Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1993 года по МПК H02M7/12 

16 tfJTT

Г

3

.оk

//

5И-И

и

г

3

12

ъ

10

vi

00

00

Ј

W

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для подачи на нагрузку постоянного пульсирующего напряжения при питании от сети переменного тока.

Известны устройства для питания нагрузки пульсирующим постоянным напряжением, содержащие трехфазный несимметричный мостовой выпрямитель с числом вентилей, меньшим шести. Выходное напряжение в таких устройствах изменяется в зависимости от числа вентилей выпрямителя и не может быть больше, чем 5/6 от выпрямленного симметричным трехфазным выпрямителем.

Цель изобретения - повышение у трехфазных несимметричных мостовых выпрямителей величины пульсирующего с частотой сети выпрямленного напряжения,

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный несимметричный мостовой выпрямитель, вход которого соединен с входными выводами для подключения трехфазной питающей сети, а выход - с выходными выводами для подключения нагрузки, дополнительно введены три конденсатора, соединенные в звезду, два диода, тиристор, транзистор и резистор, причем, первый и второй конденсаторы свободными выводами подключены, соответственно, ко второму и первому входным выводам, свободный вывод третьего конденсатора соединен с базой транзистора и катодом первого диода, анод которого соединен с эмиттером транзистора, катодом тиристора и с третьим входным выводом, коллектор транзистора соединен с управляющим электродом тиристора и катодом второго диода, анод которого через резистор соединен с отрицательным выходным выводом и с анодом тиристора.

По сравнению с прототипом устройство имеет повышенное значение выходного пульсирующего напряжения, что достигается введением в схему тиристора с узлом включения его в начале периода выходного напряжения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - пример выполнения несимметричного мостового выпрямителя с поясняющими работу преобразователя временными диаграммами.

Преобразователь содержит трехфазный несимметричный мостовой выпрямитель 1, имеющий первый 2, второй 3 и третий 4 входные выводы для подачи трехфазного напряжения, выходной вывод постоянного напряжения 5 с положительной полярностью, выходной вывод постоянного

напряжения 6 с отрицательной полярностью, между которыми включена нагрузка 7, тиристор 8, биполярный транзистор 9, первый 10 и второй 11 диоды, резистор 12 и три

конденсатора 13, 14 и 15, соединенные в звезду. Катод тиристора 8 соединен с входным выводом 4, эмиттером транзистора 9 и анодом диода 10, катод которого соединен с базой транзистора 9 и свободным выво0 дом конденсатора 13, коллектор транзистора 9 соединен с выводом управляющего электрода тиристора 8 и катодом диода 11, анод последнего соединен с первым выводом резистора 12, второй вывод которого

5 соединен с выходным выводом 6. Свободные выводы конденсаторов 14 и 15 соедине- - ны, соответственно, с входными выводами 2 иЗ. -....

На фиг. 2а представлен пример выпол0 нения выпрямителя 1 в виде третьего 17, четвёртого 18 и пятого 19 диодов, при этом катод диода 17 соединен со входным выводом 2, анод диода 17 соединен с выходным выводом 6, анод диода 18 соединен со вход5 ным выводом 3, анод диода 19 соединен с входным выводом 4, а катоды диодов 18 и 19 объединены и подсоединены к выходному выводу 5.

Временные диаграммы, поясняющие

0 работу преобразователя фиг.1 с выпрямителем фиг. 2а, показаны на фиг. 26, где диаграмма 20 - напряжение между выводами сети 3 и 4, диаграмма 21 - напряжение на аноде тиристора 8, диаграмма 22 - напряже5 ние между общей точкой 16 конденсаторов 13, 14 и 15 и выводом 4, диаграмма 23 - напряжение на базе транзистора 9 и диаграмма 24 - напряжение на нагрузке 7. Преобразователь работает следующим

0 образом.

Соединенные звездой конденсаторы 13, 14 и 15 подключены к трехфазной сети, при этом ток конденсатора 13, опережающий напряжение на нем на 90 эл. градусов,

5 протекает по встречно-параллельно соединенным переходу база-эмиттер транзистора 9 или диоду 10. Из-за этого напряжение на переходе база-эмиттер транзистора 9 также опережает напряжение на конденса0 торе 13 на тот же угол и, следовательно, отстает на 60 эл, градусов рт напряжения между входными выводами 3 и 4 (соответствующий интервал времени - O...ti на диаграммах),

5 Полярность напряжения на базе транзистора 9 такова, что транзистор открыт и шунтирует управляющий переход тиристора 8 на этом интервале, делая включение тиристора невозможным, несмотря на то, что на его аноде напряжение положительно

(диаграмма 21). Вблизи момента времени ti переход база-эмиттер транзистора 9 смещается в обратном направлении, т.к. ток, ограниченный конденсатором 13, начинает протекать через диод 10, транзистор 9 запй- рается и к управляющему переходутиристо- ра 8 подается отпирающий ток по цепи: входной вывод 3, диод 18, выходной вывод 5, нагрузка 7, выходной вывод б, резистор 12, диод Исправляющий переходтиристо- ра 8, вывод 4. Открывающийся тиристор 8 подает на нагрузку 7 напряжение (начальная часть кривой диаграммы 24), после чего кривую напряжения на нагрузке формируют диоды 17, 18 и 19 выпрямителя 1. Величина напряжения равна 7/12 от выходного напряжения симметричного трехфазного мостового выпрямителя.

Максимальное значение выходного напряжения достигается при выполнении вы- прямителя 1 из пяти вентилей и равно 11/12 от выходного напряжения симметричного трехфазного мостового выпрямителя,

Устройство имеет высокий КПД, т.к. единственный резистор 12 находится под напряжением кратковременно, пока на аноде тиристора 8 положительное напряжение, а тиристор заперт (диаграмма 21. интервал O...ti). Кроме того, постоянно подключенные

к сети конденсаторы 13, 14 и 15 улучшают коэффициент мощности питающей сети.

Формула изобре те н и я Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфаз- ный несимметричный мостовой выпрямитель, вход которого соединен с входными выводами для подключения трехфазной питающей сети, а выход - с выходными выводами для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения величины выходного напряжения, дополнительно введены три конденсатора, соединенные в звезду, два диода, тиристор, транзистор и резистор, причем первый и второй конденсаторы свободными выводами подключены соответственно к второму и первому входным выводам, свободный вывод третьего конденсатора соединен с базой транзистора и катодом первого диода, анод которого соединен с эмиттером транзистора, катодом тиристора и с третьим входным выводом, коллектор транзистора соединен с управляющим электродом тиристора и катодом второго диода, анод которого через резистор соединен с отрицательным выходным выводом и с анодом тиристора.

Использование: изобретение может быть использовано в качестве источника питания пульсирующим постоянным напряжением. Сущность изобретения: устройство состоит из трехфазного несимметричного мостового выпрямителя 1, входом соединенного с входными выводами 2, 3, 4 для подключения питающей сети, а выходом - с выходными выводами 5, 6 для подключения нагрузки 7, тиристора 8, анодом подключенного к выходному выводу 6, катодом - к входному выводу 4, эмиттеру транзистора 9 и к аноду диода 10, диода 11, катодом соединенного с коллектором транзистора 9 и с управляющим электродом тиристора 8, а анодом через резистор 12с выходным выводом 6, конденсаторов 13, 14, 15, соединенных в звезду, концы которой подключены соответственно к общей точке соединения базы транзистора 9 с катодом диода 10, к входному выводу 2 и к входному выводу 3. Указанное выполнение устройства обеспечивает увеличение величины выходного напряжения за счет обеспечения включения тиристора 8 с задержкой в 60 эл.град. относительно момента перехода напряжения на нем через нуль, приводящего к подаче на нагрузку дополнительного к основному выпрямленного напряжения. 2 ил. СЛ С