Трехфазный преобразователь напряжения с десятикратной частотой пульсации Советский патент 1991 года по МПК H02M7/162 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания сред- невольтного диапазона.

Цель изобретения - упрощение конструкции преобразователя.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема трехфазного преобразователя напряжения с десятикратной частотой пульсации; на фиг. 2 - то же, с изображением секций трехфазного источника переменных ЭДС и их соединений в топологическом, а пятиячейкового вентильного моста Л5- в блочном виде; на фиг. 3 - десятилепестковая диаграмма выходного напряжения U0 в фазовой плоскости при изображении его огибающей в виде десяти- пунктирных лепестков за один период преобразуемых переменных ЭДС при угловой длительности каждого лепестка, соответствующей длительности формирующегося на нагрузке импульса, равной 36°, а также при изображении образующих выходное

напряжение импульсов S/n в виде десяти векторов, симметрично сдвинутых также на угол 36°.

Устройство содержит преобразовательные элементы (ПЭ) 1-10, образующие пяти- ячейковый вентильный мост 11, выводы 12 и 13 постоянного тока которого образуют выходные выводы. К ним подключается нагрузка 14.

Трехфазный источник 15 переменных ЭДС в виде трехфазной вентильной обмотки (ВО) электромагнитного аппарата (ЭМА) содержит в третьей фазе одну (CZ), а в первой и второй фазах - по две секции aixi, 32x2 и biyi, 02У2.

Одинаковые первые секции аш, biyi первых двух фаз соединены между собой последовательно-согласно, топологически образуя обратный открытый треугольник или обратную V-схему xibiyi (см. фиг. 2). Равные между собой вторые секции Ь2У2, 32X2 второй и первой фаз подключены встречно и соответственно согласно к перOv XI VI 00

ю

вому (С1 и второму (С11) отводам секции CZ третьей фазы, причем порядок отсчета этих отводов принят относительно конца С этой

секции.

Выводы С, 2 секции CZ и выводы уаЭ2 присоединенных к ней двух секций Ь2У2, 32X2, а также объединенные в V-схеме выво- цы a i, yi первых секций aixi, biyt подключены к пяти выводам переменного тока пятиячейкового вентильного моста 11.

Отводами ai, bi снабжены вторые секции первых двух фаз, к которым присоединены выводы bi, xi разноименных по фазе первых секций biyi, aixi, а топология всех соединенных секций схожа в целом с изображением короны (фиг. 2). Причем каждая первая и вторая секции первых фаз и разделенные отводами средняя и каждая крайняя части секции третьей фазы, а также третья секция и меньшая и большая части каждой второй секции могут быть установлены в соотношениях (аш biyi): (32X2 Ь2У2) : СС : (ее CZ) : CZ : (3232 Ь2У2) : (32X2 b2b2) 0,7097 : 0,6787 : 0,3213 : 0,1484 : 0,618 : 0,2903 : 0,38845 относительно амплитуды Uao выходного напряжения U0 в режиме XX, или в действующих значениях напряжения, обычно требующихся на практике относительно задаваемого среднего значения Vo того напряжения нагрузки в соотношениях 0,51:0,488:0,231:0,107:0,4443:0,279.

Преобразователь работает следующим образом.

Как следует из фиг,2 благодаря установленному соединению секций ВО ЭМА и их соотношениям, между соответствующими парами линий, подходящих к мосту Л5, формируется пять одинаковых диагональных ЭДС (ДЭДС). Они сдвинуты по фазе относительно друг друга на 72 эл. град, и топологически образуют правильную пятиугольную звезду, показанную на фиг. 2 пятью пунктирными линиями.

В результате выпрямления этих пяти переменных ДЭДС с помощью десяти ПЭ 1-10 моста Л5 на нагрузке 14 создается квазипостоянное напряжение U0 с десятикратной частотой его пульсации относительно частоты этих ЭДС (П 10, фиг. 3). Частота пульсации увеличена в некратное трем число раз несмотря на преобразование трех переменных ЭДС, сдвинутых по фазе на 120 эл. град.

При выполнении устройства управляемым по постоянному напряжению, например, в качестве управляемого (стабилизированного ) выпрямителя или в качестве инвертора, упрощенный алгоритм управления ясен из той же фиг. 3, согласно

которой сигналы управления из ПЭ достаточно подавать от вводимой системы управ- ления лишь на один ПЭ, причем последовательно в течение одного периода

ЭДС на ПЭ 1, 4, 3, 6, 5, 8, 7, 10, 9 и 2 при принятой на фиг. 1 их нумерации нечетно в анодной и четно- в катодной группах ПЭ при последовательной нумерации в порядке естественного их открытия м выборе условно

первого импульса в качестве исходного.

На фиг. 1 приведены также следующие использованные данные: число тн исходных ЭДС, секции которых при общем их числэ 42 5 и установленных далее соотношениях формируют на входе моста пять ДЭДС (Мд 5), а их преобразование с помощью моста Л5 из десяти ПЭ (В 10) обеспечивает десятикратную частоту пульсации (П fn/fc 10) относительно частоты исходных ЭДС при уровне kn пульсации по полному размаху, равному 5% относительно среднего значения V0 напряжения Do нагрузки, через Wia 3,4 обозначена суммарная амплитуда преобразующих ЭДС всех

трех фаз относительно амплитуды Uao напряжения Do в режиме XX или, что то же, суммарное число витков ВО электромагнитного аппарата (ЭМА) в случае реализации источника ЭДС на трехфазной ВО ЭМА.

Присоединенные к мосту пять выводов

обозначены на фиг. 2 маленькими окружностями, которые расположены вблизи большой окружности, в целом описывающей топологическое изображение источника переменных ЭДС или соединенных между собой секций ВО ЗМА. Двумя наименьшими окружностями обозначены точки соединения отводов с выводами секций обратной V-схемы,

Кроме того, при S/ на фиг. 3 указаны номера двух ПЭ, проводящих в данном подынтервале ток нагрузки при закрытых остальных ПЭ. а также даны обозначения пары й аодов соответствующих секций ВО,

между которыми в этом подынтервале действует наибольшая по мгновенному значению ДЭДС.

Формула изобретения Трехфазный преобразователь напряжения с десятикратной частотой пульсации, содержащий трехфазный источник переменных ЭДС с одной секцией в третьей фазе и двумя секциями в первой и второй фазах, причем равные первые секции первой и второй фаз соединены между собой в открытый треугольник, топологически образуя обратную V-схему с углом 60°, а равные между собой вторые секции второй и первой фаз подключены встречно и соответственно согласно к первому ;; второму отводам секции третьей фазы при порядковом их отсчете от ее конца, свободные выводы этой секции и соединенных в ней вторых секций, а также объединенные а У/схеме выводы первых секций подключены к пяти выводам переменного тока пктаячей- кового вентильного моста, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы, причем каждая вторая секция первых фаз и разделенные отводами средняя и каждая крайняя части секции третьей фазы установлены в соотношениях 0,6787 : 0,3213

О 1484, о т л м а ю щ v Г с г ты -то с целью упрощения OHCipv ca(t /i преоб« асо- вателя, КЗЖДЗР вторая се.1 и гц- н .м отводом k vGTopoi v м к:ое кч,г «дородным Во воцор, разное, го первая се-ция, а введеьчый Огвод цел кахсдую вторую секцию HJ « еььшую ч Coif-- иую части а соотношен к 0, О D89F при выполнении меношзй „ тч ьоел чекKbifvi к мосту вь -. э d ciopaj- секции каждой из дв/ ; i сл трегьей фазы выпопнелы Б соошиас нн 0,7097-0,6787 0,61В

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве вторичного источника питания средневольтно- го диапазона, Цель изобретения - упрощение конструкции преобразователя. Секции вентильной обмотки электромагнитного аппарата 15, формируют трехфазную систему ЭДС в схему, топологически образующую подобие короны,пять выводов которой подключены к выводам переменного тока пяти- ячейкового вентильного моста 11, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы 12 и 13. При этом через секции, соединенные в замкнутый контур, протекает ток с амплитудой, существенно меньшей значения тока нагрузки. 3 ил.

# ui /г а аг

s И

« -р, -.. - - ( /б1 |2 I/ Р)

.1/ J/ Jy -- / Ж ф ф . /

Т Х-4-1- -1-d А

A. i/

7

/Ts

- л,,

,Ь .. - /7- /Г

/ /

w

w

tfo fhJO

(а,г;9,№ю .,-fSftod 1fl

jWXl

v

) s ,

18) S, л ГУЫЩ; .fcat V A.V W

caf;5,8)Sg Ss№i№

ФигЗ

w

w

c