Двухфазный трехлучевой преобразователь напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M7/08 

Ё

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного источника знакопостоянного напряжения с трехкратной частотой пульсации. Цель изобретения - расширение схемно-функциональных возможностей и области применения Устройство содержит двухфазный источник переменных ЭДС с фазовым сдвигом на 120 эл град по одной секции с отводами в каждой фазе Один из отводов каждой секции образует выходной вывод, а между другим отводом данной и одним из выводов другой фазной секций, а также между другими разноименными их выводами подключены однонаправленно три преобразовательных элемента, что обеспечивает при соответствующих соотношениях образованных отводами частей трехкратную частоту пульсации при одновременном сдвиге огибающей выходного напряжения относительно преобразуемых ЭДС при синхронном перемещении соответствующих отводов 1 з п ф-лы.18 ил

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного источника знакопостоянного напряжения с трехкратной частотой пульсации при наличии двухфазного источника переменных ЭДС, сдвинутых по фазе на 120 эл.град относительно друг друга.

Цель изобретения - расширение схемно-функциональных возможностей и области применения

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема трехлучевого двухфазного низковольтного преобразователя напряжения, в котором двухфазный источник переменных ЭДС со сдвигом по фазе на 120 эл.град относительно друг друга реализован на двух секциях вентильной обмотки (ВО) по

одной секции в каждой фазе и в котором, наряду с преобразованием напряжения обеспечивается в поддиапазоне 0,30° фазовый сдвиг р огибающей выходного напряжения относительно образующих его переменных напряжений, причем сдвиг ЭДС показан большими, а перемещение дополнительного отвода при росте р - малыми стрелками, на фиг 2 - векторная диаграмма формирования в фазовой плоскости трех импульсов S/ ( 1,3 ) выходного знакопостоянного напряжения U0 в схеме по фиг.1, причем для каждого импульса указаны номера преобразовательных элементов (ПЭ), а также обозначения выводов или отводов соответствующих секций и их частей, участвующих в работе в данном

О (Л 00 CJ CJ

о

циклически сменяющемся во времени контуре токопрохождения в течение одного периода преобразуемых ЭДС; на фиг.3-6 - то же, что на фиг.1 и 2 (частные реализации при р -0 и 30 эл.град соответственно, причем в каждой из них дополнительные отводы отсутствуют за счет совпадения их с основными отводами данной фазной секции (фиг.З) или с ее выводами (фиг.5); на фиг.7 и 8 - то же, что на фиг.1, для поддиапазона фазового угла р 30, 60 эл.град; на фиг.9 и 10 - то же, частная реализация при на фиг.11 и 12, 13 и 14, 15 и 16 - то же, для поддиапазонов угла р 60;90 и 9б;120 эл.град соответственно, причем частные реализации при ф 90 и 120° изображены на фиг.13, 14, и 1,2, соответственно: на фиг.17 - зависимость от угла у суммарного числа W$8 витков ВО относительно амплитуды Uao выходного напряжения Uo в режиме холостого хода; на фиг. 18 - зависимости от угла р относительных значений п первой (ао), второй (хо) частей и части aio между промежуточным и основным отводами первой фазной секции ах при равенстве их соответствующим частям второй фазной секции by, причем размерное значение п напряжения этих частей определяется через относительное их значение п как п-п 2Uao/ /3 a условный у означает выполнение промежуточного отвода во второй из разделяемых основным отводом частей данной секции, что соответствует равенству oTi - -аю, при этом аго ох - .

Преобразователь (фиг.1) содержит три ПЭ 1-3 и двухфазный источник переменных ЭДС с фазовым сдвигом 120 эл.град относительно друг друга, реализованных на двух секциях ах,Ьу двухфазной ВО ЭМА, по одной секции в каждой фазе.

Каждая фазная секция снабжена одним основным (о,о ) и дополнительным (ai, bi) отводами. Причем основной отвод делит каждую фазную секцию на две части, в общем случае на равные - первую (а0. bo ) и вторую (ох, о у), причем дополнительный отвод (ai, bi) выполнен во второй из них, а основные отводы о1,о образуют выходные выводы +, -. Между одними разноименными выводами разных по фазе секций, а именно между вторым выводом х первой (ах) и первым выводом b второй (by) фазных секций подключен ПЭ 3.

Два других ПЭ 2 и 1 присоединены по одному разноименными электродами (ПЭ 2катодом, ПЭ 1 - анодом) к другим разноименным выводам у и а этих фазных секций by и ах, причем все три ПЭ 1-3 подключены од- нонаправленно относительно одного из вы

0

5 0

5

5 0

5

5

0

0

Годных выводов +. -. Другие электроды этих двух ПЭ 2 и 1, присоединенных к данной фазной секции (ах и by), подключены по одному к дополнительным отводам bi и ai секций by и ах.

При этом первая и вторая части и часть между отводами могут быть установлены для схемы по фиг.1 в соотношении (ао Ьо):(аю - bio ) :( aio-bio - cos (30°- y):cos (30°+ + p) p , что в действующих значениях напряжения на этих частях, выраженных относительно среднего значения V0 выходного напряжения в режиме хх. соответствует (2 лУ /9Хао:ох:аю) я УШ/ 3 ;2 лЛЕ79 : ; яУ77373; я/Т/9 : 0; лУТ/9 Ы0.85503; 0.98731 : 0,855; 0,4937 : 0: 0,4937 при р 0; 3Q°J. Далее такие значения для данного и других поддиапазонов угла р обозначены звездочкой , например, ао , ох , аю . Предельные значения угла f ОиЗО° соответствуют частным реализациям на фиг.З и 5.

Преобразователь (фиг.1) работает следующим образом.

При наличии переменных ЭДС на секциях ах и by на выходных выводах + и - формируется знакопостоянное напряжение вследствие выпрямления с помощью ПЭ 1-3 трех условно положительных полуволн вновь образованных ЭДС. Эти три новые ЭДС, формирующиеся путем векторного сложения исходных ЭДС, сдвинуты по фазе на 120 эл.град, и такой эффект обеспечивается, благодаря выбранным соотношениям складывающихся между собой частей разноименных по фазе секций и установленным на фиг.1 электрическим связям этих частей через ПЭ 1-3. В результате выходное напряжение U0 содержит три последовательно фазосдвинутых импульса одинаковыми амплитудой и длительностью.

При этом первый и третий импульсы образуются при согласном, а втором - при встречном соединениях этих разноименных по фазе частей фазных секций. При синхронном, в разных фазах, изменении положения основного отвода и соответствующего синхронного перемещения дополнительного отвода обеспечивается фазовый сдвиг огибающей выходного напряжения в пределах 0:30 эл.град относительно образующих его переменных ЭДС, включая крайние значения этого предела (фиг.2, 4, 6). При крайних этих значениях схема по фиг.1 дает частные реализации, приведенные на фиг.З и 5, и, таким образом, для данного поддиапазона угла / получен ряд новых схемных исполнений, расширяющих возможности преобразователя. Причем

каждому исполнению свойственны свои значения суммарного числа витков ВО или, что то же, необходимой суммарной амплитуды преобразуемых ЭДС.

Таким суммарные числа Wr а и W $ 0, определяемые, соответственно, относительно амплитуды иао и среднего значения V0 выходного напряжения U0, при изменении угла р в пределах первого поддиапазона 0;30° изменяются по косинусоидальному закону:

Wca 4 cosy 4 ; 2 4 ; 3,464

Wj о ( 2 7Г/3 ) W4a 1,2 1

W4a (8ЛГ/3 V3)cos/ 8Я/3 4 7Г/3 4,84 ; 4,2

согласно фиг.17.

Аналогично реализуются схемы в трех остальных поддиапазонах угла р (фиг.7- 16), в результате чего в целом обеспечивается значительное множество новых базовых схем с для широкого диапазона значе ний фазового сдвига - от 0 до 120 эл.град.

Вместе с тем при изменении положения отводов, осуществляемом в соответствии с установленными соотношениями их витков, в преобразователе одновременно обеспечено совмещение или интеграция ряда функций - преобразования напряжения (выпрямления или инвертирования), умножения частоты пульсации в 3 раза относительно частоты преобразуемых ЭДС, снижения (редукции) уровня пульсации, и дополнительных функций - регулирования величины выходного напряжения (в случае фиксированного значения ЭДС одной из фазных секций ВО) и/или изменения фазового его сдвига относительно исходных преобразуемых ЭДС. При этом необходимые значения ЭДС фазных секций и их частей могут быть установлены по данным та блицы и по зависимостям на фиг.17 и 18. Из них следует, что каждой схеме при данном значении угла р свойственны свои особенности, которые, являясь положительными в одних и не оцениваемые таковыми в других случаях, позволяют в каждом конкретном практическом варианте обеспечить выбор наилучшей (опти- мальной) схемы в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями и при учете заданных либо вновь устанавливаемых критериев оптимизации.

Формула изобретения

сдвинутых по фазе на 120 эл.град относительно друг друга, причем источниксодержит в каждой фазе одну секцию, которая снабжена основным отводом, образую5 щим один из двух выводов, между одними разноименными выводами разных по фазе секций подключен первый преобразовательный элемент, а два других присоединены по одному

0 разноименными электродами к другим разноименным выводам фазных секций при однонаправленном подключении всех трех элементов относительно одного из выходных выводов, о т л и- 15 чающийся тем, что, с целью расширения схемно-функциональных возможностей и области применения, каждая данная секция снабжена дополнительным отводом, и к нему сво0 бодным электродом подключен соединенный с другой секцией один из двух других преобразовательных элементов, причем дополнительный отвод выполнен в первой или во вто5 рой частях данной секции, образован- ных основным отводом, при соответствущих соотношениях этих двух частей и части между основными и дополнительными отводами, уста0 новленных для четырех поддиапазонов фазового сдвига if) : 0:30 . { 30:60 , J60.90 и 90; 120 эл.град, где /) некоторый фазовый угол, а квадратная скобка означает, что указанная при ней цифра

5 принадлежит данному поддиапазону без исключения из него, причем при 0 р 30° первый преобразовательный элемент подключен между вторым выводом первой и первым выводом второй фазных

0 секций, а дополнительный отвод выполнен в каждой из них во вторых их частях, при 30° f 60° первый преобразовательный элемент подключен между первым выводом первой и вторым выводом второй

Т

90°

60е 90° if 120° до5 фазных секций, при соответственно при полнительный отвод выполнен в первой части каждой фазной секции.

2 2i

Фиг.1

(2) Фиг.2

Фиг. 5

Фиг.З

Ц

Sill) Д±1

(2)

Фиг. 4

Фиг.6

Фиг. 7

,М

ЗОГ 601

Фиг. 11

фиг. 9

U0

Фиг. Ю

%:,;

Физ. 13

Фиг. 15

tf

tf- N

я

&

(2) Ч

73

т аИ20%

х X

b фиг.1б

W 0.8 0,6

ОА 0.1