Ступенчатый преобразователь напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве вторичного источника электропитания повышенного напряжения. Цель изобретения - расширение области применения. Эффект обусловлен тем, что за счет трехфазного исполнения электромагнитного аппарата исключается электромагнитная асимметрия, а за счет последовательного соединения структур на элементах 1-18 возможно питание высоковольтной нагрузки при наличии у разработчика сравнительно низковольтных элементов. Кроме того, при выполнении устройства управляемым обеспечивается сравнительная простота алгоритма управления вентилями. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 5 H 02 И 7/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2g 2

bg

У2

1 1

У1

1 2 х, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ П НТ СССР

1 (21) 4384662(24-07 (22) 29.02.88 (46) 07.01.90. Бюл.. 1 - .1 (75) АЛ. Репин (53) 621. 314.632 (088. 8) (56} Силовая электроника. Перев. с англ . Под ред. Ф.Чаки и др. — М.:

Энергоиздат, )982, с. 129.

Авторское свидетельство СССР

В 1157633, кл. Н 02 И 7!06, 1983. (54) СТУПЕНЧАТЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве вторичного источника электро2 питания повышенного напряжения. Цель изобретения — расширение области применения. Эффект обусловлен тем, что за счет трехфазного исполнения электромагнитного аппарата исключается электромагнитная асимметрия, а за счет последовательного соединения структур на элементах 1-18 возможно питание высоковольтной нагрузки при наличии у разработчика сравнительно низковольтных элементов. Кроме того, при выполнении устройства управляемым обеспечивается сравнительная простота алгоритма управления вентилями. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1534697

Изобретение относится к электротехннке и может использоваться в качестве вторичного источника электропитания повышенного напряжения.

Цель изобретения — расширение об5 ласти применения.

На фиг, 1 изображена принципиальная электрическая схема трехступенчатого преобразователя напряжения с трех10 фазной вентильной обмоткой (ВО) электромагнитного аппарата (3NA) и подключенными к ней преобразователь ми элементами (ID); на фиг. 2 — вект рная диаграмма формирования шести ф зосдвинутых импульсов S (p =!I,6) э акопостоянного выходного напряжен ая 11, поясняющая в фазовой плоскости принцип работы устройства.

На диаграмме для каждого из шести знакопостоянных импульсов указаны участвующие в работе секции ВО ЭМА, а также номера и число В естественФ нЫм образом открытых ПЭ, одновременно последовательно провОдящих ток 25 нагрузки в данном контуре токонрохождения.

На фиг. 1 обозначены:  — суммарное число ПЭ, П вЂ” частотная кратность п4ульсации выходного напряжения, О - расчетный коэффициент, показывающий о сношение амплитуды обратного напряжения на ПЭ к среднему значению U r о напряжения U,, 11 „- суммарное число вИтков ВО ЭМА относительно базового, чИсла витков с амплитудой напряжения, равной амплитудному значению U „ выходного напряжения в режиме холостого хода; коэффициенты, З,1, = U /U„, D+ = J>fI определяют действующие

40 зиачения напряжения и тока одной (фазной) секции относительно средних значений напряжения и тока нагрузки.

Ступенчатый преобразователь содержит преобразовательные элементы 1-18 и трехфазный ЭМА с вентильной обмоткой, разделенной в каждой фазе на две секции а4 х4 а х ° Ъ4 я 4 Ъ у с е4 q

c

ВО соединены между собой попарно сог-

50 ласно и топологически образуют три открытых треугольника х,а,Ъ, у4Ь,с, з4с4ь . Онй ; совпадают по начертанию в фазовой плоскости с буквой7 (Фиг.2), в связи с чем такие соединения называют V-схемами. При этом все треуголь55 ники, образующие три U-схемы, выполнены синфазными, а сами чсхемы — с попарно чередующейся индексной последовнтельностью фаз при переходе от одной U-схемы к другой.

ПЭ 1, 8, 14 одними и ПЭ 4, 7, 13 другими электродами соединены в две трехлучевые вентильные звезды (анодную и катодную), которые своими общими точками образуют выходные выводы "+" и "-". ПЭ 2, 5, 9, 11, 15, 17 и 3, 6, 10, 12, 16, !8 соединены соответственно в первое и второе шестивентильные кольца. Попарно объединенные аноды соответствующих ПЭ образуют входы или стоки, а попарно объединенные катоды тех же ПЭ вЂ” выходы или истоки колец,, причем к стокам первого кольца подключены выводы х,у Ь первой U-схемы и катоды ПЭ 1, 8, 14 анодной трехвентильной звезды.

К стокам второго шестивентильного кольца подключены соответствующие истоки первого шестивентильного кольца и выводы у,Ь,с второй Ч-схемы. К истокам второго кольца присоединены аноды ПЭ катодной трехвентильной звезды и выводы а х к, третьей U-схемы.

При этом ЭМА выполнен трехфазным с последовательным сдвигом Фаз на

120 эл.град. (фиг.1, стрелки d, Ь, с )

Устройство работает следующим образом.

При наличии на секциях ВО ЭХА переменных ЭДС на выходных выводах преобразователя создается за один период

ЭДС шесть, знакопостоянных импульсов

S,(fit = 1,6). Частота пульсации выхЬдного напряжения увеличена в шесть раз относительно частоты преобразуемых ЭДС (П = 6), а уровень пульсации по полному размаху обеспечен равным 14Х относительно V или около 6Х по амплитуде первой гармоники.

При этом амплитуда напряжения на каждой секции ВО 3NA меньше в 3 раза амплитуды выходного напряжения, что упрощает решение проблем высоковольт-, ной изоляции. Нагрузка может быть обеспечена напряжением в 3 раза более высоким, чем на каждой секции (по амплитудному значению) в случае наличия у разработчика готового Э11А с двухсекционной трехфазной ВО.

Кроме того, благодаря введенным секциям всех трех фаз обеспечено электромагнитное равновесие ЭМА (симметрия нагрузки) в случае питания от типового первичного трехфазного источника, а.последовательное соеди5 15346 нение ПЭ с подключенными к ним секциями снижает обратное напряжение на каждом ПЭ, повышая вентильную прочность (надежность) либо позволяя использовать более низковольтные элементы.

Кроме того, в схеме по фиг,1 в 1,5 раза больше число ступеней при этом же общем числе секций ВО относительно известного двухступенчатого преобразователя с традиционной мостовой структурой, когда секции обмоток соединены в обычный замкнутый треугОльник {такОЙ преобразователь с учетом имеющихся на фиг,1 шести секций ВО достаточно просто построить в виде двух последовательно соединенных разнополярными выводами трехфазных мостов по 20 схеме Ларионова при подключении к их выводам переменного тока двух схем

ВО, шесть секций которой соединены по три в два правильных треугольника), Относительно известного трехсту- 25 пенчатого преобразователя (т.е. при совпадающем числе ступеней со схемой на фиг.1), содержащего трехфазный мост и три подключенные к нему pasноименные по фазе секции в каждой ступени, в устройстве по фиг .1 в

1,5 раза меньше число секций ВО, во столько же раз меньше суммарное число их витков (в случае соединения секций в известном по схеме треугольнике в каждой ступени) ° Кроме того, в 1 5 раза тоже меньше число Вд пре- образовательных элементов; одновременно последовательно проводящих ток нагрузки в каждом из шести циклически сменяющихся во времени контуров токопрохождения в течение периода преобразуемых ЭДС, все это обусловливает лучший КИД, а также улучшенньге массогабаритньге и стОимостные пО 45 ,казатели.

Сравнительная простота возможного алгоритма управления 03 1 .1 8 в случае выполнения устройства управляемым следует иэ той же фиг.2, à 5(1 перечислеиньге эффекты расширяют cxWнорежимньге возможности предлагаемого преобразователя, а также область практического его применения.

Формула изобретения

1. Ступенчатый преобразователь на- пряжения, содержащий электромагнит97 6 ный аппарат с вентильной обмоткой из двух секций в каждой из двух ее фаз и восемнадцать преобразовательных элементов, шесть из которых соединены по три катодами и, следовательно, анодами в две трехлучевые вентильные звезды, общие точки которых образуют выходные выводы, а свободные электроды анодной и катодной звезд подключены по одному к стокам первого и соответственно к истокам второго шестивентильных колец, образованных каждое шестью нреобразбвательными элементами из свободных двенадцати, причем эти шесть элементов соединены между собой последовательно попарно одноименными электродами, а каждая пара соединенных анодов образует сток, а пара катодов — исток кольца при следующей их последовательности: первый сток — первый исток — второй сток— второй исток — третий сток — тре- . тий исток, при этом первый вывод первой секции фазы обмотки соединен с первым стоком первого кольца, второй сток которого подключен к первому выводу: второй: секции второй фазы обмотки, а первый, второй и третий истоки первого кольца соединены соответственно с третьим, первым и вторым стоками второго кольца, второй сток которого соединен также с первым выводом первой секции второй фазы обмотки, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, электромагнитный аппарат выполнен трехфазным с введенными первой и второй секциями третьей фазы, первые выводы которых соединены соответственно с первым истоком и третьим стоком второго кольца, а вторые их выводы — с третьим истоком этого кольца и первым выводом первой секции второй фазы обмотки, второй вывод которой подключен к второму истоку первого кольца, третий сток которого присоединен z второму выводу первой секции первой фазьг, первый вывод которой соединен с вторым выводом второй секции второй фазы обмотки, а первый и второй выводы второй секции первой фазы подключены соответствен-, но к второМу и первому истокам второго кольца, причем каждая пара соединенных между собой разноименных по фазе секпий топологически образуют îткрытый треугольник (v-схему) с чередующейся индексной последова1534697

Составитель Е. Мельникова

Техред М.Ходанич Корректор Т.Малец

Редактор А. Мотыпь

Заказ 54 Тираж 484 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 тельностью фаз в каждой из трех пар секций, а каждая V-схема с подключенными к ней соответствующими шестью преобразовательными элементами образует одну ступень.

2. Преобразователь по п. 1, о тл р ч а ю шийся тем, что переме ные ЗДС на секциях трехфазной обмоТки сдвинуты последовательно на

1,20 эл.град, в одной фазе относительно другой., 3. Преобразователь по пп.1 и 2, отличающийся тем, что

acå три треугольника, образующие три V-схемы, выполнены синфазными., 4. Преобразователь по пп.1-3, отличающийся тем, что ч сла витков секций данной ступени вьполнены одинаковыми, а в разных с упенях — одинаковыми либо по крайн и мере в одной из них неодинаковымй с витками предыдущей ступени.

5. Преобразователь по пп.1-4, отличающийся тем,что преобразовательные элементы выполне5 ны управляемыми, а введенная система управления обеспечивает подачу сигналов управления последовательно через интервал дискретности одновременно на три преобразовательных элемента — сначала на первый,, второй и третий, затем на пятый, шестой и седьмой, затем на восьмой, девятый и десятый, затем на одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый, затем на четырнадцатый, пятнадцатый и шестнадцатый, затем на семнадцатый, восемнадцатый и четвертый при последовательной нумерации их в порядке естественного открытия и при выборе очередного из шести импульсов выходного напряжения в качестве исходного (первого).