Двухфазный преобразователь электроэнергии Советский патент 1990 года по МПК H02M7/162 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве неполнофазного вторичного источника электропитания для потребителей постоянного напряжения среднего диапазона при наличии лишь двух источников переменных ЭДС с фазовым сдвигом 120 эл. град.

Цель изобретения - упрощение.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема двухфазного преобразователя; на фиг. 2 - то же, в более упрощенном виде за счет изображения соединений секций вентильной обмотки (ВО) электромагнитного аппарата (ЭМА) в топологическом, а шестиячейкового вентильного моста - в блочном виде; на

фиг. 3 и 4 - векторные диаграммы, поясняющие в фазовой плоскости при указанных на них соотношениях чисел витков ВО принцип формирования зна- копостоянных импульсов S ., (,12) выходного напряжения UQ, где для каждого из двенадцати циклически сменяющихся во времени контуров протекания тока нагрузки указаны при Sfi токопроводящие или открытые в данном интервале дискретности преобразовательные элементы (ПЭ) моста, а также обозначены выводы секций ВО ЭМА, между которыми в данный момент образуется наибольшая разность потенциалов, определяющая наибольшие значения действующих в этот момент переменных ЭДС, именуемых диагональными (ДЭДС).

сл ел

Јь

О

ср

На фиг. 2 и 3 указаны также соответствующие изображенным диаграммам соотношения витков всех частей и секций ВО ЭМА, число 4 отдельных ее секций и число mn исходных фаз или источников переменных ЭДС, сдвинутых по фазе на 120 эл. град.и преобразуемых посредством моста в постоянное напряжение. Кроме того, для той и другой реализаций устройства, отличающихся соотношением витков, и в спичи с этим несколько иным принципом формирования выходных импульсов, приведены для удобства сопоставления алгоритмы управления преобразовательными элементами моста, устанавливающие порядок последовательной подачи сигналов управления от введенной системы управления через интервал дискрет ности в 30 эл. град. Через (n обозначены витковые числа ВО как отношение суммарного числа ее витков к числу витков с напряжением, равным амплитудному или среднему Vo значени- ям выходного напряжения без учета потерь на элементах схемы.

Устройство (фиг. 1 или 2) содержит ГО 1-12, образующие шестиячейковый вентильный мост 13, и ЭМА с двухфазной ВО. Вентильная обмотка ЭМА разделена в каждой фазе на две секции - основные (ах, by) и дополнительные ( ). Основные и одна дополнительная секции снабжены соответственно отводами a , b , Ь, , причем основные секции ах и by соединены между собой последовательно согласно, топологически образуя открытый треугольник yba, похожий на знак V (фиг.2), в связи с чем такое соединение именуют V-схемой. ЭМА. реализуем и в виде двух отдельных электромагнитных систем, например, двух однофазных трансформаторов, автотрансформаторов и др.

К отводам а1 и Ь1 основных секций присоединены встречно разноименные нм по фазам дополнительные секции, причем одна из них (Ь,у,) отводом b, а другая (а,х,) - выводом а, . Свободные выводы а, Ь,, Ь, х,, у, у всех четырех секций подключены к выводам переменного тока шести- ячейкового вентильного моста 13, Его выводы 14 и 15 постоянного тока образуют выходные выводы +, -, к которым подключается нагрузка 16,

Q 5

Q

5

0

5

0

5

Возможно также введение системы управления (СУ), обеспечивающей подачу сигналов управления на ПЭ 1-12 в соответствии с установленными алгоритмами, а числа витков отдельных частей и секций ВО могут быть установлены в соотношениях, указанных на фиг. 3 и 4.

Преобразователь работает следующим образом.

Как видно из фиг. 2, устройство формирует шесть ДЭДС по две независимых в каждом из трех секторов, сдвинутых по фазе на 120 эл. град.: ab и в секторе aby, by и в секторе Ьуа, уа и х,а в секторе yab. В связи с секторным принципом формирования ДЭДС такие схемы называют секторными или, сокращенно, С-схе- мами, а мостовая (М) структура соединения ПЭ обуславливает применение устройства в диапазоне средних (С) напряжений, что определяет принадлежность его к подгруппе СС-схем. С учетом V-соедикения вентильной обмотки изображенная на фиг. 1 и 2 схема относится к виду CVM-схем со свойственными им особенностями и эффектами.

В частности, несмотря на наличие лишь двух фаз () в устройстве формируется шесть ДЭДС (), и в результате их выпрямления посредством шестиячейкового моста 13 на нагрузке создается знакопостоянное напряжение Uo, содержащее за один период преобразуемых ЭДС двенадцать импульсов, последовательно примыкающих друг к другу через 30 эл. град, при выполнении указанных соотношений витков.

Механизм формирования импульсов Бщ, поясняющий принцип преобразования переменных напряжений в знакопостоянное, ясен из фиг. 3 и 4, согласно которым частота пульсации переменной составляющей напряжения UQ, увеличена в 12 раз относительно частоты ЭДС (), а ее уровень обеспечен достаточно малым (, / ,45%). Несмотря на , суммарное витковое число 4гасоставляет в устройстве всего лишь около 2,887, что в 4,732:2,,64 раза меньше, чем в известном устройстве, содержащем традиционное соединение двухсекционной трехфазной ВО в правильные трехлучевую звезду и замкнутый треугольник.

ормула

5 з о

1

б р е т е н и я

I. Двухфазный преобразователь электроэнергии, содержащий электромагнитный аппарат, двухфазная вентильная обмотка которого разделена в каждой фазе на две секции, первые секции разных фаз выполнены с отводом каждая, соединены между собой последовательно-согласно , топологически образуя открытый треугольник, три вывода которого, а также один из выводов второй секции второй фазы

1554091

витков равных первых секций, частей от их отводов до соединенных между собой выводов и второй с отводом секции второй фазы, а также меньшей ее части до отвода и равной ей второй секции первой фазы установлены в соотношениях: 1 , 1 ЛПГ: (-лПГ-1) : (2/4T-I) или (лПз-П: / 1: - /).

3. Преобразователь по пп. 1 н 2, отличающийся тем, что введенная система управления обеспечивает подачу сигналов управления через

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве неполнофазного вторичного источника электропитания для потребителей постоянного напряжения среднего диапазона. Цель изобретения - упрощение. К секциям двухфазной вентильной обмотки электромагнитного аппарата, соединенным в открытый треугольник (V - схему), с присоединенными к его отводам дополнительными разноименными по фазе секциями подключен шестиячейковый вентильный мост 13 из преобразовательных элементов. Выводы 14, 15 постоянного тока моста образуют выходные выводы "+", "-", к которым подключается нагрузка. Установлением соответствующих соотношений чисел витков секций обмотки и их частей, а также упрощенного алгоритма управления обеспечены высококачественный спектр напряжения нагрузки и потребляемого тока, а также повышенная эффективность системы управления. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

подключены к. четырем из шести выводам |5 интервал дискретности последовательпеременного тока шестиячейкового вентильного моста на преобразовательных элементах, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы, о т л н ч ающийся тем, что, с целью упрощения, к отводу первой секции первой фазы присоединен при встречном включении секций введенный отвод второй секции второй фазы, другой вывод которой, а также один из выводов второй секции первой фазы, присоединенной другим выводом встречно к отводу первой секции второй фазы, подключены к двум остальным выводам переменного тока указанного моста,

&V У 4

,867-,

но на второй, третий, пятый, четвертый, шестой, седьмой, девятый, восьмой, десятый, одиннадцатый, первый и двенадцатый при первом или на первый, четвертый, шестой, третий, пятый, восьмой, десятый, седьмой, девятый, двенадцатый, второй и одиннадцатый преобразовательные элементы моста при втором соотношениях витков при нечетной нумерации элементов с первого по одиннадцатый в анодной и четной нумерации с второго по двенадцатый в катодной их группах в порядке естественного вступления в работу и выборе очередного из двенадцати импульсов выходного напряжения в качестве исходного.

im тя т т Г яш С

л 2Ј А А 2

ю

12

14

я

2ь2Ё2Ј2Ј2Ј2Ј

15

Фаг.1

Фиг-2

/4 Г

13

bf5

М9г)5в,Ј )

far.jfHri.tt

:,ИМ;-в M/VJ frfMJ (1/Я-)

./ й

/ Or . . IV

Nux.f Йии - ти-г

vftiK №)

. . Л к |/ynpalMtiiu

(«ifo)e§VV TJx, 7х(|,}имди

Xit- I MI/ J.6Je,furt,f,f

ifiC 11 ч w w- t2 .X/-.. .

(лив)

SrUe;9,6) 0M.J

u,

)

oS,(y,X,;1,Z)

(W«V)

/

9,г.уЛ)5«/4 ,

/ ft

a J2(wf;f,4j

&r

t

sra

J,tt X .

О ч О

SIX. x A)

/ - % м

MkW

Д

hsjf Л.-Г о М ,

xi л( .--Го 4 c (i ....- л

. . fw«:

(7,lflu,a)5«

Ч б;4

L

ft

Ъ

1 t ч

.. /

X/ «

Ssfxy aj

$7(Xft/f ff,M) Фиг Л

tf

J,(««a)

it tt

9г)5в,Ј )

У ./ й

/ Or . . IV

L- Nux.f Йи

vftiK №)

TJx, 7х(|,}имди

it- I MI/ J.6Je,furt,f,f

ifiC 11 ч w w- t2 .X/-.. .

()i()i )e

(Я-1):|/Л -1

i(l-f/);

и Ьмпц-г

Алгоритм управления-.

f, 4, б, J, 5, 8, W, 7, Я И, 2, /f