Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

„„SU„„1 77 2 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3 5П Н 02 М 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3517499/24-07 (22) 06.12.82 (46) 28.02.84. Бюл. Р 8 (72) А.М.Репин, А;К.Кантаровский и Е.И.Соколов (53) 621.314.6(088.8) (56) 1. Белопольский И.И., Репин A.Ì, Христианов A.Ñ. Стабилизаторы низких и мклливольтовых напряжений. М., "Энергия", 1974, с. 8.

2. Авторское свидетельство СССР

В 408437, кл. Н 02 М 7/12, 1971. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий четыре основных преобразовательных элемента и два источника фаэосдвинутых ЭДС, каждый из которых выполнен со средней точкой, делящей указанный источник на два источника нолуЭДС, к выводам каждого из источников фазосдвинутых ЭДС подключены попарно однонаправленно преобразовательные элементы, е средняя точка одного источника фазосдвинутой ЭДС образует первый выходной вывод, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических, массогабаритных и стоимостных показателей, основные преобразовательные элементы одного источника фазосдвннутой ЭДС включены в противоположном направлении до отношению и основным преобразова-. тельным элементам другого источника фазосдвинутой ЭДС, каждый из источников полуЭДС снабжен отводом, причем к одному из отводов каждого источника фазосдвинутой ЭДС подклю-. чен дополнительно введенный преобразовательный элемент, включенный однонаправленно с основными преобразовательными элементами этого источника, и свободный вывод одного из освовных преобразовательных элементов другого источника фазосдвннутой ЭДС, свободный вывод каждого другого основного преобразовательного элемента объединен со свободным выводом соответствующего дополнитель-д но введенного преобразовательного Е элемента того же источника н подключен к другому отводу другого источника фазосдвинутой ЭДС, а средняя точка другого источника фаэосдвину- % той ЭДС образует второй выходной вывод.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что.указанные отводы выполнены равноудаленными от средней точки и вывода соответствующего источника полуЭДС.

3. Преобразователь по пп.1 и 2, отличающийся тем, чтоисточники фазосдвинутых ЭДС сформированы на вторичных обмотках однофазиых трансформаторов.

1077032

Изобретение относится к электрофЕхнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в качестве вторичного ьсточника электропитания преимущественно низковольтной сильноточной нагрузки при повышенных требованиях к обеспечению сравнительно высокой .частоты пульсации выходного напряжения посредством минимально возможного количества однофазных трансформаторов.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное, содер.. жащий шесть преобразовательных эле-, ментов (вентилей )и три источника исходных фаэосдвинутых (ФС 1 ЭДС, формируемых иа вторичных обмотках со средними точками трех однофазных трансформаторов, первичные обмотки которых подключены к трехфазной сети переменного тока. Выводы ФС ЭДС через подключенные к ним однонаправленно вентили образуют один, а объединенные средние точки другой выходы устройства, которое благодаря наличию в,нем шести однолучевых выпрямителей обеспечивает в выходном напряжении 6-кратную частоту его переменной составляющей (пульсации 1 1J. анное устройство имеет сравнительно повышенную частоту и относительно низкий уровень пульсации, но недостаток его - наличие трех однофазн.*.х трансформаторов.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий четыре преобразовательных элемента и два источника фазосдвинутых

ЭДС, каждый из которых выполнен со средней точкой, делящей указанный источник на два источника полуЭДС, причем к выводам каждого из источников фазосдвинутых ЭДС подключены попарно однонаправленно преобразовательные элементы, свободные выводы этих пар объединены и образуют через дроссели фильтра первый выходной вывод, а объединенные средние точки образуют второй выходной вывод С22

Недостаток известного устройства - относительно высокий уровень пульсации выходного напряжения, составляющий по полному размаху относительно среднего значения 0 57,6Ъ, а также сравнительно низкая (равная четырем) кратность ее частоты по от.ношению к частоте преобразуемых ЭДС.

Это приводит к сравнительно плохим, энергетическим, массогабаритным и .стоимостным показателям устройства. Цель изобретения - улучшение энергетических, массогабаритных и стоимостных показателей.

Укаэанная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения B постоянное, содержащем четыре основных преобразовательных элемента и два источника фазосдвинутых ЭДС, каждый из которых выполнен со средней точкой, делящей укаэанный источник на два источника полуЭДС,к выводам каждого из источников фазосдвинутых ЭДС подключены попарно

10 однонаправленно преобразовательные элементы, а средняя точка одного источника фазосдвинутой ЭДС образует первый выходной вывод, основные преобразовательные элементы одного

)5 источника фазосдвинутой ЭДС включены в противоположном направлении по отношению к основным преобразовательным элементам другого источника фазосдвинутой ЭДС, каждый иэ источ-ников полуЭДС снабжен отводом, причем к одному из отводов каждого источника фазосдвинутой ЭДС подключен дополнительно введенный преобразовательный элемент, включенный одионаправленно с основными преобразовательными элементами этого ис, точника, и свободный вывод одного из основных преобразовательных элементов другого источника фазосдвинутой ЭДС, свободный в о аж другого основного преобразовательного элемента объединен со свободным выводом дополнительно введенного преобразовательного элемента того же источника и подключен к другому отводу другого источника фаэосдвинутой ЭДС, а средняя точка другого источника фазосдвинутой ЭДС образует второй, выходной вывод.

Кроме того, для повышения кратности частоты пульсации указанные отводы выполнены равноудаленными от

-средней точки и вывода соответствующего источника полуЭДС.

Источники фазосдвинутых ЭДС мо45 гут быть сформированы на вторичных обмотках однофаэных трансформаторов.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства (ФС ЭДС сформированы на вторичных

50 обмотках двух однофазных трансформаторов, первичные обмотки которых нс показаны j; на фиг. 2 — векторная диаграмма формирования шести токообразующих ЭДС 5 (p. = 1,6J в фазо

Р.

55 вОЙ плоскости. устройство (фиг. 1 1 содержит шесть преобразовательных элементов— вентилей 1 - 6, четыре из которых 1, 2, 4 и 5 являются основными, а два

60 вентиля 3 и 6 дополнительными. Два источника фазосдвинутых ЭДС сформированы на вторичных обмотках 7 и 8 однофазных трансформаторов 9 и 10.

Средние точки 11 и 12 указанных обмоток образуют выводы для подключения

"1 .J

1077032 нагрузки 13 и делят вторичные обмотки на два источника полуЭДС вЂ” полуобмотки 14 — 17.

Каждая из полуобмоток выполнена с отводом 18 — 21. При этом отвод

18 делит полуобмотку 14 на части а), а„, отвод 19 делит полуобмотку.

15 на части а, а| | отвод 20 делит полуобмотку 16 на части Ь.„ Ь„, отвод

21 делит полуобмотку 17 йа части

, Ь .

Указанные части а.„ а„, а, а

Ь, Ь, Ь, Ь изображенй на Фиг.2

1 1 2 2

I соответствующими векторами а„, а„, @2 Ъ1 Ъ1 Ьа Ьг

Основные вентили 1 и 4 включены в противоположном направлении по отношению к основным вентилям 2 и 5.

Дополнительный вентиль 3 включен однонаправленно с вентилями 1 и 4, дополнительный вентиль 6 включен однонаправленно с вентилями 2 и 5.

К отводу 18 подключены катоды вентилей 3 и 5. К отводу 21 подключены аноды вентилей 6 и 4 °

Объединенные аноды вентилей 1 и

3 подключены к отводу 20, объединенные катоды .вентилей 2 и 6 подключены к отводу 19.

На фиг. 2 в скобках указаны номе-ра вентилей, проводящих при действии соответствующей токообразующей

ЭДС 5 „(Pà = 1,6 ).

Преобразователь работает следующим образом.

В момент времени, соответствующий оси оа2 фазовой плоскости (фиг. 2), наибольшее значение из числа токообразующих ЭДС 5„ ()и =1 6! имеет ЭДС 5„ .. Вектор ЭДС 9„ представляет собой сумму векторов а и

Ь„ . Под ее действием открыт вентиль

1 и через нагрузку 13 протекает ток по контуру: точка 12 — отвод120— вентиль 1 — полуобмотка 15 - точка

11 — нагрузка 13.

Затем наибольшее значение принимает ЭДС 5 и вентиль 1 закрывается образующимся на нем обратным напряжением. Открывается вентиль 2, а контур токопрохождения содержит новую группу элементов: точка 12 - полуобмотка 16 — вентиль 2 - отвод

19 - точка 11 - нагрузка 13.

В дальнейшем аналогично формируются токообразующие ЭДС S 3 и соответствующие им вентили 3 - 6 проводят ток нагрузки по новым контурам. Выходное напряжение, представляющее собой огибающую этих шести сдвинутых по фазе ЭДС, имеет пониженный уровень пульсаций К по сравнению с прототипом, в котором формируется лишь четыре подобных ЭДС. Причем при амплитудно-фазовой симметрии ЭДС ,S указанный уровень Кд снижен в предлагаемом устройстве в 4,(9„„и 4 ), а кратность ее частоты П увеличена в ( в 3 раза (К = 6/A | = 3) по отношению к тем же параметрам прототипа.

Требование симметрии токообразующих ЭДС 5 может быть обеспечено

)О выполнением отвсдов 18 — 21 от середин полуобмоток 14 — 17 ° Если фазовый сдвиг источников (вторичных обмоток 7 и 8 ) составляет 120 эл.град., то углы o>I а2 и оЪ„а (фиг. 2)

) 5 равны 60 ©

Так как Lo Ь а = 120О ОЪ„

= Ь„ а„, то с Ь, оа „= c.b, à„î = 30 ° . Кроме того, если ob1à = L О Ь1a2

60 и b a" =.оЬ„ = О, -> оЬ„

20. 05Ь1а сь „= о 2Ъ

30О, с.а оЬ1= 90О, самоа = 60

Оа g = о а . Следовательно, векторы

5 и 9 (аналогично остальные векЯ д торы 9 + ) равны между собой по мо25 дулю (В,)„, = 5д, + = 1,6 f и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 60 . Этим обеспечивается на вйходе 6-кратная частота пульсации по отношению к частоте исходных ЭДС.

З0 Так как предлагаемое устройство обеспечивает среднее значение од выходного напряжения Оо, большее на 8,93%, чем в прототипе (при одинаковых амплитудах 5 ЭДС), то

35 требующееся для обеспечения сиьиетрии ЭДС 5 увеличение модуля полуЭДС (оЬ„= 1,15 о а на фиг. 2f может быть снижено при одинаковом требуемом напряжении с 15 до 6,5%.

Габаритная мощность трансформатора

40 несколько вьиае, чем в прототипе.

Полная симметрия выполнения источников фазосдвинутых ЭДС.как по числу витков восьми их частей, так и по общему числу вн ков, обеспечи45 вает 100%-ный коэффициент однотипности схемы, улучшая .технологичность изготовления. Суммарное число Фу витков относительно базового числа %z с амплитудой напряже50 иия, равной амплитуде выходного напряжения в режиме холостого хода, составляет % о, = 4,62,что на 1,38%@ витков меньше, чем в схеме (.1).

Кроме того| обеспечение в пред55 лагаемом устройстве 3-кратного увеличения частоты пульсации и 4-кратного снижения ее уровня по сравнению с прототипом существенно улучшает массогабаритные и стоимостные

6О показатели.

1077032

ЬЙ)

Х () wgg вфла

Составитель Е.Мельникова .

Техред д. Кощобняк. Корректор A. Зимокосоs

Редактор М.Янович

Заказ 768/52 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 нлнал ППП "Патент", г..ужгород, ул. Проектная, 4