Автономная система электроснабжения

 

ОП КСАЫКЕ

ИЗОБРЕТЕН КЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккк

Социалксткческиа

Республик ()))838935 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5t)M. Кл. (22) Заявлено 18. 10.79 (21)2830831/24 07, с присоединением заявки РЙ (23)приорктетН 02 К l9/l6

Гасударственный камитет

СССР по делам изебретеиий и открытий

Опубликовано l5.06,8 l. Бюллетень М 22 (53) УД3(62l. ,3l6.722 (088,8) Дата опубликования описания l8.06.8l (72) Авторы изобретения

В. Н. Нарский и В, М. Стромов (7!) Заявитель (54) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения для питания потребителей, требующих особо высокой стабильности и качества элект5 роэнергии при относительно низкой потребмой мощности, например. радиоаппаратуры или навигационных приборов.

Известны системы электроснабжения, содержащие многофазный нерегулируемый по напряжению генератор переменного тока, выпрямитель и импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока fl).

Недостатками указанных систем электроснабжения являются высокий уровень пульсаций напряжения на входе сглаживающего фильтра стабилизатора, значитель)тая величина напряжения на ключевом элементе стабилизатора, приблизительно равная напряжению на выходе выпрямителя, а также импульсные перенапряжения на ключевом элементе в моменты коммутации и значительный уровень создаваемых устройством электромагнитных помех, что является следствием периодического прерывания тока, потребляемого от генератора. Высокий уровень пульсаций обуславливает большие габариты сглаживающего фильтра даже при высокой частоте преобразования. Уменьшение импульсного перенапряжения на ключевом элементе и снижение уровня создаваемых электромагнитных помех достигается введением дополнительного фильтра на входе стабилизатора, но это приводит к усложнению конструкции и увеличению габаритов в системе электроснабжения.

Наиболее близка по. технической сущности к предлагаемой автономная система электроснабжения, содержащая многофазный генератор с якорными обмоткаМи, соединенными "звездой с выведенным "нулем", многофазный мостовой выпрямитель, вход которого соединен с якорными обмотками генератора, а выход через импульсный стабилизатор с частичной модуляцией напряжения и индуктивно-) 838935

3 емкостной фильтр подключен к нагрузке, при этом "нуль" генератора через диод соединен с входом индуктивно-емкостного фильтра. @ля нормальной работы устройства необходимо, чтобы напряжение на выходе двухполупериодной схемы выпрямителя со средней точкой во всех режимах работы не превышало заданной величины напряжении на нагрузке. Применение режима частичной :,модуляции обеспечи- 1О вает меньший уровень пульсаций напряже-. ния на входе сглаживающего фильтра, а следовательно, и меньшие габариты фильтра, а также уменьшение величины напряжения на разомкнутом ключевом элемен- 15 те стабилизатора, которое в данном слу чае приблизительно равно разности напряжений на выходе мостовой схемы выпрямителя и двухполупериодной схемы выпрямителя со средней точкой (2).

Недостатками данного устройства являются высокий уровень электромагнитных помех и импульсные перенапряжения, возникающие на силовом ключе при его коммутации. Это вызвано тем, что при размыкании выходного ключа; импульсногостабилизатора ТоК в одной из якорных обмоток генератора прерывается, а энергия, запасенная в индуктивности этой обмотки, приводит к возникновению указанных помех и перенапряжений, что снижает надежность и качество электроэнергии. 35

Бель изобретения — повышение надежности и качества электроэнергии, Поставленная цель достигается,тем, что генератор выполнен с четным числом фаэ, а катушки якорных обмоток фаз, 4О сдвинутые на l80 эл. градусов, размещены в магнитопроводе якоря совместно, например в одном и том же пазу.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой автономНой сис- 45 темы энергоснабжения.

Система электроснабжения содержит шестифазный генератор 1, линейные зажимы которого подключены к входам ше- so стифаэного мостового выпрямителя 2, на выходе которого подключен импульс-: ный стабилизатор 3, состоящий из коммутирующего ключа 4, развязывающего диода 5, связанного с "нулем" генера- 55 тора, дросселя-фильтра 6 и конденсатора 7, а выход стабилизатора подключен к нагрузке 8, ф

Устройство работает следуюшим образом.

В многофаэном генераторе со звездообразным соединением фазных обмоток.. при четном числе фаэ линейное напряжение между выводами фазных обмоток, смещенных на l80 эл. градусов, равно удвоенному фаэному напряжению.. Когда ключ 4 замкнут., указанные линейные напряжения выпрямляются мостовым выпрямителем 2 и через ключ 4 поступают на вход сглаживающего фильтра (дроссель 6 и конденсатор 7), при этом развязываюший диод 5 заперт. Когда ключ 4 разомкнут, то верхняя группа вентилей выпрямителя 2 исключается из работы, а нижняя — образует простую шестифаэную схему выпрямления. Ток каждой фазы замыкается через развяэываюший диод 5, дроссель 6, нагрузку 8 и соответствующий вентиль нижней группы мостового выпрямителя 2. Следовательно, при разомкнутом ключе 4 на вход фильтра поступает напряжение, приблизительно в два раза меньшей величины, чем при замкнутом. Таким образом, осуществляется режим частичной модуляции напряжения на входе сглаживающего фильтра, что позволяет уменьшить габариты сглаживаюшего фильтра и снизить величину напряжения на разомкнутом ключе 4. Для нормальной работы системы необходимо, чтобы при разомкнутом ключе 4 напряжение на входе сглаживаюшего фильтра во всех режимах работы не превышало заданной величины напряжения на нагрузке.

Если ключ 4 замкнут, то в каждый момент времени ток нагрузки протекает через две фазные обмотки, смешенные на l80 эл, градусов, причем ЭЙС этих обмоток включены последовательно. При раэмыкании ключа 4 ток в одной из этих обмоток не прерывается, а замыкается через развязываюший диод и нагрузку.

Ток же во второй из указанных обмоток прерывается, а ЭДС этой обмотки оказывается приложенной к разомкнутому ключу 4, но поскольку конструктивное выполнение упомянутых обмоток обеспечивает максимальное значение взаимоиндукции между ними, то прерывание тока в одной из обмоток не приводит к значительным перенацряжениям в схеме, так как энергия, запасенная в индуктивности этой обмотки, трансформируется как раз в ту обмотку, которая в данный момент времени работает на нагрузку. Укаэанное обстоятельство обуславливает также сниСоставитель A Головченко Гехред A. Савка Корректор Г. Решетник

Редактор В. Романенко

Заказ 4467/85 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 8389 жение уровня электромагнитных помех, возникаюших при работе устройства.

Уменьшение импульсных перенапряжений на ключе в моменты его коммутации приводит к облегчению электрического режима работы ключа, что эквивалентно повышению надежности системы, а также улучшению качества электроэнергии. о

Формула изобретения

Автономная система электроснабжения, содержащая многофазный генератор с якорными обмотками, соединенными "звездой" с 15 нулевым выводом, многофазный мостовой выпрямитель, вход которого соединен с якорными обмотками генератора, а выход через импульсный стабилизатор с

35 6 частичной модуляцией напряжения и иидуктивно-емкостной фильтр подключен к нагрузке, причем нулевой вывод генератора через диод соединен с входом иидуктивно-емкостного фильтра, о т л ич а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения качества электроэнергии, генератор вынолиен с четным числом фаэ, а катушки якорных обмоток фаэ, сдвинутые íà l80 эл.гра« дусов, раэмешены в одном и том же пазу якоря.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Электронная техника в автоматике, Под ред. 10. И. Конева. Вып. 10, М., Советское радио", l978, с. 6-l9.

2. Авторское свидетельство СССР

N 489l83, кл. Н 02 М, 7/20, l976.