Двухфазно-шестифазный трансформатор с вращающимся магнитным полем

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразователя напряжения для питания промышленных установок, электротехнических устройств и различных технологических комплексов. Техническим результатом изобретения является получение многофазной системы напряжений из однофазного питающего напряжения с улучшенными энергетическими показателями и расширенными функциональными возможностями. Двухфазно-шестифазный трансформатор с вращающимся магнитным полем содержит шестифазную вторичную обмотку и две намотанные на тороидальном сердечнике фазные первичные обмотки, сдвинутые в пространстве на 90°. При этом первая первичная обмотка подключена к выходу первого мостового однофазного инвертора напряжения, вторая первичная обмотка подключена к выходу второго однофазного мостового инвертора напряжения. Первый и второй инверторы напряжения выполнены с широтно-импульсной модуляцией, их выходные напряжения сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°, а их входы объединены и подключены к источнику постоянного напряжения. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропривода и электроснабжения.

Известен двухфазно-шестифазный трансформатор с вращающимся магнитным полем (патент RU 2333562, МПК H01F 30/14, опубл. 10.09.2008 в Бюл. №25), который можно принять за близкий аналог по признаку формирования кругового магнитного поля при помощи двухфазной системы напряжений. Он содержит четыре первичные обмотки, расположенные на тороидальном сердечнике, балластные резистор и индуктивность и многофазные вторичные обмотки. Для получения вращающегося магнитного поля первая, вторая и третья, четвертая обмотки расположены друг относительно друга на тороидальном магнитном сердечнике со сдвигом на 90°. Количество витков первой и четвертой обмоток больше в два раза, чем второй и третьей.

Недостатком данного трансформатора является, невысокие энергетические показатели, из-за несимметричного исполнения первичных обмоток.

За прототип взят двухфазно-шестифазный трансформатор с вращающимся магнитным полем (патент RU 191500, МПК: H01F 38/18, H01F 30/14, опубл. 08.08.2019 в Бюл. №22). Он содержит шестифазную вторичную обмотку и две намотанные на тороидальном сердечнике фазные первичные обмотки, сдвинутые в пространстве на 90°. При этом каждая фазная первичная обмотка содержит две полуобмотки, включенные встречно. Первичные полуобмотки подключены к источнику постоянного напряжения посредством полностью управляемых ключей, коммутация которых между двумя первичными обмотками осуществляется с фазовым сдвигом в 90° и через 180° между полуобмотками каждой первичной обмотки.

К недостаткам прототипа, прежде всего, следует отнести большие искажения токов в первичных обмотках трансформатора и низкие в связи с этим энергетические показатели. Кроме этого, устройство - прототип имеет ограниченные функциональные возможности, связанные с невозможностью регулирования напряжения при подключении его к нерегулируемому источнику питания.

Задачей технического решения является повышение энергетических показателей и расширение функциональных возможностей.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в улучшении формы токов в первичных обмотках трансформатора, достижении вследствие этого, высокого качества кругового вращающегося магнитного поля и снижении у трансформатора магнитных и электрических потерь. Кроме этого, достигается расширение функциональных возможностей за счет возможности одновременного регулирования частоты и действующего значения напряжения в процессе преобразования двухфазной системы напряжения в шестифазную.

Указанный технический результат достигается тем, что первая и вторая фазные первичные обмотки подключены соответственно к выходам первого и второго однофазных мостовых инверторов напряжения, входы которых объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, при этом оба однофазных мостовых инвертора напряжения выполнены со 180-градусным алгоритмом управления и широтно-импульсной модуляцией, а их выходные напряжения сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему графическим материалом, где на фиг. 1 приведена схема двухфазно-шестифазного трансформатора, а на фиг. 2 осциллограммы токов и напряжений на двухфазном входе трансформатора.

На фиг. 1 введены следующие обозначения: 1, 2 - первый и второй однофазные мостовые инверторы напряжения, 3, 4 - зажимы источника постоянного напряжения, 5, 6, 7, 8 - ключи первого инвертора, 9, 10, 11, 12 - ключи второго инвертора, 13, 14 - первая и вторая первичные обмотки, 15 - тороидальный сердечник магнитопровода, 16 - 21 - фазные вторичные обмотки трансформатора. На фиг. 2 показана временная диаграмма управляющих импульсов IGBT-модулей (полностью управляемые транзисторные модули), где Uy1, Uy2 - сигналы управления, подаваемые на ключи первого и второго инвертора соответственно. При этом открытое состояние ключей 5, 6 первого инвертора обеспечивает наличие положительного импульса напряжения в обмотке 13, а открытое состояние ключей 5, 7 - отсутствие напряжения в этой обмотке. Открытое состояние ключей 7, 8 обеспечивает наличие отрицательного импульса напряжения в обмотке 13, открытое состояние ключей 8, 6 - отсутствие напряжения в этой же обмотке. Работа ключей 9, 10, 11, 12 аналогична работе ключей второго инвертора 5, 6, 7, 8 соответственно, но с временным фазовым сдвигом в 90°.

Элементы устройства соединены следующим образом.

Зажимы 3 и 4 трансформатора подключаются к источнику постоянного напряжения. Далее зажим 3 подключается к левым входам первого и второго инверторов, зажим 4 подключается к правым входам первого и второго инверторов. Катушка первой первичной обмотки 13 подключается к выходу первого однофазного мостового инвертора напряжения, катушка второй первичной обмотки 14 подключается к выходу второго однофазного мостового инвертора напряжения.

Двухфазно-шестифазный трансформатор с вращающимся магнитным полем работает следующим образом. На первую первичную обмотку посредством управления ключами первого инвертора, подаются импульсы постоянного напряжения, которые формируют ток близкий к синусоидальному, сдвинутый на некоторый угол относительно подаваемого напряжения. На вторую первичную обмотку со сдвигом в 90°, относительно момента подачи импульсов на первую первичную обмотку, подаются импульсы постоянного напряжения, которые формируют ток близкий к синусоидальному, сдвинутый на 90° относительно тока на первой первичной обмотке. Таким образом, в сердечнике магнитопровода формируется вращающееся магнитное поле, наводящее в системе вторичной обмотки многофазный ток.

Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что повышаются энергетические показатели и расширяются функциональные возможности.

Изобретение может быть использовано в качестве вторичных источников питания в системах электроснабжения и электропривода.

Двухфазно-шестифазный трансформатор с вращающимся магнитным полем, содержащий шестифазную вторичную обмотку и две фазные первичные обмотки, которые намотаны на тороидальный сердечник с пространственным сдвигом 90°, отличающийся тем, что первая и вторая фазные первичные обмотки подключены соответственно к выходам первого и второго однофазных мостовых инверторов напряжения, входы которых объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, при этом оба однофазных мостовых инвертора напряжения выполнены со 180-градусным алгоритмом управления и широтно-импульсной модуляцией, а их выходные напряжения сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения энергетической эффективности однофазных и трехфазных потребителей, путем рекуперации потребляемой энергии за счет циркуляции ее части между потребителем и предлагаемым вариантом устройства межфазного распределения тока (МРТ).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в лабораторных условиях для поверки электросчетчиков, в радиотехнических устройствах и т.д.

Использование – в области электротехники. Технический результат, заключающийся в предотвращении несимметричности электрической нагрузки трехфазной питающей сети при питании двух разных секций контактной сети, достигается благодаря тому, что устройство (40) для подключения системы тягового электроснабжения (PF1, PF2, NF1, NF2) участка железнодорожного пути к трехфазной питающей сети (L1, L2, L3) содержит трехфазный трансформатор (42-44, 55-62, 64, 65) и симметрирующее устройство (41) для равномерной электрической нагрузки трех фаз трехфазной питающей сети (L1, L2, L3), причем трехфазный трансформатор (42-44, 55-62, 64, 65) с первичной стороны подходит для соединения с трехфазной питающей сетью (L1, L2, L3), а с вторичной стороны – с симметрирующим устройством (41), причем трехфазный трансформатор (42-44, 55-62, 64, 65) подходит для подключения к системе тягового электроснабжения, содержащей автотрансформаторную систему с двумя контактными проводами (PF, PF2) и двумя протянутыми изолированно вдоль участка пути проводниками (NF1, NF2).

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности работы устройства.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения энергетической эффективности однофазных и трехфазных потребителей путем рекуперации потребляемой энергии за счет циркуляции ее части между потребителем и предлагаемым устройством межфазного распределения тока (МРТ).

Изобретение относится к электропитанию вспомогательного оборудования транспортных средств с электротягой. Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава содержит конденсаторы, которые присоединены первыми выводами к первому выводу обмотки собственных нужд, первому входу блока управления контактором и к первому выходному зажиму системы электропитания.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в однофазное или ортогональное. Первый вариант преобразователя содержит два выходных вывода, трехфазный трансформатор с первичной обмоткой, соединенной в звезду, подключенную к входным выводам, основной вторичной фазной обмоткой на каждом стержне магнитопровода и дополнительной на одном из них, число витков которой равно числу витков основной вторичной фазной обмотки того же стержня и вдвое меньше числа витков основной вторичной обмотки каждого смежного по фазе стержня, одна пара одноименных выводов каждой пары вторичных фазных обмоток трехфазного трансформатора с неравными числами витков соединена друг с другом, два однофазных трансформатора, вторичные обмотки которых, при единообразном подключении пар выводов начал и концов обмоток трехфазных трансформаторов с неравными числами витков к первичным обмоткам однофазных трансформаторов, образуют последовательную цепь, подключенную к выходным выводам.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в многокаскадных высоковольтных преобразователях частоты, фазы которых состоят из группы последовательно соединенных силовых преобразовательных ячеек.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в возможности задания требуемого времени восстановления напряжения.

Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты относится к преобразовательной технике и может быть использован в качестве статического регулируемого источника питания электротехнологических установок.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразователя напряжения для питания промышленных установок, электротехнических устройств и различных технологических комплексов. Техническим результатом изобретения является получение многофазной системы напряжений из однофазного питающего напряжения с улучшенными энергетическими показателями и расширенными функциональными возможностями. Двухфазно-шестифазный трансформатор с вращающимся магнитным полем содержит шестифазную вторичную обмотку и две намотанные на тороидальном сердечнике фазные первичные обмотки, сдвинутые в пространстве на 90°. При этом первая первичная обмотка подключена к выходу первого мостового однофазного инвертора напряжения, вторая первичная обмотка подключена к выходу второго однофазного мостового инвертора напряжения. Первый и второй инверторы напряжения выполнены с широтно-импульсной модуляцией, их выходные напряжения сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°, а их входы объединены и подключены к источнику постоянного напряжения. 2 ил.

Наверх