Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1980 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматических системах, в которых отклонение электр ческой величины от заданного значения контролируется одним из блоков системы для восстановления заданного ее значения и может применяться для электропитания высоковольтных потребителей постоянного тока сравнительно небольшой мощности от низковольтных источников переменного тока. Известен преобразователь переменного напря жения в постоянное, содержащий двухполупериодный мостовой выпрямитель, собранный по схеме умножения напряжения и подключенный входом через повышающий трансформатор к.источнику питания, а выходной диагональю к выходным выводам нагрузки 1. Недостатками этого устройства являются низкое значение КПД, так как питание нагрузки осуществляется через значительное по величине активное (омическое) сопротивление обмоток трансформатора, а также невозможность регулирования напряжения на нагрузке. Известен также преобразователь переменного напряжения в постоянное 12, содержащий мостовой выпрямитель, подключенный к источнику питания через индуктивно-емкостной преобразователь, выполненный на линейном дросселе, обмогка которого имеет вывод средней точки, и конденсаторе, и трансформатор. Для регулирования величины напряжения на нагрузке к выводам первичной обмотки трансформатора подключены два встречно-параллельно соединенных тиристора. Такой преобразователь имеет завышенное количество полупроводниковых элемаггов и нерацнональное их использование, поскольку одни элементы (тиристоры) используются только для регулирования напряжения на нагрузке, а другие (вентили вьшрямителя) - только для выпрямления переменного тока. Использование такого количества тиристоров и диодов вызывает дополнительные потери электрической энергии на их омических сопротивлениях, а следовательно, невысокий КПД преобразователя; которьгй еще более уменьшается за счет применения трансформатора. Все это 3758 приводит к завышенным массо-габаритным показателям. Известен также преобразователь переменного Напряжения в постоянное, содержащий двухполупериодный однофазный мостовой выпрямитель, выполненный на двух управляемых вентилях и двух конденсаторах, соединенных по схеме удвоения напряжения, и подключен. ный диагональю постоянного тока к выходным выводам, а общей точкой соединения управляемых вентилей к одному из входных выводов для подключения источника питания, токоограничивающий линейный дроссель, обмотка которого одним концом подключена к общей точке соединения конденсаторов, и блок контроля напряжения и управления вентилями 31. Недостатками этого преобразователя являются .сравнительно узкий диапазон регулирования напряжения на нагрузке, причем максимальное значение напряжения на нагрузке не превышает удвоенной амплитуды напряжения источника переменного тока; кроме того, энергия от источника передается в нагрузку только электри1)еским способом, что с точки зрения улучшения массо-габаритных показателей хуже, по сравнению с передачей энергии одновременно электрическим и электромагнитным способами. Д;щее, линейный дроссель выполняет роль только токоограничивающего реактивного сопротивления и, в этом смысле, является пассивным элементом электрическо цепи. Кроме того, при использовании низковольтных источников электрической энергии на добротность индуктивно-емкостного контур в сторону резкого ее уменьшения в значитель ной степени влияет включение последовательно с ними вентиля, величина прямого падения Напряжения на котором зависит от типа прим няемого вентиля. Целью изобретения является увеличение ди пазона регулирования напряжения на нагрузке и улучшение удельных энергетических показателей. Указаннай цель дЬстигается тем, что в пре образователе переме1гного напряжения в посто янное, содержащем двухполупериодный однофазный мостовой выпрямитель, выполненный на двух управляемых вентилях и двух конде саторах, соединенных по схеме удвоения нап жения, и подключенный диагональю постоянн го тока к выходным выводам, а общей точкой соедкнЕния управляемых вентилей к одному из входных выводов для подключения источника питания, токоограничивающий лин ный дроссель, обмотка которого ощшм кон цом подключена к общей точке соединения конденсаторов, и блок контроля напряжения управления вентилями, обмотка токоограни вающего линейного дросселя снабжена отдом, который через дополнительно введенный онденсатор подключен к другому входному ыводу, а второй конец дросселя подключен общей точке соединения управляемых венилей указанного выпрямителя. На фиг. 1 дана принципиальная схема преобазователя переменного напряжения в постояное; на фиг. 2 дан один из вариантов выполения преобразователя. Преобразователь (фиг. 1) содержит однофазый источник 1 переменного тока, к которому ыводами 2 и 3 подключен управляемый вухполупериодный мостовой выпрямитель, ыполненный на двух тиристорах 4, 5 и двух онденсаторах 6, 7, соединенных по схеме удвоения напряжения, и выходной диагональю подключенный к выходным выводам для подключения нагрузки 8. Общая точка соединения тиристоров подключена к выводу 3. Токоограничивающий линейный дроссель 9 одним концом подключен к общей точке соединения конденсаторов 6, 7, другим - к общей точке соединения тиристоров 4, 5, а отводом - через дополнительный конденсатор 10 к выводу 2. Кроме того, преобразователь содержит блок И контроля напряжения и управления тиристорами. Устройство по фиг. 2 вместо конденсаторов 6, 7 содержит тиристоры 12, 13, а линейный дроссель 9 включен по схеме понижающего, автотрансформатора. В этом случае конденсатор 0 целесообразно исключить из схемы. Устройство по фиг. 1 работает следующим образом. Пусть в один, например, положительный полупериод изменения напряжения источника I потенциал на выводе 2 выше потенциала на выводе 3. В этом случае составляющая тока источника (ток нагрузки) будет протекать по цепи: вывод 2, конденсатор 10, часть обмотки (верхняя по схеме) линейного дросселя 9, конденсатор 7, нагрузка 8, тиристор 4, вывод 3. В следующий отрицательный полупериод изменения напряжения источника 1 ток нагрузки потечет по цепи: вывод 3, тиристор 5, нагрузка 8, конденсатор 6, часть обмотки дросселя 9, конденсатор 10, вывод 2. Далее процессы будут повторяться. При оуслснении величины напряжения на нагрузке от заданного значения происходит сравнение этой величины с заданным (эталонным) значением в блоке 11 контроля напряжения и управления тиристорами, формируется сигнал управления, подаваемый на управляющие электроды тиристоров 4, 5, пропорциональный величине рассоглас вания, что позволяет изменять угол управле кия тиристорами, и, тем самым, регулировать

величину среднего значения напряжения на нагрузке.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий двухполупериодный однофазный мостовой выпрямитель, выполненный на двух управляемых вентилях и двух конденсаторах, соединенных по схеме удвоения напряжения, и подключенный диагональю постоянного тока к выходным выводам, а общей точкой соединения управляемых вентилей к одному из входных выводов для подключения источника питания, токоограничивающий линейный дроссель, обмотка которого одним концом подключена к общей точке соединения конденсаторов, и блок контроля напряжения и управления вентилями, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона регулирования напряжения на нагрузке и улучшения

удельных энергетических показателей, обмотка токоограничивающего линейного дросселя снабжена отводом, который через дополнительно введенный конденсатор подключен к другому входному выводу, а второй конец дросселя подключен к общей точке соединения управляемых вентилей указанного выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Исаков Ю. А. и др. Основы промышленной электроники.Техника Киев, 1976, с. 373, рис. 19, 10а.

2.Вакуленко В. М. Тиристорное управление индуктивно-емкостным преобразователем при зарядке емкостных накопителей энергии. Проблемы технической электродинамики, Киев, Вып. 29, 1971, с. 62, рис. 1.

3.Закревский С. И. и др. Источники питания электрических нагрузок с переменными параметрами, Киев, Проблемы технической электродинамики, вып. 45, 1974, с, 126. рис. 1.