Фиг.1
Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в качестве низковольтного источника электропитания «
Цель изобретения - расширение об ласти применения
На фиг«1 представлена принципиаль ная электрическая схема шестилучево- го источника электропитания при со- единении секций трехфазной вентиль - ной обмотки (ВО) электромагнитного аппарата (ЭМА), разных ее звезд, в порядке прямого чередования фаз; на - векторная диаграмма, пояс няющая в фазовой плоскости принцип формирования знакопостоянных импуль- сов S iy(/U ) выходного напряже- / ния Ug, где указаны также номера преобразовательных элементов (ПЭ) для каждого циклически сменяющегося во времени контура протекания тока нагрузки в течение периода преобра- зуемых ЭДС; на и 4 - модифи- кация источника при фазовом угле Ц 0(60) и 30 эл.град.
Источник () содержит шесть ID и ЭМА 7, трехфазная ВО которого разделена в каждой фазе на две секции ах, , by, b,y,, cz, ,. Одноименные секции разных фаз соеди- нены между собой в две синфазные трехлучевые правильные звезды аЪс и ajbjCji. Общие точки соединения секций (выводами х, у, z и х, у,, zt ) являются нулевыми точками о и о , трехлучевых звезд и образуют выходные выводы 8 и 9 К ним может быть подключена нагрузка 10 К выводам а, Ь, с первой и выводами а., Сц второй звезд подключены по одному анодами и, соответственно, катодами шесть ПЭ 2, 4, 6 и 1, 3, 5, пронумерованных в порядке естественного
0
5
0
Фазовый угол (J0 сдвига огибающей выходного напряжения может быть установлен Б диапазоне Ј30,60 эл.град, включая границы диапазона
Возможен и обратный порядок чередования фаз, соединенных между собой секций разных звезд ВО при изменении угла (0 в пределах Ј0, эл.град Во всех случаях отводы могут быть равноудалены относительно одноименных выводов всех секций ВО и выполнены в каждой фазе от части данной секции (например, а х) между ее отводом (а ) и выводом (х) в соотношении sin( : : sin(60°-l{): 1 при или в соотношении sin(60°-C|) :sin(P: 1 при 30° Ј 60° относительно всей секции В частном случае,, когда Ц) 30 , введенный отвод (например, а ) совпадает с присоединенным к ИЭ крайним выводом (а) данной секции (ах), как совпадают этот отвод и другой крайний вывод (х) в двух других частных случаях, когда угол 60° или.О
Источник работает следующим образом
Из диаграммы (фиг.2) видно, что каждый из шести импульсов (,6) выходного напряжения UQ в общем случае формируется путем сложения ЭДС всей секции данной фазы (например, для первого импульса S, - секции c4z,, для второго импульса S - секции by, , для шестого - секции ах) одной звезды ВО и части смежной по фазе секции другой звезды (части а х - для первого импульса, части c{zj - для второго и части b у - для шестого импульсов).
Причем при одинаковых витках всех секций и равноудаленных отводах от одноименных их выводов на выходе формируется знакопостоянное напряжение
5
0
0
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Автотрансформаторный лучевой преобразователь напряжения | 1988 |
|
SU1638778A1 |
Преобразователь напряжения с двухсторонним зигзагом | 1988 |
|
SU1636968A1 |
Шестилучевой источник низковольтного напряжения | 1988 |
|
SU1642567A1 |
Двухфазный шестилучевой преобразователь напряжения | 1988 |
|
SU1654947A1 |
Мостовой источник электропитания | 1984 |
|
SU1334319A1 |
Многолучевой стабилизированный источник постоянного напряжения | 1982 |
|
SU1095332A1 |
Двухфазный совмещенный источник электропитания с пятикратной частотой пульсации | 1989 |
|
SU1647810A1 |
Девятилучевой преобразователь | 1984 |
|
SU1319198A1 |
Пятифазный кольцевой преобразователь напряжения | 1989 |
|
SU1693700A1 |
Преобразователь переменного напряжения в постоянное | 1982 |
|
SU1070669A1 |
Изобретение относится к элект- ротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного источника электропитания Цель изобретения - расширение области применения. Уст ройство содержит электромагнитный аппарат 7 с трехфазной вентильной об- моткой, разделенной в каждой фазе на две секции. Секции соединены между собой в две синфазные трехлучевые звезды и снабжены каждая отводом. Шесть преобразовательных элементов 1-6 подключены по одному между выводами соответствующей секции одной звезды и отводами смежной по фазе секции другой звезды, а нулевые ки звезд образуют выходные выводы В результате получают определенное множество схем при различных фазовых углах огибающей выходного напряжения относительно переменных ЭД С-обмотки либо обеспечивают дополнительную функцию фазосдвигагощего устройства В любых исполнениях возможно обес- печение шестикратной частоты пульса ции выходного напряжения, что достигается выполнением отводов равноудаленными относительно одноименных выводов секций. 7 з.п. ф-лы, 4 ил. 7 Ч О SS (Л ск 06 о со о s
вступления их в работу в течение пе- д е переменная составляющая которого риода преобразуемых ЭДС ВО при не- изменяется с частотой, в 6 раз пре- управляемых ID
При этом катоды ПЭ 2, 4 и b подключены по одному к соответствующему дополнительно введенному отводу
50
вышающей частоту преобразуемых ЭДС, при сравнительно малом уровне Тем самым частотная кратность пульсации выходного напряжения теоретически равна шести (), а ее уровень Кп по полному размаху U.U0 относительно среднего значения VQ составляет около 14%, причем такой результат свойственен всем вариантам выполнения источника при любом значении фазового угла С| и не требуется введение специальных устройств для достижения данного эффекта
Ч
а , о секций ,, afx(, ,
другой звезды a,b(c(, а аноды ПЭ 1, 3 и 5 - к соответствующему дополнительно введенному отводу а, Ь, с секций ах, by, cz первой звезды abc. Соединение секций через ПЭ по выполнено в прямом порядке индексного чередования фая: а к b , b к с,
Г1 1Г
ска,, а. кЬ , Ь, кс , с
к а
е переменная составляющая которого изменяется с частотой, в 6 раз пре-
вышающей частоту преобразуемых ЭДС, при сравнительно малом уровне Тем самым частотная кратность пульсации выходного напряжения теоретически равна шести (), а ее уровень Кп по полному размаху U.U0 относительно среднего значения VQ составляет около 14%, причем такой результат свойственен всем вариантам выполнения источника при любом значении фазового угла С| и не требуется введение специальных устройств для достижения данного эффекта
При этом выполнение источника воз- можно как в виде отдельных базовых реализаций при соответствующем рас положении отводов, так и в виде еди- ного устройства с дискретным либо плавным изменением положения отводов
При изменении положения отвода, соответствующего изменению угла (D от 30 до 0 или от 30 до 60 эл.град., и фиксированном, одинаковом при всех Cf, значении амплитуды выходного напряжения изменяется суммарное чис- ло витков ВО ЭМА в пределах ГЗ, 5; 6 1 относительно базового числа витков с амплитудой напряжения на выходе в режиме холостого хода Определяющие маесогабаритные и стоимостные показатели (МГСП) коэффициенты превышения габаритной мощности сетевой (при соединении ее в звезду или треугольник) и вентильной обмотки, а также ЭМА в целом (в случае реализации его в трансформаторном или элект ромашинном выполнении) относительно полезной мощности (мощности нагрузки в ваттах) без учета потерь и в неуправляемом режиме работы изменяются в пределах Кпрсо Ј4,8; 4,8Ц), 28(Л
КПРВо Г48 ,W , ,4; 43(, без учета компенсации последствий постоянного подмагничивания), 54,8 () . Длительности импульсов тока через части секций и длительность открытого состояния каждого ПЭ (импульса его тока) составляют Ад-у 1 20 Ada1 6® эл.град,,, Среднее значение тока ПЭ составляет 1/6 часть тока нагрузки 10 (). Коэффициенты F ifl/IQ и D , определяющие, какую часть составляют амплитуда токов ПЭ и частей секций ВО, а также действующее значение их токов относительно тока нагрузки равны 1 и, соответственно, 0,4i при D1 Ia«x/T(,, равном 0,58, в случае нагрузки или при фильтре индуктивного характера (когда фильтр начинается с дросселя в первой продольной ветви) без учета потерь мощности на внутренних элементах (секциях, ПЭ и лр)„
Амплитуда обратного напряжения на ПЭ, определяющая их вентильную прочность (надежность), не превышает удвоенного значения амплитуды напряжения на секции ВО: 1Ь 6 /V Q,82; 2,l при q 30;60 эл.град без учета бросков от переходных процессов Действующее значение напряжений на частях секций определяется коэф- -. фициентами Ва«х UQ,X/V, Uaa./V0, которые при индуктивной нагрузке без учета потерь составляют соответственно (1bf2/3- l3) sintbO0-) fe 0,86 sin(60°-q) и () sin(-30°) . 1,481 sin( ), что при тех же значениях угла Ц 60;30 3 (или 0; 30} эл.град дает О/346;оЦ Ј ,43;0 и Q,T /3-{2jЈ 0;0, 74j.
Отсюда следует, что при заданном (одинаковом или разных СР) значении
, V число витков или напряжение на каж- -
дои секции уменьшается в -vJ3 раз при
переходе от (60 (или 0) к (30 эл град Во столько же раз увеличивается выходное напряжение V0 при фиксиро-
0 ванном напряжении или числе витков каждой секции ВО, причем такое изменение VQ осуществляется без изменения угла управления ПЭ, т.е при установке неуправляемых ПЭ или при фик
5 сированном значении этого угла оЈ в случае наличия управляемых ПЭ (тиристоров, транзисторов, магнитных усилителей с диодами и пр).
Так как значения 60 (0) и 30 эл
0 град, угла Ср соответствуют реализациям схем тб и в б (фиг.З и4), то в пределах значений, свойственных этим схемам, изменяются соответствующим образом и другие показатели: коэффициент мощности, коэффициент искаже- ний, спектральный состав потребляемого тока, уровни помех в смысле электромагнитной совместимости и пр« Аналогичны результаты в случае
« нагрузки емкостного характера, когда к выходным выводам источника подключена нагрузка, содержащая постоянг ную противо-ЭДС, работы на двигатель, зарядки аккумулятора и пр или фильт-
с ра с конденсатором в первой поперечной ветви. Б этих случаях значения указанных коэффициентов F, D и В our ределяются известными способами как для обычной шестилучевой схемы с ,
0 а для получения БОХ, Ва1х(и BQQ
Bax - Bai ) умножают найденное значение В на (2/43). sinCp 1,155 sinLf
и ()sin(6GC)-(f)Јl,155 sin (60° -Ц),
что для крайних случаев диапазона s угла Cf ГбО; 30j эл.град, дает
Cl; ,0,58 и 0; ,058 соответственно
При этом активное сопротивление г внутренней ветви, определяющее актив ные потери, равно сумме сопротивле-
где гпр- прямое
ний: г гпр + гф, сопротивление ПЭ;
о
шротивление J1J; г, гау + г rQ)f р + sin(60°-tj)/sinqu « г cos ((J -30°)/sin(|, что для тех же частных значений угла Cf бО;ЗсГ град, дает (. В общем случае
в г может входить также сопротивле- ние дросселя Глп и/или балластного сопротивления г с1 продольной ветви фильтра в случае использования р- об - разных фильтров. Но в любом случае число Вп вентильных плеч или ПЭ, че- рез которые протекает ток нагрузки в каждом AJ-м контуре токопрохождения не превышает 1 (В 1,), что и обусловливает целесообразность преимущественного применения устройства в качестве низковольтного НЭП, так как именно при низких и особенно при инфранизких напряжениях нагруки существенны потери напряжения и мощности на ПЭ, влияющие на КПД и МГСП устройства. В известных мостовых схемах число В равно двум и более, в связи с чем в модификациях схемы по фиг. показатели КПД и МГСП лучше, чем в мостовых источниках питания, особенно при увеличении тока нагрузки
При выполнении устройства управляемым (регулируемым, стабилизированным) возможно использование дискретного регулирования при изменении положения отводов, а также плавного изменения выходного напряжения за счет уменьшения или роста угла управления ОС преобразовательными элементами либо путем управления включенного дополнительно регулирующего элемента внутри дискретных поддиапазонов. В результате по сравнению с известными устройствами с широкими пределами изменения угла tf, обеспечиваются существенно меньший уровень пульсации выходного напряжения, лучшие массогабаритные показатели фильтров, а также лучше коэффициент мощности, спектры потребляемого тока и КПД.
Рассмотренные реализации могут быть дополнены аналогичными структурами, а выходные их выводы могут служить для подключения автономных нагрузок либо могут быть соединены между собой однополярно или разнопо- лярно параллельно непосредственно либо через магнитно-связанные или не5
0
5
0
5
0
5
0
связанные между собой элементы. Раз- нополярно соединенные структуры могут работать на реверсивную нагрузку при соответствующем управлении их НЭ, либо одна из структур может работать в режиме выпрямления, а другая - в режиме инвертирования, обеспечивая преобразование переменного напряжения в переменное.
Формула изобретения
точку звезды вывода данной секции в соотношении sinC :sin(60°-(J) : 1 при О СР 30° или в соотношении sin(60°-(f):sin(f:l при 60° относительно витков всей секции, где (-р - некоторый фазовый угол
0
7 Источник по пп„1-6, отличающийся тем, что он дополнительно дополнен по меньшей мере еще одной аналогичной преобразовательной структурой, выходные выводы которой образуют автономные выводы или с оеди- нены с выводами основной структуры
UW . ,
- a-Zj s,(1)
ад
Wla 4v5 Sinip r2v/3; 6 J; ,54,83
Фиг.2
У В
однополярно либо разнополярно, параллельно, непосредственно или через магнитно-связанные либо не связанные между собой вспомогательные элементы 8. Источник по , о т л и ч а кг щ и и с я тем, что при соединении разнополярных выводов разных струк тур одна из них выполнена с обеспе чением режима выпрямления, а другая режима инвертирования, либо эти структуры выполнены с возможностью их поочередного включения
ДЈб
(6) $t
SffW
(5) $5
Фиг.З
х а
У Ь
rW.
8
О
W5e „.„
т
I
a.
a
- - ,W
tfiae$W; Ллр-Я
Фие.4
Белопольский И.И | |||
и др | |||
Стаби лизаторы низких и милливольтовых напряжений | |||
- М.: Энергия, 1974, с | |||
Топка с несколькими решетками для твердого топлива | 1918 |
|
SU8A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Авторы
Даты
1991-03-23—Публикация
1988-09-23—Подача