RU154756U1

RU154756U1 - STABILIZED RECTIFIER

Info

Publication number: RU154756U1
Application number: RU2014153300/08U
Authority: RU
Inventors: Даниил Андреевич Шевцов; Игорь Сергеевич Турченко
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2015-09-10

Abstract

Стабилизированное выпрямительное устройство, содержащее трехфазный силовой трансформатор; трехфазный шестиполупериодный мостовой выпрямитель; первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой управляемые однообмоточные дроссели насыщения, соединенные с одним управляющим элементом; датчик выходного напряжения, подключенный параллельно нагрузке; выходной сглаживающий фильтр, подключенный параллельно нагрузке; усилитель сигнала рассогласования, подключенный к датчику выходного напряжения, к источнику опорного напряжения и к управляющему элементу, отличающееся тем, что на входе устройства подключается трехфазная сеть, схема выпрямителя выбрана мостовой шестиполупериодной, однообмоточные дроссели насыщения включены в каждую стойку мостовой схемы выпрямления, причем вход первого дросселя подключен к выходу первой вторичной обмотки силового трансформатора и к выходу второго дросселя, вход третьего дросселя подключен к выходу второй вторичной обмотки силового трансформатора и к выходу четвертого дросселя, вход пятого дросселя подключен к выходу третьей вторичной обмотки силового трансформатора и к выходу шестого дросселя, управляющий элемент подключен через первый разделительный диод к выходу первого дросселя, через второй разделительный диод к выходу третьего дросселя, через третий разделительный диод подключен к выход пятого дросселя, через четвертый разделительный диод подключен к входу шестого дросселя, через пятый разделительный диод подключен к входу четвертого дросселя, через шестой разделительный диод подключен к входу второго дросселя.A stabilized rectifier device comprising a three-phase power transformer; three-phase six-half-bridge bridge rectifier; first, second, third, fourth, fifth and sixth controlled single-winding saturable chokes connected to one control element; output voltage sensor connected in parallel with the load; output smoothing filter connected in parallel with the load; a mismatch signal amplifier connected to an output voltage sensor, to a reference voltage source and to a control element, characterized in that a three-phase network is connected to the input of the device, the rectifier circuit is selected as a half-wave bridge, single-winding saturation chokes are included in each rack of the bridge rectification circuit, and the input of the first the inductor is connected to the output of the first secondary winding of the power transformer and to the output of the second inductor, the input of the third inductor is connected to the output of the second secondary of the first winding of the power transformer and to the output of the fourth inductor, the input of the fifth inductor is connected to the output of the third secondary winding of the power transformer and to the output of the sixth inductor, the control element is connected through the first isolation diode to the output of the first inductor, through the second isolation diode to the output of the third inductor, through the third a dividing diode is connected to the output of the fifth inductor, through the fourth dividing diode is connected to the input of the sixth inductor, through the fifth diode is connected to the input of the fourth Rosell, via the sixth diode divider connected to the input of the second throttle.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники, в частности, к устройствам преобразования электрической энергии и предназначено для стабилизации и регулирования выходного выпрямленного тока или напряжения систем электроснабжения летательных аппаратов повышенного уровня электрификации (в том числе «полностью электрических самолетов»), а также других транспортных средств.The proposed utility model relates to the field of electrical engineering, in particular, to electric energy conversion devices and is intended for stabilization and regulation of the output rectified current or voltage of power supply systems of aircraft of increased electrification level (including “all-electric planes”), as well as other vehicles .

Известно устройство, содержащее трехфазный шестиполупериодный регулятор напряжения, выполненный на основе шести двухобмоточных дросселей насыщения, обмотки управления (размагничивания) который соединены последовательно друг с другом и с источником напряжения управления {Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики. Учебник для ВУЗов. - М: Высшая школа, 1983 г., с. 103, рис. 5.1.г) [1]).A device is known that contains a three-phase six-half-voltage voltage regulator, made on the basis of six two-winding saturating reactors, control windings (demagnetization) which are connected in series with each other and with a control voltage source {V. Milovzorov. Electromagnetic automation devices. Textbook for high schools. - M: Higher school, 1983, p. 103, fig. 5.1.d) [1]).

Недостатком такого технического решения является то, что при использовании двухобмоточных дросселей насыщения, наличие у дросселей отдельных обмоток управления (вторых обмоток), соединенных между собой последовательно, требует высокого напряжения управления, существенно ухудшает динамические характеристики (быстродействие) дросселя насыщения из-за большой индуктивности обмотки управления, а также ведет к усложнению конструктивного исполнения и к повышению массы.The disadvantage of this technical solution is that when using double winding saturable chokes, the presence of separate control windings (second windings) in the chokes connected in series, requires a high control voltage, significantly worsens the dynamic characteristics (speed) of the saturation choke due to the large inductance of the winding control, and also leads to a complication of the design and to increase the mass.

Также известен трехфазный шестиполупериодный регулятор напряжения на основе шести двухобмоточных дросселях насыщения, способный регулировать выходное напряжение (Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной. Москва, 1966, с. 381 рис. 9-4.б) [2]). Данное техническое решение отличается от предыдущего относительно сниженным напряжением управления в силу того, что отдельные пары обмоток управления дросселей насыщения соединены параллельно между собой и с источником напряжения управления. Но недостатком такого технического решения является то, что при использовании двухобмоточных дросселей насыщения, наличие у дросселей отдельных обмоток управления (второй обмотки), существенно ухудшает динамические характеристики (быстродействие), а также ведет к усложнению конструктивного исполнения и к увеличению массы.Also known is a three-phase six-half-voltage voltage regulator based on six two-winding saturation chokes, capable of regulating the output voltage (Rosenblatt MA Magnetic elements of automation and computing. Moscow, 1966, p. 381, Fig. 9-4.b) [2]). This technical solution differs from the previous one in a relatively reduced control voltage due to the fact that individual pairs of control windings of saturation chokes are connected in parallel with each other and with a control voltage source. But the disadvantage of this technical solution is that when using double winding saturable reactors, the presence of separate control windings (second windings) in the reactors significantly degrades the dynamic characteristics (speed), and also leads to a complication of the design and to an increase in mass.

Наиболее близким аналогом к заявляемому является известное однофазное стабилизированное выпрямительное устройство (с с. 53, рис. 3) [3], содержащее силовой трансформатор; двухполупериодный выпрямитель; первый и второй управляемые однообмоточные дроссели насыщения, соединенные с одним управляющим элементом; нагрузочный резистор; датчик выходного напряжения, подключенный параллельно нагрузочному резистору; выходной сглаживающий фильтр, подключенный параллельно нагрузочному резистору; усилитель сигнала рассогласования, подключенный к датчику выходного напряжения и к источнику опорного напряжения.The closest analogue to the claimed is the known single-phase stabilized rectifier device (p. 53, Fig. 3) [3], containing a power transformer; half-wave rectifier; the first and second controlled single winding saturation chokes connected to one control element; load resistor; an output voltage sensor connected in parallel with a load resistor; output smoothing filter connected in parallel with the load resistor; mismatch signal amplifier connected to an output voltage sensor and to a reference voltage source.

Данное техническое решение обеспечивает стабилизацию выходного напряжения посредством применения однообмоточных дросселей насыщения, которые отличаются от двухобмоточных лучшими динамическими характеристиками (быстродействием), меньшей массой, улучшенным конструктивным исполнением.This technical solution provides stabilization of the output voltage through the use of single-winding saturable chokes, which differ from double-windings in the best dynamic characteristics (speed), lower weight, improved design.

Недостатком такого технического решения является то, что оно работоспособно только в схемах выпрямления со средней точкой, и не работоспособно в других схемах выпрямления, в частности в мостовых схемах, также в представленном виде (Хруслов Л.Л. Магнитные ключи в многоканальных источниках питания // Электропитание, №2, 1992 г., рис. 3 с. 53) устройство не обеспечивает защиту от коротких замыканий цепи нагрузки, вследствие того, что цепь регулирующего элемента подключена к шине выходного напряжения.The disadvantage of this technical solution is that it is functional only in rectification schemes with a midpoint, and is not functional in other rectification schemes, in particular in bridge circuits, also in the form presented (Khruslov L.L. Magnetic keys in multi-channel power supplies // Power supply, No. 2, 1992, Fig. 3, p. 53) the device does not provide protection against short circuits of the load circuit due to the fact that the circuit of the regulating element is connected to the output voltage bus.

Поэтому задачи, на решение которых направлено заявляемое техническое решение, заключаются в пригодности к применению в трехфазных мостовых схемах выпрямления, повышении быстродействия, обеспечения защиты от аварийных перегрузок по току и коротких замыканий цепи нагрузки, Снижении массы, улучшении конструктивного исполнения, повышении технологичности изготовления, за счет применения однообмоточных дросселей насыщения и определенным образом подключенного управляющего элемента.Therefore, the tasks to which the claimed technical solution is directed are to be suitable for use in three-phase bridge rectification circuits, increase speed, provide protection against emergency current overloads and short circuits of the load circuit, reduce weight, improve design, increase manufacturability, for due to the use of single-winding saturable chokes and a connected control element in a certain way.

Техническим результатом является обеспечение регулирования и стабилизации выходного, напряжения трехфазного выпрямителя, реализованного по мостовой схеме, повышении быстродействия, обеспечение защиты от коротких замыканий цепи нагрузки, снижении массы, улучшение конструктивного исполнения, повышении технологичности изготовления.The technical result is the provision of regulation and stabilization of the output voltage of a three-phase rectifier implemented in a bridge circuit, increasing speed, providing protection against short circuits of the load circuit, reducing weight, improving the design, increasing the manufacturability.

Заявленный технический результат достигается тем, что в стабилизированном выпрямительном устройстве, содержащем трехфазный силовой трансформатор; трехфазный шестиполупериодный мостовой выпрямитель; первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой управляемые однообмоточные дроссели насыщения, соединенные с одним управляющим элементом; датчик выходного напряжения, подключенный параллельно нагрузке; выходной сглаживающий фильтр, подключенный параллельно нагрузке; усилитель сигнала рассогласования, подключенный к датчику выходного напряжения и к источнику опорного напряжения; согласно заявляемой полезной модели, что на входе устройства подключается трехфазная сеть, схема выпрямителя выбрана мостовой шестиполупериодной, однообмоточные дроссели насыщения включены в каждую стойку мостовой схемы выпрямления, причем вход первого дросселя подключен к выходу первой вторичной обмотки силового трансформатора и к выходу второго дросселя, вход третьего дросселя подключен к выходу второй вторичной обмотки силового трансформатора и к выходу четвертого дросселя, вход пятого дросселя подключен к выходу третьей вторичной обмотки силового трансформатора и к выходу шестого дросселя, управляющий элемент подключен через первый разделительный диод к выходу первого дросселя, через второй разделительный диод к выходу третьего дросселя, через третий разделительный диод подключен к выходу пятого дросселя, через четвертый разделительный диод подключен к входу шестого дросселя, через пятый разделительный диод подключен к входу четвертого дросселя, через шестой) разделительный диод подключен к входу второго дросселяThe claimed technical result is achieved in that in a stabilized rectifier device containing a three-phase power transformer; three-phase six-half-bridge bridge rectifier; first, second, third, fourth, fifth and sixth controlled single-winding saturable chokes connected to one control element; output voltage sensor connected in parallel with the load; output smoothing filter connected in parallel with the load; an error signal amplifier connected to an output voltage sensor and to a reference voltage source; according to the claimed utility model, that a three-phase network is connected at the input of the device, the rectifier circuit is selected as a half-wave bridge, single-winding saturation chokes are included in each rack of the rectification bridge circuit, and the input of the first inductor is connected to the output of the first secondary winding of the power transformer and to the output of the second inductor, the input of the third the inductor is connected to the output of the second secondary winding of the power transformer and to the output of the fourth inductor, the input of the fifth inductor is connected to the output of the third the main winding of the power transformer and to the output of the sixth inductor, the control element is connected through the first isolation diode to the output of the first inductor, through the second isolation diode to the output of the third inductor, through the third isolation diode it is connected to the output of the fifth inductor, through the fourth isolation diode it is connected to the input of the sixth inductor , through the fifth isolation diode connected to the input of the fourth inductor, through the sixth) isolation diode connected to the input of the second inductor

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что цепь управляющего элемента подключена через разделительные диоды 20-25 к однообмоточным дросселям насыщения 1-6. Такая структура позволяет осуществлять управление размагничиванием всех шести однообмоточных дросселей насыщения посредством только одного управляющего элемента, что позволяет реализовать регулирование и стабилизацию выходного напряжения мостовой схемы выпрямления источника питания, а также, в отличие от структуры прототипа, позволяет обеспечить защиту от аварийных перегрузок по току и коротких замыканий цепи нагрузки. К тому же применение однообмоточных дросселей насыщения вместо двухобмоточных позволяет улучшить конструктивное исполнение, повысить технологичность изготовления и быстродействие устройства.The novelty of the claimed technical solution is due to the fact that the circuit of the control element is connected through dividing diodes 20-25 to single-winding saturation chokes 1-6. Such a structure makes it possible to control the demagnetization of all six single-winding saturation chokes by means of only one control element, which makes it possible to regulate and stabilize the output voltage of the bridge rectification circuit of the power supply, and, unlike the prototype structure, it provides protection against emergency overcurrents and short load circuit faults. In addition, the use of single-winding saturable chokes instead of double-wound ones allows to improve the design, increase the manufacturability and speed of the device.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлена принципиальная схема устройства, на фигуре 2 - временные диаграммы, поясняющие работу схемы, содержащие диаграммы фазных напряжений вторичных обмоток силового трансформатора U11, U12, U13, напряжения на нагрузке U32, токов I1-I6 через дроссели насыщения 1-6 соответственно, индукций B1 и B4 дросселей 1 и 4 соответственно, на фигуре 3 - график зависимости индукции B в магнитопроводе ОДН от напряженности H (прямоугольной петли магнитного гистерезиса), на фигуре 4 - временные диаграммы силовых токов I через ОДН при различных токах управления.The essence of the technical solution is illustrated by the drawings, where FIG. 1 is a schematic diagram of the device, and FIG. 2 is a timing diagram explaining the operation of the circuit containing phase voltage diagrams of the secondary windings of the power transformer U11, U12, U13, load voltage U32, currents I1-I6 through saturation chokes 1-6, respectively, of inductions B1 and B4 of chokes 1 and 4, respectively, in figure 3 is a graph of the dependence of induction B in the ODN magnetic circuit on the voltage H (rectangular magnetic hysteresis loop), in figure 4 - temporary diag frames of power currents I through ODN at various control currents.

Заявляемая схема включает: входной трехфазный источник напряжения переменного тока 7; силовой трансформатор с первичными 8-10 и вторичными 11-13 обмотками, обеспечивающий гальваническую развязку и изменение уровня напряжений, причем, первая первичная 8 и первая вторичная 11 обмотки формируют первую фазу, вторая первичная 9 и вторая вторичная 12 обмотки формируют вторую фазу, третья первичная 10 и третья вторичная 13 обмотки формируют третью фазу; однообмоточные дроссели насыщения 1-6; рабочие диоды (диоды выпрямителя) 14-19; диоды цепи управления (разделительные диоды): 20 - первый разделительный диод, 21 - второй разделительный диод, 22 - третий разделительный диод, 23 - четвертый разделительный диод, 24 - пятый разделительный диод, 25 - шестой разделительный диод; управляющий элемент 26, в качестве которого могут использоваться МДП-транзистор, биполярный транзистор, БПТИ3-транзистор; цепь обратной связи, содержащую усилитель сигнала рассогласования (УСР) 27, источник опорного напряжения (ИОН) 28, датчик выходного напряжения (ДВН) 29; диод для создания контура протекания тока дросселя выходного сглаживающего фильтра (ВСФ) 30, выходной сглаживающий фильтр (ВСФ) 31; нагрузку 32.The inventive circuit includes: input three-phase AC voltage source 7; a power transformer with primary 8-10 and secondary 11-13 windings, providing galvanic isolation and a change in voltage level, moreover, the first primary 8 and first secondary 11 windings form the first phase, the second primary 9 and second secondary 12 windings form the second phase, the third primary 10 and the third secondary 13 windings form the third phase; single winding saturators 1-6; working diodes (rectifier diodes) 14-19; control circuit diodes (isolation diodes): 20 - first isolation diode, 21 - second isolation diode, 22 - third isolation diode, 23 - fourth isolation diode, 24 - fifth isolation diode, 25 - sixth isolation diode; a control element 26, which can be used MOS transistor, bipolar transistor, BPTI3 transistor; a feedback circuit containing a mismatch signal amplifier (USR) 27, a reference voltage source (ION) 28, an output voltage sensor (DVN) 29; a diode for creating a current flow path of the inductor of the output smoothing filter (VSF) 30, the output smoothing filter (VSF) 31; load 32.

Временные диаграммы, поясняющие работу схемы, приведены на фиг. 2.Timing diagrams explaining the operation of the circuit are shown in FIG. 2.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Напряжение источника питания 7 поступает на первичные обмотки 8-10 силового трансформатора. Диоды 14-19 проводят ток согласно полярности и порядку чередования фаз входного трехфазного источника. Совместно с открытым (проводящим ток) диодом проводит ток и включенный последовательно с ним однообмоточный дроссель насыщения. Интервал времени, соответствующий проводящему состоянию диода 14, является рабочим для дросселя 1. Интервал, соответствующий непроводящему состоянию 14, является управляющим для 1. Аналогично для всех остальных дросселей и соединенных с ними выпрямительных диодов.The voltage of the power source 7 is supplied to the primary windings 8-10 of the power transformer. Diodes 14-19 conduct current according to the polarity and phase sequence of the input three-phase source. Together with an open (current-conducting) diode, it conducts current and a single-winding saturation choke connected in series with it. The time interval corresponding to the conductive state of the diode 14 is operational for the inductor 1. The interval corresponding to the non-conductive state 14 is the control for 1. Similarly for all other reactors and rectifier diodes connected to them.

Каждый из дросселей открывается под действием соответствующей полярности напряжения, подаваемого со вторичных обмоток силового трансформатора.Each of the chokes opens under the action of the corresponding polarity of the voltage supplied from the secondary windings of the power transformer.

Управление размагничиванием дросселей осуществляется посредством цепи управления, состоящей из управляющего элемента 26, разделительных диодов 20-25, и цепи обратной связи, содержащей усилитель сигнала рассогласования (УСР) 27, содержащий цепи коррекции, источник опорного напряжения (ИОН) 28, датчик выходного напряжения (ДВН) 29.The control of the demagnetization of the chokes is carried out by means of a control circuit consisting of a control element 26, isolation diodes 20-25, and a feedback circuit containing a mismatch signal amplifier (USR) 27, containing correction circuits, a reference voltage source (ION) 28, and an output voltage sensor ( DVN) 29.

Условимся, например, в таком порядке чередования фаз входного источника A0, B0, C0: напряжение второй фазы ВО сдвинуто относительно напряжения первой фазы A0 на +120 градусов, напряжение третьей фазы C0 сдвинуто относительно напряжения фазы A0 на +240 градусов. К первой фазе A0 подключена обмотка 8 силового трансформатора, к фазе B0 подключена обмотка 9 силового трансформатора, к фазе C0 подключена обмотка 10 силового трансформатора.Let us agree, for example, in this order of phase rotation of the input source A0, B0, C0: the voltage of the second phase BO is shifted relative to the voltage of the first phase A0 by +120 degrees, the voltage of the third phase C0 is shifted relative to the voltage of the phase A0 by +240 degrees. The winding 8 of the power transformer is connected to the first phase A0, the winding 9 of the power transformer is connected to phase B0, the winding 10 of the power transformer is connected to phase C0.

Принцип действия ОДН поясним на примере работы на активную нагрузку. При этом фазы A, B, C формируемые на обмотках 8-10, не имеют временного сдвига относительно фаз A0, B0, C0 соответственно.The principle of the operation of ODN is illustrated by the example of work on the active load. Moreover, the phases A, B, C formed on the windings 8-10 do not have a temporary shift relative to the phases A0, B0, C0, respectively.

Рассмотрим случай, когда магнитопровод ОДН 1 изначально (в момент времени t0) ненасыщен, т.е. В1₀=В1₁ (фиг. 2), магнитопровод ОДН 4 изначально (в момент времени t0) насыщен, т.е. B4₀=B4_S.Consider the case when the magnetic core ODN 1 is initially (at time t0) unsaturated, i.e. B1 ₀ = B1 ₁ (Fig. 2), the magnetic core ODN 4 is initially (at time t0) saturated, i.e. B4 ₀ = B4 _S.

В момент времени t₀ напряжение фазы A преобладает в положительной области над напряжениями обмоток B и C, а напряжение B преобладает в отрицательной области над напряжениями фаз A и C. В положительный полупериод напряжения фазы A дроссель насыщения 1 функционирует в рабочем режиме, состоящем из двух временных интервалов (t₀-t₁) и (t₁-t₅). На первом интервале (t₀-t₁) под действием напряжения фазы A обмотки 13 силового трансформатора происходит намагничивание магнитопровода дросселя 1 от начального уровня индукции (В1₁) до уровня индукции насыщения (B1_s). На этом интервале 1 "закрыт" и не пропускает ток через диод 14 в нагрузку 32. На втором интервале (t₁-t₅) рабочая точка дросселя 1 выходит в область магнитного насыщения. При этом ОДН 1 "открывается" и через диод 14 пропускает ток в нагрузку 32. Изначально намагниченный ОДН 4 в отрицательный полупериод напряжения фазы B, на интервале (t₀-t₃), функционирует в рабочем режиме, насыщен и пропускает ток в нагрузку 32. Таким образом, на интервале (t₁-t₃) в нагрузку 32 протекает ток по контуру 11 - 1 - 14 - 31 - 32 - 18 - 4 - 12 - 11.At time t ₀ , the phase A voltage prevails in the positive region over the voltages of the windings B and C, and the voltage B prevails in the negative region over the voltages of the phases A and C. During the positive half-cycle of the voltage of phase A, the saturation inductor 1 operates in an operating mode consisting of two time intervals (t ₀ -t ₁ ) and (t ₁ -t ₅ ). In the first interval (t ₀ -t ₁ ) under the influence of the phase A voltage of the winding 13 of the power transformer, the magnetic circuit of the inductor 1 is magnetized from the initial induction level (B1 ₁ ) to the saturation induction level (B1 _s ). In this interval 1 is “closed” and does not pass current through the diode 14 to the load 32. In the second interval (t ₁ -t ₅ ), the operating point of the inductor 1 goes into the region of magnetic saturation. In this case, the ONE 1 "opens" and passes the current through the diode 14 to the load 32. The initially magnetized ONE 4 in the negative half-period of the voltage of phase B, in the interval (t ₀ -t ₃ ), operates in the operating mode, is saturated and passes the current to the load 32 Thus, in the interval (t ₁ -t ₃ ), a current flows through the load 32 along the circuit 11 - 1 - 14 - 31 - 32 - 18 - 4 - 12 - 11.

На временном интервале (t₀-t₂) дроссели 2 и 3 находятся в управляющем режиме и размагничиваются по контуру: 26 - 21 - 3 - 12 - 11 - 2 - 25 - 26.On the time interval (t ₀ -t ₂ ), the chokes 2 and 3 are in the control mode and are demagnetized along the circuit: 26 - 21 - 3 - 12 - 11 - 2 - 25 - 26.

В момент времени t₂, когда напряжение фазы C начинает преобладать в отрицательной области над напряжениями фаз A и B, дроссель 6 переходит в рабочий режим, состоящий из двух временных интервалов (t₂-t₃) и (t₃-t₇). На интервале (t₂-t₃) под действием напряжения фазы С обмотки 13 силового трансформатора происходит намагничивание магнитопровода дросселя 6 от начального уровня индукции (B6₁) до уровня индукции насыщения (B6_s). На этом интервале 6 "закрыт" и не пропускает ток через диод 19 от нагрузки 32. На интервале (t₃-t₇) рабочая точка дросселя 6 выходит в область магнитного насыщения. При этом ОДН 6 "открывается" и через диод 19 пропускает ток нагрузки 32. На интервале (t₃-t₅) во вторичной цепи силового трансформатора контур протекания тока нагрузки изменяется на следующий: 11 - 1 - 14 - 31 - 32 - 19 - 6 - 13 - 11.At time t ₂ , when the voltage of phase C begins to prevail in the negative region over the voltages of phases A and B, inductor 6 switches to the operating mode, which consists of two time intervals (t ₂ -t ₃ ) and (t ₃ -t ₇ ). On the interval (t ₂ -t ₃ ) under the action of the phase C voltage of the winding 13 of the power transformer, the magnetic circuit of the inductor 6 is magnetized from the initial induction level (B6 ₁ ) to the saturation induction level (B6 _s ). In this interval 6 is “closed” and does not pass current through the diode 19 from the load 32. In the interval (t ₃ -t ₇ ) the operating point of the inductor 6 goes into the region of magnetic saturation. In this case, the ONE 6 "opens" and passes the load current 32 through the diode 19. On the interval (t ₃ -t ₅ ) in the secondary circuit of the power transformer, the flow of the load current changes to the following: 11 - 1 - 14 - 31 - 32 - 19 - 6 - 13 - 11.

На временном интервале (t₂-t₄) дроссели 2 и 5 находятся в управляющем режиме и размагничиваются по контуру: 26 - 22 - 5 - 13 - 11 - 2 - 25 - 26.On the time interval (t ₂ -t ₄ ), the chokes 2 and 5 are in the control mode and are demagnetized along the circuit: 26 - 22 - 5 - 13 - 11 - 2 - 25 - 26.

Далее, в момент времени t₄, когда напряжение фазы B начинает преобладать в положительной области над напряжениями фаз A и C, дроссель 3 переходит в рабочий режим, состоящий из двух временных интервалов (t₄-t₅) и (t₅-t₉). На интервале (t₄-t₅) под действием напряжения фазы В обмотки 12 силового трансформатора происходит намагничивание магнитопровода дросселя 3 от начального уровня индукции (B3₁) до уровня индукции насыщения (B3_s). На этом интервале 3 "закрыт" и не пропускает ток через диод 15 в нагрузку 32. На интервале (t₅-t₉) рабочая точка дросселя 3 выходит в область магнитного насыщения. При этом ОДН 3 "открывается" и через диод 15 пропускает ток в нагрузку 32. На интервале (t₅-t₇) во вторичной цепи силового трансформатора контур протекания тока нагрузки изменяется на следующий: 12 - 3 - 15 - 31 - 32 - 19 - 6 - 13 - 12.Further, at time t ₄ , when the voltage of phase B begins to prevail in the positive region over the voltages of phases A and C, inductor 3 switches to the operating mode, which consists of two time intervals (t ₄ -t ₅ ) and (t ₅ -t ₉ ) In the interval (t ₄ -t ₅ ) under the action of the phase B voltage of the winding 12 of the power transformer, the magnetic circuit of the inductor 3 is magnetized from the initial induction level (B3 ₁ ) to the saturation induction level (B3 _s ). In this interval 3, it is “closed” and does not pass current through the diode 15 to the load 32. In the interval (t ₅ -t ₉ ), the operating point of the inductor 3 goes into the region of magnetic saturation. In this case, ONE 3 "opens" and passes a current through diode 15 to load 32. On the interval (t ₅ -t ₇ ) in the secondary circuit of the power transformer, the load current flow loop changes to the following: 12 - 3 - 15 - 31 - 32 - 19 - 6 - 13 - 12.

На временном интервале (t₆-t₈) дроссели 4 и 5 находятся в управляющем режиме и размагничиваются по контуру: 26 - 22 - 5 - 13 - 12 - 4 - 24 - 26.On the time interval (t ₆ -t ₈ ), the inductors 4 and 5 are in the control mode and demagnetized along the circuit: 26 - 22 - 5 - 13 - 12 - 4 - 24 - 26.

Далее, в момент времени t6, когда напряжение фазы A начинает преобладать в отрицательной области над напряжениями фаз B и C, дроссель 2 переходит в рабочий режим, состоящий из двух временных интервалов (t₆-t₇) и (t₇-t₁₁). На интервале (t₆-t₇) под действием напряжения фазы A обмотки 11 силового трансформатора происходит намагничивание магнитопровода дросселя 2 от начального уровня индукции (В2₁) до уровня индукции насыщения (B2_s). На этом интервале 2 "закрыт" и не пропускает ток нагрузки 32 через диод 17. На интервале (t₇-t₁₁) рабочая точка дросселя 2 выходит в область магнитного насыщения. При этом ОДН 2 "открывается" и через диод 17 пропускает ток нагрузки 32. На интервале (t₇-t₉) во вторичной цепи силового трансформатора контур протекания тока нагрузки изменяется на следующий: 12 - 3 - 15 - 31 - 32 - 17 - 2 - 11 - 12.Further, at time t6, when the phase A voltage begins to prevail in the negative region over the voltages of phases B and C, inductor 2 switches to the operating mode, which consists of two time intervals (t ₆ -t ₇ ) and (t ₇ -t ₁₁ ) . On the interval (t ₆ -t ₇ ) under the action of the phase A voltage of the winding 11 of the power transformer, the magnetic circuit of the inductor 2 is magnetized from the initial induction level (B2 ₁ ) to the saturation induction level (B2 _s ). In this interval 2, it is “closed” and does not pass the load current 32 through the diode 17. In the interval (t ₇ -t ₁₁ ), the operating point of the inductor 2 goes into the region of magnetic saturation. In this case, the ONE 2 "opens" and passes the load current 32 through the diode 17. On the interval (t ₇ -t ₉ ) in the secondary circuit of the power transformer, the flow of the load current changes to the following: 12 - 3 - 15 - 31 - 32 - 17 - 2 - 11 - 12.

На временном интервале (t₆-t₈) дроссели 1 и 4 находятся в управляющем режиме и размагничиваются по контуру: 26 - 20 - 1 - 11 - 12 - 4 - 24 - 26.On the time interval (t ₆ -t ₈ ), the chokes 1 and 4 are in the control mode and demagnetized along the circuit: 26 - 20 - 1 - 11 - 12 - 4 - 24 - 26.

Далее, в момент времени t₈, когда напряжение фазы C начинает преобладать в положительной области над напряжениями фаз A и B, дроссель 5 переходит в рабочий режим, состоящий из двух временных интервалов (t₈-t₉) и (t₉-t₁₃). На интервале (t₈-t₉) под действием напряжения фазы C обмотки 13 силового трансформатора происходит намагничивание магнитопровода дросселя 5 от начального уровня индукции (В5₁) до уровня индукции насыщения (B5_s). На этом интервале 5 "закрыт" и не пропускает ток через диод 16 в нагрузку 32. На интервале (t₉-t₁₃) рабочая точка дросселя 5 выходит в область магнитного насыщения. При этом ОДН 5 "открывается" и через диод 16 протекает ток в нагрузку 32. На интервале (t₉-t₁₁) во вторичной цепи силового трансформатора контур протекания тока нагрузки изменяется на следующий: 13 - 5 - 16 - 31 - 32 - 17 - 2 - 11 - 13.Further, at time t ₈ , when the phase C voltage begins to prevail in the positive region over the voltages of phases A and B, the inductor 5 switches to the operating mode, which consists of two time intervals (t ₈ -t ₉ ) and (t ₉ -t ₁₃ ) On the interval (t ₈ -t ₉ ) under the action of the voltage phase C of the winding 13 of the power transformer, the magnetic circuit of the inductor 5 is magnetized from the initial induction level (B5 ₁ ) to the saturation induction level (B5 _s ). In this interval 5, it is “closed” and does not pass current through the diode 16 to the load 32. In the interval (t ₉ -t ₁₃ ), the operating point of the inductor 5 goes into the region of magnetic saturation. In this case, ONE 5 “opens” and current flows through the diode 16 to the load 32. On the interval (t ₉ -t ₁₁ ) in the secondary circuit of the power transformer, the load current flow loop changes to the following: 13 - 5 - 16 - 31 - 32 - 17 - 2 - 11 - 13.

На временном интервале (t₈-t₁₀) дроссели 1 и 6 находятся в управляющем режиме и размагничиваются по контуру: 26 - 20 - 1 - 11 - 13 - 6 - 23 - 26.On the time interval (t ₈ -t ₁₀ ), the chokes 1 and 6 are in the control mode and demagnetized along the circuit: 26 - 20 - 1 - 11 - 13 - 6 - 23 - 26.

Далее, в момент времени t₁₀, когда напряжение фазы B начинает преобладать в отрицательной области над напряжениями фаз A и C, дроссель 4 переходит в рабочий режим, состоящий из двух временных интервалов (t₁₀-t₁₁) и (t₁₁-t₁₅)- На интервале (t₁₀-t₁₁) под действием напряжения фазы В обмотки 12 силового трансформатора происходит намагничивание магнитопровода дросселя 4 от начального уровня индукции (В4₁) до уровня индукции насыщения (B4_s). На этом интервале 4 "закрыт" и не пропускает ток нагрузки 32 через диод 18. На интервале (t₁₁-t₁₅) рабочая точка дросселя 4 выходит в область магнитного насыщения. При этом ОДН 4 "открывается" и через диод 18 протекает ток нагрузки 32. На интервале (t₁₁-t₁₅) во вторичной цепи силового трансформатора контур протекания тока нагрузки изменяется на следующий: 13 - 5 - 16 - 31 - 32 - 18 - 4 - 12 - 13.Further, at time t ₁₀ , when the voltage of phase B begins to prevail in the negative region over the voltages of phases A and C, the inductor 4 switches to the operating mode, which consists of two time intervals (t ₁₀ -t ₁₁ ) and (t ₁₁ -t ₁₅ ) - In the interval (t ₁₀ -t ₁₁ ) under the action of the phase B voltage of the winding 12 of the power transformer, the magnetic circuit of the inductor 4 is magnetized from the initial induction level (B4 ₁ ) to the saturation induction level (B4 _s ). In this interval 4, it is “closed” and does not pass the load current 32 through the diode 18. In the interval (t ₁₁ -t ₁₅ ), the operating point of the inductor 4 goes into the region of magnetic saturation. At the same time, ONE 4 "opens" and the load current 32 flows through the diode 18. On the interval (t ₁₁ -t ₁₅ ) in the secondary circuit of the power transformer, the load current flow loop changes to the following: 13 - 5 - 16 - 31 - 32 - 18 - 4 - 12 - 13.

На временном интервале (t₁₀-t₁₂) дроссели 3 и 6 находятся в управляющем режиме и размагничиваются по контуру: 26 - 21 - 3 - 12 - 13 - 6 - 23 - 26.On the time interval (t ₁₀ -t ₁₂ ), the chokes 3 and 6 are in the control mode and are demagnetized along the circuit: 26 - 21 - 3 - 12 - 13 - 6 - 23 - 26.

Далее процессы повторяются.Next, the processes are repeated.

График и временные диаграммы, поясняющие процесс регулирования выходного напряжения заявляемого устройства, приведены на фиг. 3 и фиг. 4 соответственно.The graph and timing diagrams explaining the process of regulating the output voltage of the inventive device are shown in FIG. 3 and FIG. 4 respectively.

Регулирование напряжения нагрузки происходит при изменении времени первой части рабочего интервала дросселей насыщения, т.е. времени намагничивания магнитопровода.Regulation of the load voltage occurs when the time of the first part of the working interval of the saturation chokes changes, i.e. magnetization time of the magnetic circuit.

Изменение времени намагничивания ОДН зависит от начальной величины индукции дросселя и чем меньше эта величина, тем, соответственно, больше время намагничивания.The change in the magnetization time of ONE depends on the initial value of induction of the inductor and the smaller this value, the correspondingly, the longer the magnetization time.

Длительность интервала размагничивания ОДН от величины индукции насыщения до начальной индукции определяется выходным током управляющего элемента 26 и, чем больше данный ток, тем больше снижается величина индукции в магнитопроводе, которая станет уже начальной индукцией при намагничивании ОДН на следующем рабочем интервале.The duration of the ODM demagnetization interval from the saturation induction value to the initial induction is determined by the output current of the control element 26 and, the greater this current, the more the magnitude of the induction in the magnetic circuit decreases, which will become the initial induction when magnetizing ODN at the next operating interval.

Условно предположим, что при некоем токе управления iупр2 начальная точка индукции магнитопровода ОДН составляет величину В×2 (см. фиг. 3), дроссель насыщения открывается в момент времени α2 (см. фиг. 4), т.е. время намагничивания магнитопровода дросселя соответствует временному интервалу (α0-α2).Conditionally suppose that with a certain control current iupr2, the initial point of induction of the ODN magnetic circuit is B × 2 (see Fig. 3), the saturation inductor opens at time α2 (see Fig. 4), i.e. the magnetization time of the choke magnetic core corresponds to the time interval (α0-α2).

Если уменьшить ток управления, например до некоего iупр1 (iупр1<iупр2), то начальная точка индукции магнитопровода ОДН теперь будет соответствовать индукции B×1, дроссель насыщения откроется в момент времени α1, т.е. время намагничивания магнитопровода дросселя уменьшится и будет соответствовать временному интервалу (α0-α1), при этом увеличивается среднее значение тока, пропускаемого через ОДН в нагрузку, а, следовательно, при активной нагрузке, увеличится среднее значение напряжения нагрузки.If we reduce the control current, for example, to a certain iupr1 (iupr1 <iupr2), then the starting point of the induction of the ODN magnetic circuit will now correspond to the induction B × 1, the saturation inductor will open at time α1, i.e. the magnetization time of the inductor magnetic core will decrease and will correspond to the time interval (α0-α1), while the average value of the current passed through the ONE to the load increases, and therefore, with an active load, the average value of the load voltage increases.

Если увеличить ток управления, например, до некоего значения iупр3 (iупр3>iупр2), то начальная точка индукции магнитопровода ОДН теперь будет соответствовать индукции B×3, дроссель насыщения откроется в момент времени α3, т.е. время намагничивания магнитопровода дросселя увеличиться и будет соответствовать временному интервалу (α0-α3), при этом уменьшится среднее значение тока, пропускаемого через ОДН в нагрузку, а, следовательно, при активной нагрузке, уменьшится среднее значение напряжения нагрузки.If we increase the control current, for example, to a certain value of iopr3 (iopr3> iopr2), then the initial point of induction of the ODN magnetic circuit will now correspond to the induction B × 3, the saturation inductor will open at time α3, i.e. the magnetization time of the inductor magnetic core will increase and will correspond to the time interval (α0-α3), while the average value of the current passed through the ONE to the load will decrease, and, therefore, with an active load, the average value of the load voltage will decrease.

Данное свойство ОДН используется при построении системы защиты устройства от аварийных перегрузок по току и коротких замыканий нагрузки.This property of ODN is used to build a system for protecting the device from emergency overcurrents and short circuits of the load.

При возникновении тока короткого замыкания, датчик выходного напряжения 29 выдает сигнал, который через усилитель сигнала рассогласования 27 поступает на управляющий элемент 26, выходной ток которого обеспечивает размагничивание дросселей, находящихся в управляющем режиме. Далее с наступлением рабочего режима, размагниченный ОДН не успевает намагнититься для того, чтобы открывшись, пропустить через себя в нагрузку весь силовой ток, а пропускает только малую его часть, тем самым обеспечивая защиту силовой цепи от протекания тока короткого замыкания.When a short circuit current occurs, the output voltage sensor 29 generates a signal that, through the amplifier of the error signal 27, is supplied to the control element 26, the output current of which provides the demagnetization of inductors in control mode. Further, with the onset of the operating mode, the demagnetized ONE does not have time to magnetize in order to open, to pass through it the entire power current through itself, and passes only a small part of it, thereby protecting the power circuit from the passage of short circuit current.

Источник опорного напряжения 28 формирует эталонное напряжение для сравнения с напряжением, получаемым с датчика выходного напряжения ДВН 29, для дальнейшей стабилизации напряжения нагрузки при помощи блоков УCP 27 и УЭ 26.The reference voltage source 28 generates a reference voltage for comparison with the voltage received from the output voltage sensor DVN 29, for further stabilization of the load voltage using the units UCP 27 and UE 26.

Применение выходного сглаживающего фильтра (ВСФ) 31 обусловлено требованием снижения уровня пульсаций напряжения на нагрузке.The use of an output smoothing filter (VSF) 31 is due to the requirement to reduce the level of voltage ripple at the load.

Использование предлагаемого технического решения позволяет обеспечить регулирование и стабилизацию выходного выпрямленного напряжения нагрузки, а также защитить элементы преобразователя от аварийных перегрузок по току и коротких замыканий нагрузки.Using the proposed technical solution allows for the regulation and stabilization of the output rectified load voltage, as well as to protect the elements of the converter from emergency current overloads and short circuits of the load.

Может использоваться в системах автоматического регулирования и стабилизации выходного напряжения преобразователей, а также для защиты от аварийных перегрузок по току и коротких замыканий нагрузки.It can be used in systems of automatic regulation and stabilization of the output voltage of converters, as well as for protection against emergency current overloads and short circuits of the load.

Литература:Literature:

1. Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики. Учебник для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1983 г., с. 103.1. Milovzorov V.P. Electromagnetic automation devices. Textbook for high schools. - M .: Higher school, 1983, p. 103.

2. Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной. Москва, 1966 г., с. 381.2. Rosenblatt M.A. Magnetic elements of automation and computing. Moscow, 1966, p. 381.

3. Хруслов Л.Л. Магнитные ключи в многоканальных источниках питания // Электропитание, №2, 1992 г., с. 533. Khruslov L. L. Magnetic keys in multi-channel power supplies // Power supply, No. 2, 1992, p. 53

Claims

A stabilized rectifier device comprising a three-phase power transformer; three-phase six-half-bridge bridge rectifier; first, second, third, fourth, fifth and sixth controlled single-winding saturable chokes connected to one control element; output voltage sensor connected in parallel with the load; output smoothing filter connected in parallel with the load; a mismatch signal amplifier connected to an output voltage sensor, to a reference voltage source and to a control element, characterized in that a three-phase network is connected to the input of the device, the rectifier circuit is selected as a half-wave bridge, single-winding saturation chokes are included in each rack of the bridge rectification circuit, and the input of the first the inductor is connected to the output of the first secondary winding of the power transformer and to the output of the second inductor, the input of the third inductor is connected to the output of the second of the first winding of the power transformer and to the output of the fourth inductor, the input of the fifth inductor is connected to the output of the third secondary winding of the power transformer and to the output of the sixth inductor, the control element is connected through the first isolation diode to the output of the first inductor, through the second isolation diode to the output of the third inductor, through the third the isolation diode is connected to the output of the fifth inductor, through the fourth isolation diode is connected to the input of the sixth inductor, through the fifth isolation diode is connected to the input of the fourth Rossel through the sixth isolation diode connected to the input of the second inductor.