Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.03.1974 70017 KI. 21d2,13 MKP H02m 5/14 Twórcawynalazku: Eugeniusz Karas Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Lotnictwa, Warszawa (Polska) Uklad przeksztalcajacy przemienne napiecie 2-fazowe o przebiegu prostokatnym w przemienne napiecie 3-fazowe o przebiegu sinusoidalnym Przedmiotem wynalazku jest uklad przeksztalcajacy przemienne napiecie 2-fazowe o przebiegu prostokatnym w napiecie 3-fazowe o przebiegu sinusoidalnym do stosowania w pólprzewodnikowych urzadzeniach zasi¬ lajacych.Znane sa uklady do przeksztalcenia dwóch napiec o przebiegu prostokatnym o stalym lub zmiennym wspólczynniku modulacji mniejszym lub równym jednosci, przesunietych o kat fazowy 90° w 3-fazowy syme¬ tryczny uklad napiec miedzyprzewodowych o przebiegu sinusoidalnym stosowane glównie w pólprzewodniko¬ wych przetwornicach pradu stalego, skladajace sie z dwóch rezonansowych szeregowo-równoleglych filtrów LC formujacych sinusoidalny przebieg napiecia kazdej fazy napiecia wyjsciowego oraz dwóch transformatorów o uzwojeniach polaczonych w tak zwany uklad Scotta.Niedogodnoscia takich rowziazan jest to, .ze stosowane w nich dlawiki posiadaja duza mase i znaczne wymia¬ ry. Dalsza powazna wada jest to, ze nie mozna takich ukladów bezposrednio spizegac z przeciwsobnymi stopnia¬ mi wyjsciowymi wysokosprawnych pólprzewodnikowych urzadzen przetwarzajacych budowanych na tyrysto¬ rach lub tranzystorach kluczowanych, co stwarza koniecznosc stosowania w tego rodzaju przypadkach dwóch dodatkowych transformatorów impulsowych powiekszajacych jeszcze bardziej mase i gabaryty takich urzadzen i zwiekszajacych ich koszty wykonania. Inna niedogodnoscia tych znanych ukladów jest to, ze uzyskiwane na ich wyjsciu napiecie 3-fazowe zmienia sie w niemniejszym stopniu co 2-fazowe napiecie wejsciowe i nie jest stabilizo¬ wane w zaleznosci od zmian wielkosci obciazenia.Celem wynalazku jest urzeczywistnienie nowego ukladu przeksztalcajacego przemienne napiecie 2-fazowe o przebiegu zblizonym do przebiegu prostokatnego o stalym lub zmiennym wspólczynniku modulacji mniejszym lub równym jednosci i przesunieciu fazowym 90° w symetryczny uklad trzech przemiennych napiec miedzy¬ przewodowych o ksztalcie fali zblizonym do przebiegu sinusoidalnego, wymagajacego mniejszej liczby elemen¬ tów, odznaczajacego sie mniejsza masa zapewniajacego mozliwosc bezposredniego sprzegania z przeciwsobnymi stopniami pólprzewodnikowych urzadzen przetwarzajacych i dostarczajacego na wyjsciu stabilizowanego napie¬ cia 3-fazowego./ 2 70 017 Uklad wedlug wynalazku ma dwa ferrorezonansowe przetworniki napiecia, z których jeden przetwornik napiecia sklada sie z transformatora zbudowanego na rdzeniu z przynajmniej jednym utajonym lub nieutajonym bocznikiem magnetycznym, posiadajacego uzwojenie lub uzwojenia pierwotne umieszczone na nienasycajacej sie czesci rdzenia i trzy uzwojenia wtórne, z których podstawowe,uzwojenie wyjsciowe i uzwojenie podwyzszajace napiecie sa umieszczone na nasycajacej sie czesci rdzenia i sa polaczone szeregowo, a uzwojenie kompensacyj- no-formujace jest umieszczone na nienasycajacej sie czesci rdzenia i jest polaczone przeciwsobnie z podstawo¬ wym uzwojeniem wyjsciowym oraz z filtru typu Lc, wlaczonego równolegle do uzwojen wtórnych znajdujacych sie na nasycajacej sie czesci rdzenia, zas drugi przetwornik napiecia sklada sie z transformatora podobnego do opisanego transformatora, ale zawierajacego po stronie wtórnej podwójne komplety uzwojen, z których uzwoje¬ nia umieszczone na nasycajacej sie czesci rdzenia sa polaczone szeregowo, przy czym podstawowe uzwojenia wyjsciowe znajduja sie obok siebie oraz z filtru, typu Lc, wlaczonego do wszystkich uzwojen umieszczonych na nasycajacej sie czesci rdzenia, a ponadto punkt pomiedzy podstawowym uzwojeniem wyjsciowym i dlawikiem przetwornika napiecia jest polaczony z punktem polaczenia podstawowych uzwojen wyjsciowych drugiego prze¬ twornika napiecia, natomiast wolne konce wszystkich uzwojen kompensujaco-formujacych stanowia wyjscia ukladu.Ferrorezonansowe przetworniki napiecia, dzieki swoim stabilizujaco-formujacym wlasciwosciom, dostarczaja na wyjsciu trze.ch stabilizowanych napiec przemiennych o ksztalcie zblizonym do przebiegu sinusoidalnego o wartosciach — u, 1/2 u i 1/2 u, z których dwa ostatnie napiecia maja jednakowa faze i sa dostarczane przez jeden i ten sam ferrore :onansowy przetwornik napiecia. Przeksztalcenie uzyskanych w ten sposób trzech napiec ukladu 2-fazowego w symetryczny 3-fazowy uklad napiec miedzyprzewodowych o wartosci u osiaga sie przez wlasciwe skojarzenie uzwojen wyjsciowych obu transformatorów analogicznie jak w ukladzie Scotta.Istota wynalazku jest przedstawiona w przykladzie wykonania na rysunku, który przedstawia uklad polaczen.Dwa napiecia przemienne Ua i Ubo przebiegu prostokatnym i stalym lub zmiennym wspólczynniku modu¬ lacji 7 = 2JJi;, gdzie ti —czas trwania jednego impulsu, T — okres drgan, mniejszym lub równym jednosci i przesunieciu fazowym 90°, dostarczane przez zródlo 1A i IB zasilaja transformatory 3A i 3B odpowiednich ferrorezonansowych przetworników napiecia 2A i 2B fazy A i fazy B. Kazdy ferrorezonansowy przetwornik napiecia, przykladowo dla fazy A, zawiera transformator 3A zbudowany na rdzeniu o konfiguracji zawierajacej utajony bocznik 34A, dlawik 5A oraz kondensator 6A. Uzwojenia pierwotne 35A i 36A transformatora 3A z wyprowadzonym wspólnym punktem nawiniete bifilarnie na nienasycajacej sie czesci 37A (o wiekszym prze¬ kroju poprzecznym) rdzenia o zaciskach wejsciowych 31A, 32A i 33A sluza do podlaczenia trójprzewodowo ze zródla 1A np. w postaci przeciwsobnego wzmacniacza wykonanego na tranzystorach kluczowanych, napiecia wejsciowego Ua fazy A, którego prostokatne impulsy dzieki utrzymaniu zmian indukcji magnetycznej w tej czesci rdzenia w liniowym zakresie krzywej magnesowania a takze dzieki odpowiednio dobranej indukcyjnosci uzwojen pierwotnych nie ulegaja powazniejszym znieksztalceniom. Po stronie wtórnej transformator 3A posiada uzwojenia wyjsciowe 39A1 i 39A2 umieszczone na nasycajacej sie czesci 38A (o zmniejszonym przekroju po¬ przecznym) rdzenia, uzwojenia 40A1 i 40A2 podwyzaszajace napiecie wyjsciowe dla celów filtracji, umieszczone równiez na nasycajacej sie czesci 38A rdzenia oraz uzwojenia kompensacyjno-formujace 41A1 i 41A2 umieszczo¬ ne na nienasycajacej sie czesci 37A rdzenia. Kazde z uzwojen wyjsciowych 39A1 i 39A2 polaczone jest szerego¬ wo z odpowiednim uzwojeniemTcompensacyjno-formujacym 41Al lub 41A2 w rezultacie czego na wyjsciu trans¬ formatora 3A otrzymuje sie pomiedzy zaciskami 43A i 44A2 napiecie Ua2 a pomiedzy zaciskami 44A1 i 43A — napiecie Uai- Dla zapewnienia napieciom Uai i Ua2 ksztaltu mozliwie bliskiego do przebiegu sinusoidalnego do polaczo¬ nych szeregowo uzwojen 40A1, 39A1 39A2 i40A2 poprzez zaciski 42A1 i42A2 podlaczony jest filtr równo¬ legly skladajacy sie z dlawika 5A i kondensatora 6A, posiadajacy dla harmonicznej podstawowej napiecia trans¬ formatora '; przewage reaktancji pojemnosciowej nad reaktancja indukcyjna. Indukcyjnosc dlawika 5A filtru dobrana jest w taki sposób, aby zapewnic takie przesuniecia fazowe dla poszczególnych harmonicznych, przy których uzyskuje sie male znieksztalcenia napiecia wyjsciowego, natomiast pojemnosc kondensatora 6A dobra¬ na jest do warunków ferrorezonansu pradu w obwodzie uwzojen 40A1, 39A1, 39A2 i 40A2 transformatora 3A.Dalsze poprawienie ksztaltu a takze polepszenie stabilnosci napiec Uai *Ua2 ze wzgledu na zmiany pradu w obciazeniu 7 osiaga sie przez algebraiczne sumowanie napiec wystepujacych na uzwojeniach 39Al i39A2 z napieciami na uzwojeniach 41Al i41A2, posiadajacymi prostokatny przebieg impulsowy o szerokim widmie skladowych harmonicznych. W rezultacie powyzszego oraz odpowiednio dobranej liczby zwojów uzwojen 39Al3 70 017 i 41Al oraz 39A2 i 41A2 na zaciskach wyjsciowych 43A, 44A1 i 44A2 ferrorezonansowego przetwornika napie¬ cia 2A otrzymuje sie dwa równe sinusoidalnie przemienne napiecia U^i iU^2 o zgodnej lub przeciwnej fazie i wartosci wynoszacej polowe zadanego napiecia nominalnego u sieci 3-fazowej.Drugi ferrorezonansowy przetwornik napiecia 2B wedlug wynalazku zbudcwany jest w sposób bardzo zblizo¬ ny do przetwornika 2A opisanego wyzej. W odróznieniu od tego ostatniego transformator 3B przetwornika 2B po stronie wtórnej posiada tylko trzy uzwojenia: uzwojenia 39B i 40B umieszczone na nasycajacej sie czesci 38B rdzenia i uzwojenie 41B umieszczone na nienasycajacej sie czesci 37B. rdzenia. Wzajemne polaczenia uzwojen 39B, 40B i 41B sa identyczne do polaczen pomiedzy uzwojeniami39Al 40A1 i 41A1 lub 39A2 , 40A2 i 41A2 transforamtora 3A. Liczba zwojów uzwojen 39B i 41B jest tak dobrana, ze na zaciskach 43B i 44B przy nominal¬ nym napieciu zasilajacym i okreslonych parametrach dlawika 5B i kondensatora 6B otrzymuje sie napiecie Ubi wynoszace -^ nominalnej wartosci miedzyprzewodowego napiecia 3-fazowego. W celu przeksztalcenia otrzyma¬ nych na wyjsciu przetworników 2A i 2B napiec Uai, Ua2 i Ubi w symetryczny uklad napiec 3-fazowych Urs» Ujr i Ust poczatek uzwojenia 39B poprzez zacisk 43B przetwornika 2B polaczony jest poprzez zacisk 43A z koncem uzwojenia 39A2 i poczatkiem uwzojenia 39Al przetwornika 2A, dzieki czemu na wyjsciu obu prze¬ tworników 2A i 2B na zaciskach 44A2, 44A1 i44B otrzymuje sie zadany 3-fazowy symetryczny uklad napiec wyjsciowych o fazach R, S i T o ksztalcie bliskim do przebiegu sinusoidalnego. PL PL