SU1018187A1 - Источник посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий ;а;в.а однофазных Т1)ансформатора, одни выводы первичных обмоток которых образуют два входных вывода, а другие выводам указанных обмоток объединены и подключены к выходу регулирующего элемента , вход которого образует третий входной ВЫ21ОД вторичные обмотки. выводы которых соединены с чет ФЬм  ocHpBHfcttiH вентил ми с одинаковым направлением вк ночени  в каждой из вторичных обмоток, причем основнью вентили попарно объединены между собой одноименньми электродами и -обща  точка одной кз пар . вентилей через сглаживающий фильтр образует первый выходной вьаод, от л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью улучшени  выходных характеристик путем снижени  уровн  пульсациивыходного напр жени , повьвоени  кратности ее частоты, обща  точка другой пары вентилей образует второй выходной вывод, причем вентили этой пары включены в обратном направлении по отношению к вентил м первой пары, между каждым выводом одной вторичной обмотки и разноименным ему выводом вторичной обмотки вк1вочен разноименны- ми с основными вентил м: выводакш дополнительно введенный вентиль, а регулирующий элемент выполнен амплитудно-линейным.

Description

flj

/х О0 I

Щ

ро.

|оо

19 Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к преобразовательной технике, и может быть, использовано в качестве вторичного источника электропитани  посто нного тока, преимущественно в тех . . случа х, когда ток нагрузки относительно мал, а ее напр жение сущест венно превьпиает напр жение смещени  вентилей, соответствующее начальному участку его ампер-вольтовои характеристики . Известен вентильный преобра.зователь переменного напр ж€«и  в посто нное с повышенной кратностью частоты пульсации и относительно низком ее.уровне, содержащий три исходные, симметрично сдвинутые по фазе относительнодруг друга переменные эде., формируемые на вторичных обмотках трех однофазных трансформаторов, к вЬшода.м которых подключена группа вентилей, собран- ных в трехфазный вентильный мост, .выводы которого по посто нному току  вл ютс  выходами преобразова.- тел  .. и 2 .: Известное устройство обеспечивает малый уровень пульсации, а так же повышенную (равную шести) кратность ее частоты, причем така  особенность обеспечиваетс  посредством небольшого количества вентилей, рав ного шести, что  вл етс  его достои стврм. Однако обеспечение этого положительно качества достигаетс  наличие трех однофазных трансформаторов и шести -СИЛОВЫХ обмоток. Известны вентильные преобразоват ли, содержащие два источника исход ных преобразуемых ЭДС, сдвинутьрс по фазе ортогонально одна по отноше нию к другой, кажда  из которых раз делена на две части и, совместно с част ми другой ЭДС топологически образует правильные 4-лучевую звезд либо 4-гранник (квадрат), к вершинам которых подключен 4- чейковый вентильный мост. Последний образован группой из восьми вентилей, последовательно согласно включенных как и в трёх чейковом вентильном мосте Ларионова, попарно в каждой вентильной  чейке, соединенный одноименными электродами в параллель. При этом фазосдвинутые ЭДС формируютс  посредством электрической лашины, либо двух однофазных транс форматоров, первичные обмотки которых подключены к трехфазной сети. Выводы вентильного моста по перемен ному току подключены ко вторичным обмоткам перобразовательныХ трансформаторов , а его выводы по посто нйому току образуют через сглаживаи ций фильтр выходные выводы устройства . Относительна  простота устройства обусловленна наличием лишь двух однофазных трансформаторов 3 . Недостатком этого устройства  вл етс  1 азнотипность этих трансформаторов , обусловленна  разл:ичиём7 коэффициентов трансформации, необходимость иметь отвод от первичной обмотки одного из них,о сравнительно низка  (равна  четырем) кратность частоты пульсации и относительно высокий ее уровень, а также сравнительно большое число силовых вентилей, равное восьми. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  Источник посто нного напр  жени , содержащий регулируклций элемент в цепи переменного тока, группу вентилей, сглаживающий фильтр, схему управлени  и два источника исходных фазосдвинутых ЭДС, формируемых посредством двух однофазных трансформаторов, к выводам которых подключены четыре вентил  при их одинаковом направле НИИ включени  в каждой из двух пар указанных выводов, причем вентили попарно объединены между собой одноименными электродами, а обща  точка одной из пар вентилей через сглаживающий фильтр образует выход преобразовател  Г43. Недостаток известного устройства состоит в высоком уровне пульсации выходного напр жени , низкой (равной двум) кратности ее частоты, а также сравнительно плохом использовании мощности преобразовательных . средств. Кроме того, непосредственное соединение вторичных обмоток трансформаторов между собой и с нагрузкой, а также регулирование (стабилизаци ) выходного напр жени  в 1 звестном устройстве, .осуществл емое по цепи переменного тока (на первичной мороне трансформатор.ов) посредствен двух встречно-параллельно включенных тиристоров с использованием принципа фазоимпульсносо регулировани , приводит .к ухудшению качества .процесса.преобразовани  вследствие .значительных скачков трансформируемого напр жени  и возникающих при этом.переходных процессов, образовани  большого уровн  пульсаций и различных.помех. . . Цель изобретени  .- улучшение выходных характеристик путем.снижени  уровн  .пульсации выходного. напр жени , повышени  кратности, ее.частоты. . . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в источнике посто нного напр жени , содержащем два однофазных трансформатора, одни вьтоды первичных обмоток которых обраэуют два входных вьшола, а другие выводы указанных обмоток объединены и подключены к .выходу регулирующего элемента, вход которого образует третий входной вывод, вторичные обмотки, выводы которых соединены с четЕфьм  основньми вентил ми .с одинаковым направлением включени  .в каждой из вторичных обмоток причем основные вентили попарно объединены между собой одноименными электродами и обща  точка одной из пар вентилей через сглаживающий фильтр .образует первый выходной вывод , обща  точка jjpyroA пары венти.лей . образует .второй выходной в т тв од причем вентили этой пары включены в .обратном направлении.по от ошению к в.ентил м первой пары, между каждым 1ВЫВОДОМ одной вторичнсй обмотки и разноименным ему выводом другой вторичной обмотки включен разноименными с основными вентил ми выводами дополнительно введенный вентиль, а регулирующий элемент выполнен амплитудно-линеиным.

На фиг.1 изображена принципиальна  электрическа  схема устройства; на фиг.2 - в фазовой плоскости векторна  диаграмма токообразующих ЭДС S jit { XJL 1,6) t формир тощих выходное напр жение.

Лреббразователь (фиг.1) содержит вентили 1-6, которые и однонаправлено подключены ко вторичным обмоткам 7 и 8 двух однофазных трансформаторов 9 и 10.

Их первичные обмотки 11 и 12 подключены через регулирующий элемент 13 амплитудно-линейного типа к трем фазам А, В, G первичного источника питани  (трехфазной сети). При этом вентили 1,5 и 2,4 .прпарно объединены между собой одноименными электродами и имеют противоположное направление включени  по отношению друг к другу. Их попарно общие точки 14 и 15 образуют через сглаживающий фильтр 16 ВЁВСОД ные выводы 17 и 18 , к которым подсоединена нагрузка 19 и схема управлени  20. Вентили 3 и 6 вкйочены между разноименными выводами обоих вторичных обмоток в провод  щем, по отношению к основным вентил м 1,2,4 и 5 направлении.

Работа источника осуществл етс  следующим образом.

ЭДС от вторичных обмоток 7 и 8 имеют одинаковь1е амплитуды и сдвинуты по фазе относительно друг друга на, 120 эл. град. Тогда $ фаэовой плоскости им соответствует два вектора S, S3 (Фиг.2)..Выберем в качестве начального момент времени, соответствующий в фазовой плоскости оси ао.

Как видно из фиг.2, наибольшее положительное значение в этот момент имеет ЭДС обмотки 7 (5, ) . Код действием Данной ЭДс через нагрузку 19 (фиг.1) протекает ток по cjieдующему контуру; обмотка 7 - вентиль 1 - точка 14 -.вывод 17 - нагрузка 19 - вывод 18 - точка 15 - вентиль 2 - вентиль 3.

Через 30 эл. град, наибольшее

0 значение приобретает су1«4арна  величина ЭДС обмоток 7 и 8 показанна  на фиг.2 вектором Открываетс  вентиль 4, а вентиль 2 за- крываетс  прикладывающейс  к нему

5 обратной пол рности ЭДС обмотки 8. Образуетс  новый контур токопрохождени : обмотка 7 - вентиль 1 точ .ка 14 - вывод 17 - нагрузка 19 вывод 18 - точка 15 - вентиль 4 обмотка 8 - вентиль 3.

0

Еще через 30 эл. град , т.е. че рез 60 эл. град, по отношению к максимуму 5 t значение суьмарной ЭДС . определ ющей напр жение становитс  максималь5 ным, равным амплитуднсж у значению SQ исходных ЭДС обмоток 7 и 8 , . после чего это напр жение .уменьшаетс . Затем вступает в действие ЭДС обмотки 8 и ток нагрузки 19 проходит

D по контуру: обмотка 8 - вентиль 3 вентиль 5 - точка 14 - вывод 17 нагрузка 19 - вывод 18 - точка 15 В ёнтиль 4.

Последующими, циклическими сме5 н ющими во времени контурами т&колрохождени , содержащими- тЬкообра-. зующие ЭДС $4 rSg г 5&  вл ютс  соответственно;7, 5, 14, 17, 19, 18, 15, 4, 6; 7, 5, 14, 17, 19, 18, 15, 2, 8, 6; 8(6, 1, 14, 17,19, 18

0 15, 2.

Таким образом, несмогр  на наличие в схеме всего лишь двух втрричных обмоток, устройство формирует шесть токообразующих ЭДС БД(,б,

5 амплитуды во JUi которых равны между собой при равенстве амплитудSа исходных ЭДС, а их фазы последова- , тельно сдвинуты на 60 эл..град. относительно друг друга при фазовом

0 сдвиге исходных ЭДС в 120 эл. град.

Это свидетельствует о более результативном принципе действи  ., образовател  по сравнению с аналогами и прототипом..

5

Благодар  этому в выходном напр жении U устройства обеспечиваетс  б-кратна  частота.пульсации его переменной составл ющей по отношению к частоте ic преобразуемых

0 ЭДС (П (,)fc 6 ) , а уровень пуль-. сации , определ емый как ее относительный размах ( т.е. от минимума мгновенного значени  U, до его максимума), составл ет в неуправл емом режиме холостого хода 13,4 %

5

по отношению к амплитуде UQ ., а По отношению к среднему значению этого напр жени  коэффициент пульсации К р по размаху составл ет 14,03%,по амплитуде первой гармоники (К - 5,72%).

Следовательно, по сравнению с прототипом, имеющим П 2 и . ( в неуправл емом режиме работы) К„ 50%, уровень пульсации, симбат но св занный с массой и объемом сглаживающего фильтра 16, снижен в устройстве, а ее частота, св занна  с этими параметрами асимбатно, повышена соответственно в 3,75 и 3 раза, что существенио улучшает массогабаритные и слоимостные показатели. - источника.

Выполнение преобразовательных элементов 1-6 управл емьми позвол ет осуществить регулирование (стабилизацию) выходного напр жени  при меньшем коэффициенте пульсации,чем в прототипе, так как разность мгновенных значений смежных токообразующих ЭДС в устройстве в моменты открыти  соответствующих преобра зовательных элементов здесь меньше.

Вместе с тем, количество управл емых элементов можно уменьшить до двух (т.е. в три раза), посколькуS кажда  пара вентилей 1, 5;2,4; устройства участвует, как это видно из фиг.2, в формировании всех шест токообразуюших ЭДС. Так, например, включение шестой, первой и второй ЭДС можно осуществить вентилем 1, а третьей, четвертой и п той ЭДС, вентилем 5. В этом случае и при наличии управл емых преобразователь ,ных элементов (управл емых на вклю чение и выключение) изменение ЭДС происходит по всему их мгновенному значению (как в прототипе),однако в св зи с наличием амплитудио-линейного регул тора 13, осуществл ющего основное регулирование выходного напр жени , диапазон угла управлени  управл емыми элементами намного меньше.

Кроме того наличие в устройстве диодной разв зки разных источников ЭДС между собой и с нагрузкой также улучшает качество процесса преобразовани  энергии.

Ыг,г)

Claims (1)

1. .<5.4) ' ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий два однофазных трансформатора, одни¹¹ выводы первичных обмоток которых образуют два входных вывода, а другие выводы указанных обмоток объединены и подключены к выходу регулирующего элемента, вход которого образует третий входной выгод вторичные обмотки.

   выводы которых соединены с четырьмя основными вентилями с одинаковым направлением вк/ночения в каждой из вторичных обмоток, причем основные вентили попарно объединены между собой одноименными электродами и -общая точка одной из пар вентилей через сглаживающий фильтр образует первый выходной вывод, о т л и ч а ю щ и й с я тем,' что, с целью улучшения выходных характеристик путем снижения уровня пульсации'выходного напряжения, повьнвения кратности ее частоты, общая точка другой пары вентилей образует второй выходной вывод, причем вентили этой пары включены в обратном направлении по отношению к вентилям первой пары, между каждым выводом одной вторичной обмотки и разноименным ему выводом вторилной обмотки включен разноименными с основными вентилями выводами дополнительно введенный вентиль, а регулирующий элемент выполнен амплитудно-линейным.