Двухфазный преобразователь напряжения с десятикратной частотой пульсации Советский патент 1992 года по МПК H02M7/162 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве вторичного источника электропитания (ВИП) средневольтного диапазона при сравнительно высоком качестве преобразования энергии за счет обеспечения некратной трем частотной кратности пульсаций выходного напряжения при наличии лишь двух из трех фаз источника переменных напряжений (ЭДС) с фазовым сдвигом 120 эл.град.

Цель изобретения - упрощение при одновременном обеспечении высокой и некратной трем частотной кратности пульсаций выходного напряжения.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема двухфазного преобразователя напряжения с десятикратной частотой пульсации выходного напряжения, при реализации двухфазного источника преобразуемых ЭДС с фазовым сдвигом 120 эл.град. на трех секциях двухфазной вентильной обмотки (ВО) электромагнитного аппарата /ЭМА/ (например, электрической машины, трансформатора и др.) при выпол, нении пятиячейкового вентильного моста со всеми входящими в него десятью преобразовательными элементами (ПЭ); на фиг. 2 то же, при изображении двухфазного источника ЭДС-и соединений его секций в топологическом виде, а вентильного моста - в блочном виде; на фиг. 3 - десятилепестковая диаграмма знакопостоянных импульсов

S /fi 1,10/, иллюстрирующая в фазовой плоскости форму огибающей выходного напряжения Оо и фазовые сдвиги образующих его импульсов в режиме холостого хода, или иначе, при идеализированных условиях работы (без учета потерь и пр.).

На диаграмме при S указаны обозначения пары выводов секций ВО с наибольшим значением действующей в данный момент диагональной ЭДС (ДЭДС), а также приведены номера двух ПЭ, естественным образом открытых в данном подинтервале времени за счет возникновения не них прямого напряжения при закрытых остальных ПЭ, вследствие наличия на них, обратного напряжения. Возможным явлением коммутации или перекрытия смежных контуров токопрохождения (параллельной одновременной работо|1 их за счет падения напряжений на внутренних элементах) условно пренебрегаем.

Для удобства, на фиг. 1 использованы следующие данные: Шп 2 - число исходных преобразуемых ЗДС; раь 120° - фазовый сдвиг между ЭДС первой и второй фаз источника или ВО ЭМА; 42 3, W5-a 3- число секций ВО и суммарное число их витков или суммарная амплитуда преобразуемых ЭДС обеих фаз относительно амплитуды Uao напряжения Do нагрузки; - число ДЭДС, формирующихся на попарных выводах переменного тока моста; В 10 - суммарное число его ПЭ; Вп 2 - число ПЭ, одновременно последовательно обтекаемых током нагрузки в каждом из десяти контуров, циклически сменяющихся в процессе подключения к нагрузке в течение одного периода преобразуемых ЭДС; П fn/fc 10 - частотная кратность пульсаций (переменной составляющей или изменения огибающей) квазипостоянного напряжения Do; Кп -AUo/Vo 5% - коэффициент пульсации по полному ее размаху относительно среднего значения Vo напряжения Do в идеализированных условиях.

Устройство содержит ПЭ 1-10, образующие пятиячейковый вентильный мост 11, выводы 12 и 13 постоянного тока которого образуют выходные выводы, к которым подключается нагрузка 14.

Вентильная обмотка (ВО) электромагнитного аппарата (ЭМА) 15 с одной секцией ах в первой, двумя секциями biyi, Ь2У2 во второй фазах при одном отводе (а , bi, b2) в каждой из них присоединена отводом bi и четырьмя выводами а, Ь2, yi, У2 к пяти выводам переменного тока моста 11. Причем первые секции ах и biyi обеих фаз соединены последовательно согласно между собой.

топологически образуя УСхему с углом 60° (axyi, фиг. 2), а вторая секция Ь2У2 второй фазы присоединена встречно своим отводом Ьа к отводу а секции ах первой фазы.

5Эта секция ах, первая и вторая секции

biyi и Ь2У2, а также поделенные отводами

меньшие и большие их части могут быть

установлены в соотношениях ах: biyi: Ь2У2

аа; ах : bibi: biyi : b2b2: Ь2у2 1,0982

10 .-0,8581:1: 0,41947 : 0,6787 : 0,24 : 0,618 :0,2903:0,7097 относительно амплитуды Uao, что в обычно требующихся на практике действующих значениях напряжения на этих секциях и их частях относительно Vo, соот15 ветствует 0,7895 : 0,6169 : 0,7189 : 0,3016 : : 0,4879 : 0,1726 : 0,4443 : 0,2087.

Устройство работает следующим образом.

Из типологии соединения секций ВО

20 ЭМА 15 (фиг. 2) видно, что несмотря на наличие лишь двух фаз источника переменных ЭДС с фазовым сдвигом 120 эл.град., между соответствующими их выводами формируется пять диагональных ЭДС (ДЭДС). На

5 фиг. 2 они показаны пунктирными линиями, образующими правильную пятиугольную звезду. Следовательно, такие ДЭДС сдвинуты по фазе на 72 зл.град. относительно друг друга.

0 Так как мост 11 выпрямляет (в выпрямительном режиме работы) или инвертирует (в инверторном) обе полуволны пяти переменных ДЭДС, то на выходе моста 11 и соответственно на нагрузке 14 (при работе

5 устройства выпрямителем) образуется квазипостоянное напряжение Do с частотой его пульсации, в 10 раз больше частоты ЭДС (П 10, фиг. 3).

Причем амплитуды этих импульсов S

40 .одинаковы при вышеуказанных соотношениях. Одинаковы и равны 36 эл.град. и длительности этих импульсов и фазовый их сдвиг относительно друг друга. Специфичным для устройства, относительно других

5 схем с П 10, является фазовый сдвиг амплитуды условно первого импульса на 12 эл.град. по отношению к максимуму ЭДС первой фазы, что создает дополнительную возможность последующего увеличения П и

50 снижения Кп путем соответствующего соединения выходных выводов разных преобразовательных структур с Л 10. При этом в случае выполнения устройства управляемым алгоритм управления ПЭ 1-10 прост,

55 что, как следует из той же фиг. 3, обусловлено достаточностью подачи сигналов управления от вводимой системы управления лишь на один ПЭ из десяти в каждом контуре токопрохождения в последовательности с первого по десятый ПЭ при принятой на

фиг. 1 их нумерации естественного вступления в работу в течение периода преобразуемых ЭДС четно в катодной и нечетно в анодной их группах.

Формула изобретения

Двухфазный преобразователь напряжения с десятикратной частотой пульсации, содержащий двухфазный источник переменных ЭДС с одной секцией в первой и двумя секциями во второй фазах, причем каждая секция снабжена отводом, секции разных фаз соединены последовательно согласно между собой, топологически образуя V-схему с углом 60°, а к отводу секции первой фазы присоединена встречно своим отводом вторая секция второй фазы, свободные выводы которой, а также свободные выводы секций V-схемы подключены к четырем из пяти выводам переменного тока пятиячейкового вентильного моста, выводы постоянного тока которого

образуют выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью упрощения при одновременном обеспечении высокой и некратной трем частотной кратности пульсаций выходного напряжения, отвод первой секции второй фазы подключен к пятому выводу переменного тока указанного моста, секция первой фазы и первая и вторая секции второй фазы выполнены в соотношениях 1,0982 : 0,8581:1, а отводы делят эти секции на две части, соответственно, в соотнощенийх 0,4195: 0,6787; 0,24 : 0,618 ; 0,29: : 0,7096, причем меньшая часть каждой секции расположена в ее конце, а большая - в начале, выводы меньшей части первой секции второй фазы и большей части секции первой фазы образуют объединенный вывод указанной V-схемы при согласном соединении этой большей части с меньшей частью второй секции второй фазы в точке соединения их отводов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве средневольтного вторичнрго источника электропитания. Цель изобретения - упрощение при одновременном обеспечении высокой и некратной трем частотной кратности пульсации выходного напряжения.Устройство содержит пятиячейковый вентильный мост из десяти преобразовательных элементов, к выводам переменного тока которого присоединены пять выводов трех секций двухфазной вентильной обмотки электромагнитного аппарата. Секции соединены так, что при установленных соотношениях их частей на подходящих к мосту линиях формируется пять фазосДви- нутых диагональных ЭДС, топологически образующих в фазовой плоскости правиль- ную.пятиугольную звезду. Обеспечен также фазовый сдвиг огибающей выходного напряжения на 12 эл.град. относительно ЭДС первой фазы, допустим простой алгоритм управления элементами моста в случае выполнения устройства управляемым, в частности стабилизированным rio постоянному напряжению выпрямителя или при работе устройства в качестве инвертора, 3 ил.

0, ,

, (

Фиг.1

Щи г. г

Uo Ш

, ,

5б Ss{b,y,;5,6}

Фиг.З

Sjfffbi-tZ) Szlayf}

I зт

5з

6 fb.;

В(Ь2Уг 5,}