Автономная система электроснабжения Советский патент 1981 года по МПК H02K19/16 

(54) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения для питания потребителей, требующих особо высокой стабильности и качества электроэнергии при относительно низкой потре мой мощности, например, радиоаппаратуры или навигационных приборов. Известны системы электроснабжения, содержащие многофазный нерегулируемый по напряжению генератор переменногр тока, выпрямитель и импульсный стабилизатор напрян ения постоянного тока i Недостатками указанных систем элект роснабжения являются высокий уровень пульсаций напряжения на входе сглаживающего фильтра стабилизатора, значительЬая величина напряжения на ключевом элементе стабилизатора, приблизительно равная напряжению на выходе выпрямителя, а также импульсные перенапряжения на ключевом элементе в момен ты коммутации и значительный уровень создаваемых устройством электромагннтных помех, что является следствий периодического прерывания тока, потребляемого от генератора. Высокий уровень пульсаций обуславливает большие габариты сглаживающего фильтра даже при высокой частоте преобразования. Уменьщение импульсного перенапряжения на ключевом элементе и снижение уровня создаваемых электромагнитных помех достигается введением дополнительного фильтра на входе стабилизатора, но это приводит к усложнению конструкции и увеличению габаритов в системе электроснабжения. Наиболее близка по технической сущности к предлагаемой автономная система электросйабженйя.сод жащая многофазный генератор с якорными облоткаМн, соединенными звездой с выведенным нулем, многофазный мостовой выпрямитель, вход которого соединен с якорными обмотками генератора, а выход через импульсный стабилизатор с частичной модупяцией напряжения и индуктивно-t; а тосгной фильтр подключен к нагрузке, при этом нуль генератора через диод соединен с входом индуктивно-емкостного фильтра. Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы напряжение на выходе двузшолупериодной схемы вьтрямителя со средней точкой во всех реншмах работы не превышало заданной величины напряжения на нагрузке. Применение режима частичной л5модуляции обеспечнвает меньший уровень пульсаций напряжения на входе сглаживающего фильтра, а :следовательно, и меньшие габариты фильт ра, а также уменьшение величины напряжения на разомкнутом ключевом элементе стабилизатора, которое в данном слуп чае приблизительно равно разности напря жений на выходе мос1Х)вой схемы выпрям теля и двухполупериодной схемы выпрями теля со средней точкой Г21. - Недостатками данного устройства . являются высокий уровень электром нитных помех и импульсные перенапряже ния, возникающие на силовом :ключе при его коммутации. Это вызвано тем, что при размыкании выходного ключа ; импульсного стабилизатора ток в одной из якорных обмоток генератора прерывается а энергия, запасенная в индуктивности этой обмотки, приводит к возникновению указанных помех и перенапряжений, что снижает надежность и качество электроэнергии. Цель изобретения - повышение надеж ности и качества электроэнергии. Поставленная цель достигается , что генератор выполнен с четным числом фаз, а катушки якорных обмоток фа сдвинутые на 18О эл. градусов, размещены в магнитопроводе якоря совместно например в одном и том же пазу. На чертеже представлена принципиаль ная схема предлагаемой автономной сиетемы энергоснабжения. Система электроснабжения содержит шестифазный генератор I, линейные зажимы которого подключены к входам ше стифазкого мостового выпрямителя 2, на выходе которого подключен импульсный стабилизатор 3, состоящий из коммутирующего ключа 4, развязывающего диода 5, связанного с нулем генератора, дросселя-фильтра 6 и конденсатора 7, а выход стабилизатора подключен к нагрузке 8. 8 5 Устройство работает следующим обазом . , В многофазном генераторе со звездобразным соединением фазных обмоток при четном числе фаз линейное напряжеие между выводами фазных обмоток, смещенных на t80 эл. градусов, равно удвоенному фазному напряжению.- Когда ключ 4 замкнут, указанные линейные напряжения вьшрямляются мостовым выпрямителем 2 и через ключ 4 поступают на вход сглаживающего фильтра ( дроссель 6 и конденсатор 7), при этом развязывающий диод 5 заперт. Когда ключ 4 разомкнут, то верхняя группа вентилей вьшрямителя 2 исключается из работы, а нижняя - образует простую шестифазную схему выпрямления. Ток каждой фазы замыкается через развязывающий диод 5, дроссель 6, нагрузку 8 и соответствующий вентиль нижней группы мостового выпрямителя 2. Следовательно, при разомкнутом ключе 4 на вход фильтра -поступает напряжение, приблизительно в два раза меньшей величины, чем при замкнутом. Таким образом, осуществляется режим частичной модуляции напряжения на входе сглаживающего фильтра, что позволяет уменьшить габариты сглаживающего фильтра и снизить величину напряжения на разомкнутом ключе 4. Для нормальной работы системы необходимо, чтобы при разомкнутом ключе 4 напряжение на входе сглаживающего фильтра во всех режимах работы не превышало заданной величины напряжения на нагрузке. Если ключ 4 замкнут, то в каждый момент времени ток нагрузки протекает через две фазные обмотки, смещенные на 18О эл, градусов, причем ЭДС этих обмоток включены последовательно. При размыкании ключа 4 ток в одной из этих обмоток не прерывается, а замыкается через развязывающий диод и нагрузку. Ток же во второй из указанных обмоток прерывается,, а ЭДС этой обмотки оказывается приложенной к разомкнутому ключу 4, но поскольку конструктивное выполнение упомянутых обмоток обеспечивает максимальное значение взаимоиндукции между ними, то прерывание тока в одной из обмоток не приводит к значительным перенапряжениям в схеме, так как энергия, запасенная в индуктивности этой обмотки, трансформируется как раз в ту обмотку, которая в данный момент времени работает на нагрузку. Указанное обстоятельство обуславливает также снижение уровня электромагнитных помех, возникающих при работе устройства. Уменьшение импульсных перенапряжений на ключе в моменты его коммутации приводит к облегчению электрического режима работы ключа, что эквивалентно повышению надежности системы, а такж улучшению качества электроэнергии. Формула из о б р е т е н. и я Автономная система электроснабжения содержащая многофазньКй генератор с якорными обмотками, соединенными звездой с нулевым выводом, многофазный мостовой выпрямитель, вход которого соединен с якорными обмотками генератора , а выход через импульсный стабилизатор с 8 iizk жП .JYW 356 частичной модуляцией напряжения н вндуктивно-емкостной фильтр подключен к нагрузке, причем нулевой вьгаод генератора через диод соединен с входом иидуктивно-емкостного фильтра, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения качества электроэнергии, генератор вьтолнен с четным числом фаз , а катушки якорных обмоток фаз, сдвинутые на 180 эл.градусов, размещены в одном я том же пазу якоря. Источники информация, принятые во внимание при экспертизе I. Электронная техника в автоматике, Под ред. Ю. И. Конева. Вып. Ю, М., Советское радио , 1978, с. 6-19. 2. Авторское свидетельство СССР NO 489183, кл. Н 02 М, 7/20, 1976. X.