Вентильный преобразователь однофазного напряжения Советский патент 1979 года по МПК H02M5/27 

го напряжения такой преобразователь должен включаться последовательно с нагрузкой. ,Недостатком такого преобразователя являет ся низкое качество выходногЬ напряжения и он жение значения первой гармонической составляющей на выходе при регулировании фазового сдвига. Цель настоящего изобретения - улучшение качества выходного напряжения и увеличение первой гармонической. Поставленнай цель достигается за счет того,. что второй конец обмотки дросселя подключен ко второму выводу выпрямительного моста, а 1в1 1ходные выводы образовань обкладками кон денсатора. На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя, а на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу. Преобразователь содержит трехфазный выпря мительный мост на управляемых вентилях 1, линейный 6днос)бмоточньш дроссель 2 и конденсатор 3, Выводы переменного тока 4, 5 и б выпрями тельного моста 1 использованы в качестве вход ных выводов преобразователя. Выводы постоян ного тока 7 и 8 выпрямительного моста 1 под ключеда к концам обмотки дросселя 2. Нагру ка преобразоватейя подключается к выводам 5 и 6, один из которых (вывод 6) явля1тся общим со входшлм выводом преобразователя. Выпрямительный- мост содержит управляемые вентили (УВ1-УВ6), которые подключены следующим образом; УВГ и УВ2 к вьшоду 4 подкЯйчаюпдае ; УВЗ и УВ4 - к вь1воду 5 шунтирующие ; УВ5 и УВб - к выводу 6 конденсаторные.. Работа устройства осу1цествляется путем однов|)еменного включения одного из подключающих вентилей (УВ1, УВ2) и х даьгЬ из конденсаторных вентилей (УВ5, УВ6), с помощьн которых конденсатор 3 с подключенной на выходе нагрузкой подключается к источнику тштания. Выключение подключающего УВ может осуществляться при протекании тока по дроссе- йй путем BkfimeraS )огб конйёйсйбрного УВ после того, как Ы1гновённое напряжение на конденсаторе Up йрёвышает напряжение источника питания UH(УС .)Сразу же или с задержкой может бьпь включен второй подключающий УВ (на встречнее направление) или шунтирующий У В, подключенный к вьшоду 5. Это привейен к выключению одного из включенных Тйойденсаторных УВ.и перезаряду конденсатора 3 через дро сель 2 и источник питания (если включен подключающий УВ) или непосредственно если вкл чен шунтирующий УВ. За счет наличия дросселя и конденсатора при ттротекании по дросселю непрерьшного тока напряжение на конденсаторе должно всегда отставать от напряжения источника питания, а первая гармоническая его может даже превышать питающее напряжение. Переключение подключающих У В можно осуществлять одновременно с включением второго конденсаторного УВ. При таком режиме работы потребление от источника питания максимально, что необходимо при максимальной нагрузке на выходе. Напротив, если преобразователь работает в режиме холостого хода, но при зтом напряжение на выходе его должно быть равным Номинальному значению, время включенного сО Стояния подключающих УВ сокращается до минимума. От источника питания в зтом случае потребляется лишь мощность, необходимая для покрытия потерь в вентилях и На активных сопротивлениях дросселя и конденсатора. При таком режиме работы включения подключающего УВ сразу же или с небольшой паузой включается соответствующий шунтирующий УВ, включение которого обеспечивает процесс перезаряда конденсатора 3 через дроссель 2 во встречном направлении. Включение очередного подключающего УВ осуществляется в момент, когда ковденсатор уже частично перезарядился и УС О, но UG УП («О - мгновенного значения напряжения источника питания в момент включения подключающих УВ. На фиг. 2 приведены временные диаграммы напряжений и токов при работе вентильного преобразователя в установившемся рзжимё на . нагрузку, которая значительно меньше максимальной, при которой осуществляется поочередное включение всех УВ, Напряжение на входе Un н выходе UQ преобразователя показано на фиг. 2а, а ш фиг. 26 при.ведейы временные диаграммы тока. Импульсы токаГпротекаюйЦег о по подключающим вентилям вх (потребляемого от истошшка питания) показа1Ш заштрихованными. Слева от импульсов тока IBX ; расйоложены импульсы тока, протекаibajerono П1унтирующим УВ, а справа от импульсов igx - импульсы тока дросселя, когда он зайорочеп с помощью шунтирующих УВ. Диаграммы соответствуют случаю, когда в момент 1: oi./fi.) включается УВ1, а до этого были вклк1чены УВЗ и УВб. Это приводит к выключению ранее включенного шунтирующего вентиля УВЗ в течение времени коммутации Д1:. J, /oj , за которое ток через УВ1 нарастает От гтуяя до значения тока через УВЗ в момент его включения. Далее рост тока продолжается, но с меньшей скоростью, которая, определяется разностью между мгновенным напряжением на конденсаторе и напряжением источника питания. В момент t. включается второй конденсаторный УВ5. В течение времени At J, происходит спадание тока через УВ1 и его выключение.

Если в момент смены полярности производится включение шунтирующего УВ4, то за время , происходлт спадание тока в вентиле УВ5 и нарастание его в УВ4. После выключения УВ5 дальнейшее нарастание тока тфоисходит за счет перезарядки конденсатора 3, пока напряжение на нем не изменит знак на обратный. При угле Ofi, после момента очередной смены полярности питающего напряжения вновь включается соответствующий подключающий УВ. Так, в момент .,/uJ включается УВ2, а за время At J- / (U происходит спадание тока через УВ4 и его выключение. I Далее процесс повторяется описанным выше образом для второй полуволны выходного напряжения. Потребление тока от источника происходит при работе УВ2, а его выключение осуществляется при включении УВ6 в момент t а (ij . Включение УВЗ приводит к вьжлючению УВ5, а новое включение УВ1 выключает УВЗ.

За счет наличия дросселя и коиДенсатора напряжение на выходе преобразователя весьма близко по форме к синусоидальному и может быть по величине как ниже, так ивыше нвпряження источника питания.

Коэффициент мощности, потребляемой .преобразователем от источника питания, определяется соотношением между углом включения tti, и углом выключения i подключающих УВ (УВ1 и УВ2), и при равенстве этих углов, от источника потребляется опережающий ток. В этом режиме, особенно на холостом ходу и

при малых нагрузках вентильный преобразователь может работать в режиме регулятора или компенсатора реактивной мощности.

Для преобразования однофазного напряжения в трехфазное, напряжение на конденсаторе должно быть равно напряжению питания и отставать от него на 60 электрических градусов. В этом случае выводы трехфазного моста используются для подключения трехфазной нагрузки.

Формула изобретения

Вентильный преобразователь однофазного напряжения, содержащий трехфазный выпрямительный мост на управляемых вентилях, к одному из выводов Пбстойнного тока которого подключен конец обмотки дросселя, первый и второй выводы этого моста образуют его

; выходные вывода, а ко второму и третьему вьшодам переменного тока этого моста подключены обкладки конденсатора, отличающийся reMj что, с целью улучшения качества выходного напряжения и увеличения значения первой гармонической, второй конец обмотки дросселя подключен кЬ второму выводу постоянЯого тока- выпрямительного моста, а выходные выводы образованы

обкладками конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское сввдетельство N ЗП349, л. Н G2 М5/27, 1969.

2.Журнал Электричество, 1975, № 5, с. 61-65, рис. а. IJ/B2 УВ6I т /Ув2

/,

иг.г УВ6