Преобразователь напряжения с двухсторонним зигзагом

 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве низковольтного вторичного источника электропитания с шестикратной частотой пульсации выходного напряжения. Цель изобретения - расширение схемно-функциональных возможностей и области применения. Преобразователь содержит электромагнитный аппарат 7 с разделенной в каждой фазе трехфазной вентильной обмоткой. Первые секции соединены в трехлучевую звезду, к выводу и отводу каждой из них подключены гетерофазные вторая и третья секция, свободные выводы которых через однонаправленно подключенные преобразовательные элементы 1-Ь образуют один, а нулевая точка звезды - другой выходные выводы. Изменение положения отвода и соотношений витков секций, а также различное соединений секций - согласно-согласное, встречно-встречное , встречно-согласное - и выполнение одних секций разных фаз в качестве сетевых расширяют возможности преобразователя и область его применения . 13 з.п. ф-лы, 12 ил. ю (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

j51)5 Н 02 N 7 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к АBTopcHoMY свидвткльствм Ь,я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4487007/07 (22) 23 ° 09 ° 88 (46) 23,03 91 Бюл, Р 11 (72) . AîM,Ðåïèí (53) 621 «314а5 (088m 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ê 738071, кл» Н 02 М 7/06, 1976, Аксенов В,Н Выпрямительные и трансформаторные подстанции - M:

Связь, 1961, с, 107, рис:4,4а, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ C

ДВУХСТОРОННИМ ЗИГЗАГОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве низковольтного вторичного источника электропитания с шестикратной частотой пульсации выходного напряжения, Цель изобретения - расширение схемно-функциональных возможностей и области применения ° ПреЯ

„„Я0„„1636968 А1

2 образователь содержит электромагнит ный аппарат 7 с разделенной в каждои фазе трехфазной вентильной обмоткои, Первые секции соединены в трехлуче вую звезду, к выводу и отводу каж дой из них подключены гетерофазные вторая и третья секция, свободные выводы которых через однонаправленно подключенные преобразовательные элементы 1-6 образуют один, а нулевая точка звезды - другой выходные вь воды ° Изменение положения отвода . и соотношений витков секций, а также различное соединений секцийсо гласно-согласное, в ст речно-встречное, встречно-согласное - и выполне» ние одних секций разных фаз в качестве сетевых расширяют возможности преоб раз ов ателя и область ceo применения„13 з,п ф лы, 12 ип °

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в ка-., честве низковольтного вторичного ис точника электропитания с шестикратной частотой пульсации выходного на5 пряже ния, Цель изобретения - расширение схемно функциональных возможностей и области применения, На фиг,l изображена принципиальная электрическая схема преобразователя при соединении секции вентильной обмотки (ВО) электромагнитного аппарата (ЭМА) в неравноплечий двухсторонний встречно встречный . (ВВ) зигзаг - правильную. трехлучевую звезду для общего случая, когда фа зовый угол (1| сдвига очередного импульса $ p выходно го. напряжения 11б о г . 2 носительно соответствующей ему пре

1 образуемой ЭДС данной секции ВО мо жет изменяться в широком диапазоне (0;30 ), включан крайние значения, при этом представлен трансформатор» ный или электромашинный вариант вы полнения, а положение отвода от кал дой первой секции ВО непосредственно (однозначно) определяет значение укаэанного угла; на фиг 2 вектор 30 ная диаграмма, поясняющая принцип действия преобразователя по формиро ванию в фазовой плоскости знакопостоянных импульсов $ (p=l.,б), где указаны состав схемных элементов, 35 обозначения секций -ВО и их частей, номера преобразовательных элементов (ПЭ) для каждого из шести контуров токопрохождения, циклически сменяю щихся во времени через 60 эл,град» 40 в течение одного периода преобразуеьых ЭДС (буквой П обозначена частот ная кратность пульсации выходного напряжения относительно частоты ЭДС); на фиг,3 - то же, в топологическом виде при согласно»согласном (СС) двух стороннем зигзаге и изменении фазового угла СР в пределах $0;60, при чем отвод от первых секций В0 отсут" ствует при любых значениях фазового угла(; на фиге4 - то же„при соглас но встречном (СВ) двухстороннем зиг заге с отводом и изменении угла ( в пределах (0;60 ), причем указанный отвод сохраняется при всех значениях этого угла, кроме крайних его преде

55 лов; на фиг.5 - то же, частный слу чай при g = 0 (традиционная шестилу чевая схема); на фиге6 - то же, част"

1636968 4 ный случай при у= 30 (схема с соединением секций ВО в двухсторонний равноплечий с равными сторонами ВВ зигзаг - правильную трехлечувую звезду); на фиг,7 - то же, частный случай при у= 30 (шестилучевая

9 схема при соединении секции ВО в неравноплечий двухсторонний с равны ми сторонами согласно-согласный зигзаг - трехлучевую звезду); на фиг ° 8 то же, частный случай при (P = 60О (шестилучевая схема при соединении секций ВО в равноплечий односторонний согласный зигзаг - трехлучевую звезду); на фиг,9-12 - то же, авто трансформаторные реализации при вы» полнении первых (фиг 9, 11 и 12) или третьих (фиг,10) секций BO в качест ве сетевых обмоток для случая, когда входные выводы образованы дополнительно введенными витками (фиг,9 и

12) либо вспомогательными отводами (фиг,10 и 11) при сохранении (фиг.9, 11 и 12) диапазонов фазовых сдвигов (0;600) либо при дополнительных к ним сдвигах (фиг, 10) за.счет фазового поворота всей связанной системы ЭДС обмоток относительно системы ЭДС первичного генератора, Преобразователь (фиг, 1) содержит шесть ПЭ 1 6, которые одними одно именными электродами (катодами) соединены в общую точку и образуют шестилучевую вентильную звезду, ЭИА 7, трехфазная ВО которого разделена в каждой фазе на три секции ах, а»х», айх, Ъу, Ь,»у», Ь у, cz с,з», с В .

Первые секции ах, by cz соединены между собой одноименными выводами х, у, z в общую или нулевую точку О, то пологически образуя трехлучевуь звез ду abc. K выводам а, Ь, с первых секций присоединены одноименными выво дами с1, а», Ь » (встречно) смежные по фазе вторые секции, образуя в каждом луче звезды неравноплечий одно сторонний встречный зигзаг (хас„z, уЪ а» х», z cb» y-» ) .

Первая секция (например, ах) снаб жена в каждой фазе отводом (а(), и к нему встречно с этой секцией при соединена третья секция (Ь у ), гете рофазная двум другим (ах, с»г»), образующим данный односторонний зигзаг, К выводам 2» р ерр х» р х2> у» р yä вторых и третьих секций присоединены другими электродами (анодами) ПЭ 1-6 °

Общая точка шестивентильной звезды

5

ПЭ и нулевая точка О трехлучевой звезды первых секций ВО образуют вы» ходные выводы 8 и 9, и к ним может быть подключена нагрузка 10, При этом числа витков первой (например, ах), третьей (а х ) и второй(а1х,) секций могут быть установлены в каждой фазе в соотношении

1:1:sin(P sin(60 -(2), где (II = 0;30 некоторый фазовый угол, например угол z аО на фиг.2, определяющий фазовый сдвиг очередного импульса выходного напряжения (например, импульса Б на фиг,2) относительно образующей его исходной ЭДС данной секции вентильной обмотки ЭМА, например секции ах, при равенстве вит» ков второй секции (а1х, ) и части (а х) первой секции от ее отвода (а ) 20 до вывода (х), образующего нулевую точку О звезды аЬс. а х, = а х =

В

= с а,, = Ь у;1 = Ь у = с z, <

Действующие (эффективные) значения напряжения на указанных сек- 25 циях относительно среднего значения выходного напряжения в режиме холос того хода в этом случае составляют

Ва „, II „=. (2 и/346) s in(60Ð -g)

=(Ii /З.(2; < /3.(6 ) е (0,74; 0,43/; 30

Во>х,.о х = (29/3 6 ) sin(f =(0; 7/3"Г61 0; 0,43), где крайние значения напряжений соответствуют частным зна" чениям угла (f = О или 30, преобрао зуя общее решение по фиг 1. в частные 35 традиционные схемы шестилучевую (фиг 5) и с двухсторонним равноплечим с равными сторонами ВВ зигзагом (фиг,б).

Возможны также реализации с СС (фиг 3 общее, фиг,7 и 8 его част» ные исполнения) и СВ (фиг.4 — общее, фиг*5 и 6 - его частные исполнения) соединениями секций ВО при соотно шении витков первой, второй и тре 45 тьей секций как cos(P -30 ):з1п

:зз.п(60 -Я) при Ой Cf -60 для СС и

СВ, а, кроме того, для СВ - при равенстве витков второй секции и ука занной части витков от отвода первой секции до ее крайнего вывода, образующего нулевую точку звезды, В действующих значениях напряжения это соответствует умножению указанного соотношения на 2 /3.16, что при фиксированных значениях угла Ц = О 30 и 60 дает (t t/3(2; 2tt/3(6; 7/За4 2) P),74; 0,86; 0,74$; (О; 11/3 6;

68 б (T(/3 ) 03 0,43; 0,74,(и Ги /3" 2;

При наличии на секциях трехфазной обмотки переменных ЭДС, сдвинутых по фазе последовательно на 120 эл,град относительно друг друга, на выходных выводах 8 и 9 или на нагрузке 10 фор мируется знакопостоянное напряжение

Каждый из шести его импульсов Sp формируется внутри данного периода преобразуемых ЭДС путем сложения ЭДС разных по фазе секций и выпрямления их посредством ПЭ 1-6 (фиг,2) °

При выполнении указанных соотно шений витков все импульсы одинаковы по форме, амплитуде и длительности, частота переменной составляющей (пульсации) больше в 6 раз относи тельно частоты сети (генератора), а каждый из шести сменякщихся во вре» мени контуров токопрохождения содер жит лишь один ПЭ (В, = 1), что пред определяет целесообразность исполь» зования устройства в качестве низко» вольтных ВИП, Изменение чисел витков одноименных секций разных фаз в со» оТВсТсТВНН с указанными соотношения ми и изменение положения отвода в пределах витков данной секции при равноудаленности всех отводов от одноименных выводов секций, выполнение различных их соединений (ВВ, СС, СВ), а также различное исполне ние обмоток (всех секций - в качест ве вентильных, вторичных, или одних из секций - в качестве сетевых) су» щественно расширяют номенклатуру новых б аз о вых схем с двух сторонним зигзагом, обеспечивают широкий диа пазон фазовых сдвигов огибакщей вы ходного напряжения относительно ЭДС обмоток и сети, дают определенное множество дискретных выборок напря жения нагрузки, Э ти и другие указан ные эффекты существенно расширяют ехемно-функциональные возможности ,преобразователя, позволяя выбирать наиболее подходящую (оптимальную) базовую реализацию по соответствую щим установленным или принимаемым критериям в процессе проектирования и разработок низковольтных ВИН.

Фо рмул а изобретения

1 Преобразователь напряжения с двухсторонним зигзагом, содержащий электромагнитный аппарат с трехфазной вентильной обмоткой, разделенной 1О в каждой фазе на три секции, первые секции разных фаз соединены в трех» лучевую звезду, к свободным выводам секций которой подключены образующие односторонний зигзаг смежные им по фазе вторые секции, свободные выводы которых, а также одноименные им выводы третьих секций через однонаправленно подключенные по одному шесть преобразовательных элементов образуют один, а нулевая точка звезды другой выходные выводы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения схемно-функциональных возможностей и области применения, пер- 25 вые секции снабжены в каждой фазе до» полнительным отводом, к которому под» ключена свободным выводом третья секция, гетерофазная двум другим секциям данного одностороннего зиг»

sara и топологически образующая совместно с ним двухсторонний зигзаг, .2, Преобразователь по;п1, о т лич ающий ся тем, что обе секции, образующие двухсторонний зигзаг, подключены к первой секции встречно ° .3. Преобразователь по:п.1, о т л и ч а ю шийся. тем,.что обе указанные секции подключены к первой

40 секции согласно °

;4, Преобразователь по.п, l, о т л и ч а ю шийся тем, что одна из двух секций подключена к первой секции встречно, а другая - соглас 45 но

: 5 ° Преобразователь по:п,2, о т л и ч а ю шийся тем, что числа витков первой, третьей и второй сек ций установлены в каждой фазе в соот- 5р ветствии с соотношением 1:1:siп CP/

/зхп(60 - 1) при равенстве витков вто рой секции и части первой секции от ее отвода до вывода, обраэукщего ну» левую точку звезды, где 0 (f 6 30— некоторый фазовый угол.

6. Преобразователь по ап,3 и 4, отли чающий ся тем, что числа витков первой, второй и третьей секций установлены в каждой фазе в соотношении cos ((-ЗЬ ): з п(: s in(60-@, где 0 / 60

7. Преобразователь по пп,4 и 6, отличающийся тем, что вторая секция и часть первой секции от ее отвода до вывода, образующего нулевую точку звезды, выполнены с одинаковым числом витков.

8 ° Преобразователь по пп, l 7, отлич ающий ся тем, что первая и вторая секции, образующие односторонний зигзаг, соединены между собой в порядке прямой или обрат ной индексной последовательности фаз.

:9, Преобразователь по.п,8, о т л и ч а ю шийся тем, что введе на по меньшей мере одна преобразова» тельная структура, аналогичная основной, выходные выводы которых соединены одно- или разнополярно парап» лельно или последовательно между со» бой непосредственно либо через дополнительные элементы, 10, Преобразователь по.п 9, о тл и ч а ю шийся тем, что двухсторонний зигзаг в одной структуре выполнен в прямом, а в другой - в обратном порядке индексной последовательности фаз, \

11, Преобразователь по:п ° 9, о тлич ающий ся тем, что звезды первых секций вентильной обмотки в разных структурах выполнены взаимо» обратными (в одной структуре - прямой, а в другой - ей обратной).

12. Преобразователь по пп ° 1«11, отличающийся тем, что одна из трех секций вентильной обмотки выполнена в каждой фазе в качест» ве сетевой обмотки и снабжена вспомогательным отводом или дополнена витками, образующими входной вывод, 13 Преобразователь по и 12, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве сетевой выполнена обмотка лишь в одной структуре

14, Преобразователь по пп,10-13, отличающийся тем, что

s качестве сетевой выполнена обмотка, соединейная в прямую звезду, 163б968

1636968

1636968

Фиг.9

Фиг. 10

Фиг. 11

Фиг12

Редактор; О,Юрко вецкая

Заказ 822

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

ВНИИПИ Государственного

113035, Составитель:.В,Горохов

Техред А.Кравчук Корректор Н,Ревская

Тираж 384 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5