемого однофазным выпрямителем из сети тока, приближая ее к синусоиде, и повышает величину выходного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для ослабления гармоник переменного тока на входе одно- фазного выпрямителя, содержащее входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника напряжения и нагрузки, конденсатор, включенный между выходными и общим выводами, дроссель с N обмотками, ключевые элементы с замыкающими контактами, неподвижный контакт каждого

ь

15

20 .

- 25 .

30 J J

,« ,,

96

из которых соединен с началом соответствующей обмотки дросселя, а также блок управления ключевыми элементами, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и увеличения выходного напряжения, дополнительно введены ключевые элементы с размыкающими контактами, неподвижный контакт каждого из которых соединен с концом соответствующей обмотки, число ключевых элементов с размыкающими и замыкающими контактами выбрано одинаковым и равным N-1, подвижные контакты ключевых элементов, неподвижные контакты которых соединены с соответствующими выводами одной и той же обмотки дросселя, объединены в общую точку, подключенную к концу предыдущей обмотки, при этом общая точка ключевых элементов, соединенных с первой обмоткой дросселя, подключена к входному выводу, начало и конец N-й обмотки подключены соответственно к концу (N-1)-fi обмотки и выходному выводу, а для пар ключевых элементов, имеющих общую точку, блок управления выполнен обеспечивающим их синхронное переключение, причем в первой четверти периода, начиная с момента времени T/4N, через интервал времени, равный T/4N, блок управления выполнен осуществляющим поочередное включение заказанных пар ключевых элементов в прямой последовательности, во второй четверти периода - их выключение в обратной последовательности, а суммарное число витков обмоток дросселя в каждом из указанных интервалов времени выбрано пропорциональным значению

)

cosec

где п - количество обмоток дросселя, включенных на данном интервале времени.

l si 2J §J

ft/./

W

wt

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в выпрямителях. Цель изобретения - повышение эффективности и увеличение выходного напряжения. Устройство содержит дроссель 4 с W обмотками, включенными между входным 16 и выходным 2 выводами. Каждая из обмоток дросселя, кроме последней, своими выводами соединена с неподвижными контактами ключевых элементов, подвижные (замыкающие и размыкающие) контакты которых объединены в общую точку. Использование дополнительных ключевых элементов с размыкающими контактами, а также обеспечение блоком 17 управления синхронного переключения ключевых элементов, принадлежащих к одной и той же обмотке дросселя, в первой четверти периода работы в прямой последовательности включения, а во второй четверти - в обратной последовательности выключения и определенный выбор суммарного числа витков обмоток дросселя позволяют приблизить форму потребляемого из сети тока к синусоиде и получить значение выходного напряжения больше среднего значения выпрямленного напряжения. 2 ил.

Составитель А.Кириллов Редактор А.Огар Техред М.Ходанич Корректор М.Кучерявая

Заказ 227

Тираж 480

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное