Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве регулируемого преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Известен целый ряд устройств силовой преобразовательной техники, применяемых для регулнровки напряжения, их можно разделить на две группы: устройства, основанные на изменении коэффициента трансформации силового трансформатора, с последним выпрямлением переменного напряжения устройства многофазного выпрямления с применением тиристориых преобразователей с фазовым управлением 2, 3.

Основными недостаткамн их являются завышенные затраты, связанные с необходимостью установки двух последовательно соединенных преобразователей; плохая (искажаемая высшими гармоннками) форма выпрямленного напряжения при глубоком регулировании.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий п последовательно включеннык по выходу вынрямктелей, выполненных на управляемых вентилях и параллельно выходу каждого из которых включен шунтирующий вентиль 3.

Этот преобразователь применяется для улучшения потребляемой реактивной мощности при глубоком регулировании выпрямленного напряжения. Отношение максимальных напряжений отдельных выпрямителей на стороне постоянного тока может быть любым, если часть или все вентили управляемые. В этом случае во всех элементах допустимо регулирование напряжения п отдельные элементы могут работать как в выпрямительном, так и в инвертор:ном режимах.

115 Этот преобразователь имеет следующие недостатки: ннзкие энергетические показатели при глубоком регулировании; искажение |формы выпрямленпого напряжения при глубоком регулировании.

20 Целью изобретения является улучшение формы выходного иапряжения п повышения эиергетических показателей при глубоком регулировании напряжения.

Цель достигается тем, что предлагаемый преобразователь неременного напряжения в постоянное С 1абжен генератором ступенчатого напряжения, счетчпком, преобразователем код-аналог, компаратором, п триггерами, причем выход генератора

30 ступенчатого напряжения соединен с входом счетчика, выходы счетчика соединены с входами триггеров и преобразователя код-аналог, выход последнего соединен с неинвертирующим входом компаратора, выход которого соединен со счетными входами триггеров, а выход каждого из триггеров соединен с управляющими входами управляемых вентилей соответствующего выпрямителя. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Преобразователь состоит из силового трансформатора, содержащего одну первичную /п-фазную обмотку 1 и п вторичных т-фазных обмоток 2. Каждая вторичная обмотка 2 совместно с управляемыми вентилями 3 и неуправляемым 4 представляет собой преобразователь 5 переменного тока в постоянное. Управление управляемыми вентилями 3 производится с помощью логического блока 6, в состав которого входят генератор 7 ступенчатого напряжения, счетчик 8, преобразователь 9 код-аналог, компаратор 10, п триггеров 11. На инвертирующий вход компаратора 10 подается задающее напряжение Из На выходе управляющий сигнал представлен в виде кода (например двоичного). Напряжение на выходе каждого пг-фазного преобразователя 5 определяется следующим соотношением: Ui Ui -a-i где Ui - папряжение t-го преобразовате:ля;f/i - напряжеиие с наименьшим коэффициентом трансформации, которое определяет величину дискретности; а - основные системы счисления. Сигнал задания Us поступает на инвертирующий вход компаратора 10, на неинвертирующий вход которого поступает сигнал с генератора 7 ступенчатого напряжения через счетчик 8 и преобразователь 9 код-аналог. Сигналы с выходов преобразователя код-аналог поступают непрерывно ца входы триггеров 11. Пока ступенчатое напряжение меньше напряжения аналогового входного сигнала f/,на выходе компаратора 10действует нуль. Когда ступенчатое напряжение становится больще напряжения входного сигнала ,/з , «а выходе компаратора 10 появляется единица. Перепад выходного напряжения компаратора 10 запускают триггеры 11. Сигиалы с триггеров 11представляют в цифровой форме амплитуду выборки аналогового входного сигнала. Сигнал логической единицы открывает управляемые вентили 3 соответствующих преобразователей 5, п последние генерируют ток в цепь нагрузки 12, неработающие преобразователи шунтируются вентилями 4. Если выходной сигнал изменяется по какому-либо закону, то в этом соответствии изменяется набор логических единиц и нулей на выходе логического блока 6, что приводит к соответствующему переключению преобразователей 5. При снятии управляющего сигнала с работающего преобразователя 5 управляемые вентили 3 последнего после окончания коммутационных процессов запираются и оп коммутируется вентилем 4, который обеспечивает путь тока от оставшихся в работе отдельных преобразователей. В этом устройстве максимальная величина напряжения на выходе преобразовательного устройства Ufi определяется соотношениеми t/,(a«-l). Максимальное число вторичных обмоток при задании дискретности и максимальном выходном напряжении определяется соотношением п ogaи, При снятии управляющего сигнала с управляющих электродов работающий в этот момент вентиль не закроется до тех пор, пока по нему будет проходить ток. Ток через веитиль перестанет проходить в момент, когда ЭДС вторичной обмоткп соответствующей фазы трансформатора поменяет знак на противоположный. Одновременно с отключением работающего преобразователя отпирается щунтирующий его диод, обеспечивая прохождение тока по нагрузке от других, работающих в данный момент времени преобразователей. . На чертеже приведен вариант последовательио соединенных преобразователей переменного напряжения в постоянное, собранных по нулевой схеме. В общем случае может быть любая модификация схемы выпрямителя, например мостовая схема с коэффициентом схемы где t/d - напряжение постоянного тока на выходе схемы; f/2 - напряжеииевторичной обмотки трансформатора. Величина напряжения вторичной обмотки трансформатора при заданной величине дискретности определяется из соотношеиияUj U Предлагаемое устройство позволит улучщить форму кривой и повысить энергетические показатели при глубоком регулировании. Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий п последовательно включенных по выходу выпрямителей, выполненных на управляемых вентилях и параллельно выходу каждого из которых включен шунтирующий вентиль, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения и повыщения энергетических показателей при глубоком регулировании напряжения, он снабжен генератором ступенчатого напряжения, счетчиком, преобразователем код-аналог, компаратором, п триггерами, причем выход генератора ступенчатого напряжения соединен с входом счетчика, выходы счетчика соединены с входами триггеров . и преобразователя код-аналог, выход последнего соединен с неинвертирующим входом компаратора, выход которого соедииен со счетными выходами триггеров, а выход каждого из триггеров соединен с управляющими входами управляемых вентилей соответствующего выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Сборник «Проблемы технической электродинамики, вып. 41, с. 23-31, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР 523497, кл. Н 02 М 7/12, 1975.

3.Чиженко И. М. и др. Основы преобразовательной техники, М., «Высщая щкола, с. 163-165, 1974.