Двухфазный низковольтный источник электропитания Советский патент 1991 года по МПК H02M7/155 

Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве низковольтного источника электропитания с четырехкратной частотой пульсации выходного знакопостоянного напряжения.

Цель изобретения - расширение схемно-функциональных возможностей и области применения

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема двухфазного низковольтного четырехлучевого источ ника знакопостоянного напряжения с четырехкратной частотой его пульсации, в котором двухфазный источник переменных ЭДС реализован на двухсекционной вентильной обмотке (ВО) электромагнитного аппарата с фазовым сдвигом формирующихся на секциях ЭДС на 120 эл.град. и выводом от средней точки в каждой фазной секции, а также с одним отводом в каждой их полу- секции, причем малыми стрелками у секций показаны направления перемеще- ния отводов в первой фазной секции от крайних выводов к средней точке, а во второй секции - от средней точке к выводам при изменении фазового сдвига Ц огибающей выходного напряжения относительно образующих его ЭДС в пределах ГО; 3(Г эл.град., включая границы предела, большими стрелками у секций показан фазовый сдвиг преобразуемых ЭДС; на фиг.2 - векторная диаграмма формирования в фазовой плоскости четырех последовательно сдвинутых во времени импульсов S nj, (fU 1,4) знакопостоянного выходного напряжения IL в схеме по фиг. причем для клждого из четырех импульсов указаны номера токопроводящих (открытых в данном интервале времени) преобразовательных элементов (ПЭ), а также обозначены выводы и отводы соответствующих полусекций и их частей участвующих в работе в данном из четырех контуров токопрохождения с циклически сменяющимся во времени составом элементов в каждом из них; на фиг.3-6 - электрические схемы и диаграммы, частные реализации при ср 0 и 30 эл.град. соответственно, причем в каждой ич них отводы в одной из фазных секции, а именно в первой на фиг.: и во второй на фиг.З, совпадают с выводом от средней точки, уменьшая общее число отводов; на фиг.7 и 8 - то же, для поддиапазона фазового

0

0

5 0

5 °

0

5

5

0

5

угла Ц Q30; ЬЬ эл.град; на фиг.9 и 10 - то же, частная реализация при Ц 45 эл.град; на и 12 - то же, для поддиапазона угла Cf Г45; 751 эл.град.; на фиг.13-16 - то же, частные реализации при ср 60 и 75 эл.град. соответственно; на фиг.17 и 18 - то же, для поддиапазона угла Ср 75; 90 эл.град.; на фиг. 19 - зависимость от угла Cf относительно суммарного числа Wg.Q витков секций ВО или суммарной амплитуды преобразуемых ЭДС; на фиг.20 - зависимости от относительных значений а, Ь, а(, Ь, витков или амплитуд ЭДС полусекций ао,(Ьо разных фаз и их частей а, о, Ь , о .

При этом любое значение в размерных единицах (например, ао) определяется путем умножения относительного его значения (например, а) на 2lLQ/A/3, где Uao - амплитуда выходного напряжения

Источник (фиг.1) содержит четыре ИЭ 1-4 и двухфазный источник переменных ЭДС, реализованный на двухфазной ВО электромагнитного аппарата по одной секции (ах, by) в каждой фазе. Каждая секция снабжена отводом от средней точки (о и о1 ), образующей один из двух выходных выводов +, - Средние точки оно делят каждую секцию на две равные части - полусекции ао, ox, bo , b yc Каждая из них снабжена одним отводом - а , а, Ь , Ь. Выводы а и х (Ь и у) первой (ао и bo1 ) и второй (ох или о у) полусекций данной фазной секции (соответственно первой секции ах или второй секции by) соединены через подключенные к ним ПЭ 1 и 3 (4 и 2) соответственно с отводами Ь у и Ь (а 2. и а) второй (о у или ох) и первой (Ьо1 или ао) полусекций другой фазной секции by (или ах) двухфазного источника переменных ЭДС, сдвинутых на 120 эл.град. относительно одна другой

При этом все ПЭ 1-4 подключены однонаправленно относительно одного из выходных выводов +, -, а часть () каждой полусекции ао (ох)от отвода а ц (ag) до средней точки о в первой фазной секции ах может быть установлена равной tg(30 - If) относительно данной полу- секции ах, часть Ьчо (Ь ) от отвода b (b) до средней точки о во

5

второй фазной секции by - равной tg (J относительно полусекции bo , т.ел в соотношениях (ао ох):( ) « l:tg(30°-Cp), (bo о у):(Ь,). 1 : tgU), при одновременном соотноше- нии полусекций разных фаз ао:Ьо cos (30-lJO :cos IP и значениях угла С| Ј0; 30°J, включая границы предела.

Источник работает следующим образом.

На фиг.1 реализована схема соеди- нения согласно - согласно для разноименных по фазе ЭДС и их частей,-т.е полусекции ао и хо первой фазной

секции ах соединены согласно через

ПЭ 1 и 3 с частями

V

г

и b. о полуа.о

секций второй фазной секции by и так же согласно с ее полусекциями уо и bo1 соединены через ПЭ 2 и 4 части

и первой секции. Поэтому при формировании каждого из четырех выходных импульсов Sflj участвуют ЭДС полусекции данной и часть ЭДС полусекции другой фаз источника (фиг.2). Тем самым каждая такая часть полусекции участвует в работе при формировании двух импульсов выходного напряжения, что позволяет снизить суммарное число секций ВО и суммарное число их витков.

При установленном соотношении и фазовом сдвиге преобразуемых ЭДС на 1 120 эл.град. в источнике обеспечивается на выходе знакопостоянное напряжение Ud из четырех теоретически одинаковых импульсов Sм (фиг.2). Импульсы последовательно сдвинуты относительно друг друга и равны по длительности 90 эл.град., обеспечивая период огибающей выходного напряжения равным У 20 - 90 эл.град., где 0 45 эл.град. - половина этого периода. Так как импульсы непосредственно примыкают друг к другу, то на выходных выводах + и - формируется постоянное напряжение, переменная составляющая которого сравнительно мала - коэффициент пульсации составляет Кп &U0/V0 32,5% по полному размаху относительно среднего значения напряжения U0 или 13,3% по амплитуде первой гармоники. Кратность 11 частоты пульсации относительно частоты ЭДС равна четырем: II 4.

5

Причем, как видно из фиг.2, одновременно в схеме обеспечивается фазный сдвиг Lf в пределах Q); ЗОТэл.град, что показано применительно к первому импульсу S ( относительно образующей его ЭДС полусекции ао.

Рост угла (J достигается путем синхронного перемещения положения отводов в каждой из двух полусекций данной секции источника ЭДС в соот ветствии с направлениями, показанными на фиг.1 маленькими стрелками, а также при обеспечении указанного соотношения ЭДС (витков) этих полусек- ций и их частей. При фиксированном значении амплитуды ЭДС полусекции одной из фаз (при данном числе ее витков) одновременно изменяется и значе

0 ние выходного напряжения, что дополнительно характеризует интеграцию ряда функций. При фиксированном значении угла (Р источник (фиг.1) имеет ряд частных реализаций - при Q О

5 (фиг.З и 4), (D - 30 эл.град. ( и 6),

Выполнение источника согласно фиг.7-18 расширяет множество возможных реализаций. В результате возмо-

0 жен обоснованный выбор необходимого решения, в том числе оптимального по соответствующим критериям выбора.

Необходимые при этом данные для конкретных значений витков или ЭДС полусекций и их частей, в том числе выраженные в действующих значениях a, b, a, Ь напряжения на них относительно среднего напряжения Uq в режиме х.х., а также сведения о сум0 марном числе витков} ВЬ1Раженные относительно амплитудного (W.) и среднего (W2o) -значений напряжения U, приведены в таблице и на фиг.19 и 20 При «етом в таблице любое из зна-

5 чений и представляет собой требующийся при расчетах коэффициент В n Un/Vo пТ/2л|з, где п - любое из значений ао, а(о, Ьо , Ь(о ; п - относительное их значение; co

0 ответствующие им действующие (эффективные) значения напряжения

5

Формула изобретения

1. Двухфазный низковольтный источник электропитания, содержащий двухфазный источник переменных ЭДС, сдви нутых по фазе на 120 эл.град одна . относительно другой, при этом каждая

из двух фазных секций источника пере менных ЭДС снабжена выводом от средней точки, образующим выходной вывод и делящий секцию на две полусекции, каждая из которых снабжена отводом, а к двум отводам и двум выводам первой секции подключены по одному одноименными электродами четыре преобразовательных элемента, свободные электроды которых присоединены к соответствующим выводам и отводам второй фазной секции, отличающийся тем, что, с целью расширения схемно-функциональных возможностей и области применения, вывод и отвод данной полусекции двухфазного источника переменных ЭДС соединены соответственно с отводом и выводом или выводом и отводом полусекции второй фазной секции источника переменных ЭДС при соответствующих соотношениях части полусекции от ее отвода до средней точки относительно полусекции, установленных для четырех поддиапазонов фазового сдвига Ср-р); 30 ,30; 45, 45; 75J , 75; 9Q эл.град., где Cf - некоторый фазовый угол, а квадратная скобка обозначает, что указанная при ней цифра принадлежит данному поддиапазону без исключения из него.

2.Источник по п.1, отличаю щ и и с я тем, что при 0° - СР :30 выводы первой и второй полусекций данной фазной секции соединены через подключенные к ним преобразовательные элементы соответственно с отводами второй и первой полусекций торой фазной секции источника ЭДС

3.Источник по п.1, отличающийся тем, что при 30 выводы первой и второй полусекций

5

0

5

0

5

0

первой фазной секции соединены через подключенные к ним преобразовательные элементы с отводами второй и первой полусекций второй фазной секции источника ЭДС, выводы которых соединены через подключенные к ним преобразовательные элементы с отводами второй и первой полусекций первой фазной секции.

4.Источник по-п.1, о тли чающийся тем, что при через преобразовательные элементы соединены выводы разноименных и отводы одноименных полусекций разных

по фазе секций источника ЭДС.

5.Источник по п.1, отличающийся тем, что при 90 выводы первой и второй полусекций первой фазной секции соединены через подключенные к ним преобразовательные элементы с отводами первой и второй полусекций второй секции, выводы которой соединены через подключенные к ним преобразовательные элементы с отводами второй и первой полусекций первой фазной секции источника ЭДС.

I

6 Источник по пп.1-5, отличающийся тем, что часть каждой полусекции от отвода до средней точки в первой фазной секции установлена при q 0; 75°}равной tg(), при Cf - 75; 90° J равной ), а во второй фазной секции - при Ср 0; 45°Jравной tgt, при Ср 45;90°J равной сtg(J относительно данной полу- секции, при одновременных соотношениях полусекций первой и второй фазных секций как cos(30 -Ц):соз р при Ср ГО; 45°, cos():sin q при Ц 45; sin() :sin Cf при U 75; 90°J.

Фиг.З

Фив. 5

Ut

Фиг.7

Изобретение относится к элект- ротехнике и может быть использовано в качестве вторичного низковольтного источника электропитания с четырехкратной частотой пульсации выходного знакопостоянного напряжения. Цель изобретения - расширение схемно- функциональных возможностей и облас- ти применения. Источник электропитания содержит двухфазный источник переменных ЭДС, реализованных, например, на двух секциях вентильной об- мотки со средней точкой в каждой из них, образующей выходной вывод. Четыре преобразовательных элемента 1-4 соединяют выводы или отводы данной секции с отводами или выводами другой секции при соответствующих соотношениях их частей от отводов до средней точки. При перемещении отводов обеспечивается определенное множество схем с соответствующим фазовым сдвигом огибающей выходного напря- & жения относительно преобразуемых ЭДС в пределах 0-90 эл.град. 5 з,;п. , 20 ил. S сл

fl.bg П«

I JxS7(7)

Ц ЗОН54° /

2

сг)

Фиг. 8

о

Фиг. Ю

Фиг.З

Фиг. П

§

о

ГПППо

т:

ст ио40

с

из

ъ, &

/ Лр7 / U VO5,

v ь

ГЧ. uf 75r90ei

, /

J& b Ыи

w,

la

0 15 30 45 60 75 yt

Фиг. 19

N

/

ел

i iV

y

15 30

fi, /

J& b Ыи

Физ. t8

/N

Xь,У.

a,

/

/

y i

II

45 Фиг. 20

60 75 p