SU1228200A1 - Управл емый мостовой источник электропитани /его варианты/ - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в качестве регулируемого или стабилизированного вторичного источника электропитани  при напр жени х нагрузки, превышающих напр жение смещени  п реобразовательных элементов и при любых токах потреблени . Цель изобретени  - упрощение, улучшение качества преобразовани  энергии, надежности и массогабаритных показателей, а также расширение области применени . Источник содержит трехфазную электромагнитную систему с секционированной вентильной обмоткой, подключенной к вентильному мосту из преобразовательных элементов . Соединение вентильных обмоток по схеме треугольник - двухсторонний встречный зигзаг (правый или левый), введение системы управлени , дополнительных отводов частей первых секций, соединенных в треугольник , выбор .определенного соотношени  чисел витков секции и алгоритма управлени  обеспечивают достижение поставленной цели путем обеспечени  12-кратной частоты пульсации при использовании лишь одной электромагнитной системы гальванически св занных вентильных обмоток. 3 с. и 36 з. п. ф-лы, 5 ил. i СО ю tc оо го

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве управл емого вторичного источника электропитани , в частности, со стабилизацией выходных параметров при напр жени х нагрузки , примерно более чем на пор док превышающих напр жение смещени  преобразовательных элементов (вентилей), любых токах потребител  и требовании обепечить высокое качество преобразовани  энергии путем достижени  12-кратной частоты пульсации при наличии лищь одной электромагнитной системы гальванически св занных вентильных обмоток электромагнитных аппаратов (ЭМА), а также при простоте алгоритма и системы управлени . Причем в качестве управл емых преобразовательных элементов (УПЭ) могут быть применены любые электронные , полупроводниковые или электромагнитные приборы, реализующие данный способ и алгоритм управлени , в частности тиристоры, транзисторы, магнитные усилители или герсиконы с полупроводниковыми диодами и пр.

Цель изобретени  - упрощение, улучшение качества преобразовани  ,энергии, надежности и массогабаритных показателей, а также расширение области применени  источника.

На фиг. 1 изображена принципиальна  электрическа  схема устройства при соединении вентильных обмоток в топологическую схему треугольник - двухсторонний встречно-встречный зигзаг первого рода (трезиг-1); на фиг. 2 - векторна  диаграмма знакопосто нных импульсов S (|А 1,12) выходного напр жени  Uo в фазовой плоскости и его огибающа , иллюстрирующа  фазограмму дл  случа , когда система управлени  (СУ) обеспечивает подачу сигналов управлени  только на открытие УПЭ, при S указаны число и номера УПЭ, открытых (работающих) в данном д,-м интервале дискретности, а также выводы первых и вторых секций вентильных обмоток, между которыми образуютс  фазосдвипутые диагональные ЭДС (ДЭДС), имеющие в данный момент наибольшие значени ; на фиг. За - то же, во временной области, т. е. линейна  диаграмма огибающей напр жени  Uo, показывающа  форму импульсов в зависимости от безразмерного времени 6 cot, где w 2л - кругова  частота преобразуемых ЭДС, t - размерное врем ; на фиг. 36 - то же, дл  случа , когда СУ обеспечивает подачу сигналов управлени  только на закрытие УПЭ; на фиг. Зв - то же, при обеспечении как открыти , так и закрыти  УПЭ, а также при наличии внутри интервала дискретности дополнительных подынтервалов, в том числе дополнительно одно- или двухсторонне широтно-импульсно модулируемых (шимируемых); на фиг. 4 и 5 - схемы устройства при соединении вентильных обмоток в левый неполный односторонний треугольник с отводами - односторонний зигзаг (трезиг-2) и левый неполный односторонний треугольник - односторонний согласный зигзаг (трезиг-3), отражающие второе и третий варианты.

Устройство по фиг. 1 содержит двенад- цать УПЭ 1 - 12, образующих управл емый шести чейковый вентильный мост 13, к выводам 14 и 15 посто нного тока которого подключена нагрузка 16, а к выводам переменного тока - вентильные обмотки трехфазной электромагнитной систем-ы 17. СУ 18

обеспечивает подачу сигналов управлени  на УПЭ 1 - 12 или/и на электромагнитную систему 17 путем изменени  ее электромагнитного состо ни .

Обмотки содержат первые (а, Ь, с) соединенные в неполный односторонний треугольник и вторые (aj, bi, ci) секции, образующие в целом соединение трезиг-1. Причем вентильные обмотки соедин ютс  как в правые (фиг. 1), так и в левые (фиг. 4 и 5) трезиги, первые и вторые секции на фиг. 1 и 5 подQ ключены к мосту 13 одноименными, а на фиг. 4 - разноименными выводами.

Числа витков второй и первой секций, а также частей а Ь с последних могут быть установлены в каждой фазе схемы по фиг. 1 и 5 в соотношени х 1 : (1 + л/3) : V3 и I :

5 : (1 + 1/V3) : 1, соответственно, а в схеме по фиг. 4 числа витков второй и первой секций , витков частей последних, соединенных в замкнутый треугольник, а также частей от введенных отводов до ближайших выводов первых секций - в соотношении :(+ 3):

0 : V3 (V3 - 1).

Устройство по фиг. 1 работает следующим образом.

Несмотр  на наличие лишь одной трехфазной электромагнитной системы 17, содер- 5 жащей гальванически св занные между собой вентильные обмотки, устройство формирует систему из шести фазосдвинутых ДЭДС (), что обеспечено благодар  соединению обмоток в принципиально новую схему трезиг. Устройство по фиг. 1, 4 и 5 содержит как собственные, так и общие дл  выводов разных ДЭДС линии, в св зи с чем оно относитс  к типу так называемых схем.

Поэтому устройство по второму и третье- 5 му вариантам (фиг. 4 и 5) сохран ет в целом принцип действи , особенности, состав основных элементов и положительные эффекты первого варианта (фиг. 1), но отличаетс  от него измененными св з ми и соотношением витков, что видно из представленных 0 на фиг. 4 и 5 блочно-топологических схем.

Причем, как следует из фиг. 2 и 3, дл  каждого ij,-ro контура токопрохождени  достаточно открывать по сигналам управлени  СУ 18 лишь по одному УПЭ, причем в последовательности их естественного открыти , 5 в частности дл  показанной на фиг. 1 схемы правого трезига и прин той нумерации УПЭ нечетно с УПЭ 1 по УПЭ 11 в анодной их группе и четно с УПЭ 2 по УПЭ 12 в катодной

0

группе, достаточно подавать сигналы управлени  последовательно на УПЭ 1, 3, 4, 6, 5,

7,8, 10, 9, II, 12 и 2. При изменении схемы любого из трезигов с правой на левую алгоритм подачи импульсов измен етс  без изменени  сущности работы при той же системе нумерации УПЭ, в результате чего номера УПЭ образуют новый р д: УПЭ 1, 4, 6, 3, 5,

8,10, 7, 9, 12, 2, 11.

Введение дополнительных импульсов управлени  и ШИМ обеспечивает дальнейшее улучшение спектрального состава потребл емого тока и выходных характеристик, а управление магнитным состо нием электромагнитной системы 17 улучшает при меньшем быстродействии ре жимное состо ние элементов , снижает уровни помех и высокочастот- ных переходных процессов.

В этом заключены основные положительные свойства установленных способов управлени , а реализаци  СУ 18 в микропроцессорном исполнении обеспечивает дальнейшую ее компактность и использование современной элементной базы в сочетании с прогрессивными способами управлени . Возможно также использование устройства в качестве инверторов, циклоконверторов и пр.

Claims (39)

1.Управл емый мостовой источник электропитани , содержащий трехфазную электромагнитную систему, вентильные обмотки которой, поделенные в каждой фазе на две секции, соединены первыми секци ми в односторонний неполный треугольник, свободные выводы которого, а также одни одноименные выводы вторых секций подключены к выводам переменного тока шести чейкового вен- тильного моста из преобразовательных элементов , а выводы посто нного тока моста образуют выходные выводы, отличающийс  тем, что, с целью упрощени , улучшени  качества преобразовани  энергии, надежности

и массогабаритных показателей, а также рас ширени  области применени , введена система управлени , первые и вторые секции подключены к мосту одноименными выводами, причем вторые секции своими другими выводами присоединены к гетерофазным част м первых секций, соединенным в неполном треугольнике в замкнутый треугольник, а все секции топологически образуют схему треугольник - дв-ухсторонний встречный зигзаг первого рода (трезиг-1).

2.Источник по п. 1, отличающийс  тем, что вентильные обмотки соединены в правый трезиг-1.

3.Источник по п. 1, отличающийс  тем, что вентильные обмотки соединены в левый трезиг-1.

4.Источник по пп. 1-3, отличающийс  тем, что числа витков второй и первой секций, а также частей последних, соединенных в

0

5

5

г

5

замкнутый треугольник, установлены в каждой фазе в соотношении 1 : (1 + V) .Источник по пп. 1-4, отличающийс  тем, что система управлени  обеспечивает подачу сигналов управлени  на один из последовательно вступающих в работу преобразовательных элементов моста.

6.Источник по ПП; 2 И 5, отличающийс  тем, что из попарно последовательно работающих преобразовательных элементов, пронумерованных нечетно в их анодной группе с первого по одиннадцатый и четно в их катодной группе с второго по двенадцатый, импульсы управлени  подаютс  с интервалом дискретности последовательно на первый, третий, четвертый, щестой, п тый, седьмой, восьмой, дес тый, дев тый, одиннадцатый, двенадцатый и второй управл емые преобразовательные элементы.

7.Источник по пп. 3, 5 и 6, отличающийс  тем, что импульсы управлени  подаютс  последовательно на первый, четвертый, шестой , третий, п тый восьмой, дес тый, седьмой дев тый, двенадцатый, второй и одиннадцатый управл емые преобразовательные элементы .

8.Источник по пп. 6 и 7, отличающийс  тем, что сигналы управлени  подаютс  с фазовым сдвигом относительно дискретно фиксированных моментов.

9.Источник по п. 8, отличающийс  тем, что система управлени  посредством указанных сигналов управлени  обеспечивает открытие соответствующих управл емых преобразовательных элементов.

10.Источник по п. 8, отличающийс  тем, что система управлени  посредством указанных сигналов управлени  обеспечивает закрытие соответствующих управл емых преобразовательных элементов.

11.Источник по п. 8, отличающийс  те.м, что система управлени  формирует в пределах интервала дискретности по меньшей мере еще один сигнал управлени , фазо- сдвинутый относительно предыдущего импульса .

12.Источник по п. 11, отличающийс  тем, что один из пары сигналов управлени , смежных внутри интервала дискретности, обеспечивает открытие (закрытие), а другой сигнал - закрытие (открытие) указанных элементов с определенным подынтервалом дискретности .

13.Источник по п. 12, отличающийс  тем, что система управлени  осуществл ет автоматическую щиротно-импульсную модул цию подынтервалов дискретности.

14.Управл емый мостовой источник электропитани , содержащий трехфазную электромагнитную систему, вентильные обмотки которой, разделенные в каждой фазе на две секции, соединены первыми секци ми в неполный односторонний треугольник, свободные выводы которого, а также разноименные им выводы вторых секций подключены к выводам переменного тока шести чейкового вентильного моста из преобразовательных элементов, а выводы посто нного тока моста образуют выходные выводы, отличающийс  тем, что, с целью упрощени , улучшени  качества преобразовани  энергии, надежности и массогабаритных показателей, а также расширени  области применени , введена система управлени , вторые секции другими выводами подключены в пор дке индексной последовательности фаз к дополнительно введенным отводам частей первых секций, соединенных в замкнутый треугольник, а -все секции топологически образуют схему тре- зиг-2.

15.Источник по п. 14, отличающийс  тем, что вентильные обмотки соединены в правый трезиг-2.

16.Источник по п. 14, отличающийс  тем, что вентильные обмотки соединены в левый трезиг-2.

17.Источник по пп. 14-16, отличающийс  тем, что числа витков второй и первой секций, витков их частей, соединенных в замкнутый треугольник, а также частей от введенного отвода до ближайшего ему вывода первой секции установлены в каждой фазе в соотношении 1 : (1 -+-V) : л/3 :

(V3-1).

18.Источник по пп. 14-17, отличающийс  тем, что система управлени  обеспечивает подачу сигналов управлени  на один из последовательно вступаюш,их в работу преобразовательных элементов моста.

19.Источник по пп. 15 и 18, отличающийс  тем, что из попарно последовательно работающих преобразовательных элементов, пронумерованных нечетно в их анодной группе с первого по одиннадцатый и четно в их катодной группе с второго по двенадцатый, система управлени  обеспечивает подачу сигналов управлени  с интервалом дискретности последовательно на первый, третий, четвертый, щестой, п тый, седьмой, восьмой, дес тый, дев тый, одиннадцатый, двенадцатый и второй управл емые преобразовательные элементы.

20.Источник по пп. 16, 18 и 19, отличающийс  тем, что сигналы управлени  подаютс  последовательно на первый, четвертый, шестой, третий, п тый, восьмой, дес тый, седьмой, дев тый, двенадцатый,, второй и одиннадцатый управл емые преобразовательные элементы.

21; Источник по пп. 19 и 20, отличающийс  тем, что система управлени  обеспечивает подачу сигналов управлени  с фазовым сдвигом относительно дискретно фиксированных моментов.

22.Источник по п. 21, отличающийс  тем, что система управлени  посредством указанных сигналов управлени  обеспечивает открытие соответствующих управл емых преобразовательных элементов.

23.Источник по п. 21, отличающийс  тем, что система управлени  посредством указанных сигналов управлени  обеспечивает закрытие соответствующих управл емых преобразовательных элементов.

24.Источник по п. 21, отличающийс  тем, что система управлени  формирует в пределах интервала дискретности по меньшей мере еще один сигнал управлени , фазосдвинутый относительно предыдущего сигнала.

25.Источник по п. 24, отличающийс  тем, что один из пары сигналов управлени , смежных внутри интервала дискретности, обеспечивает открытие (закрытие), а другой сигнал - закрытие (открытие) указанных элементов с определенным подынтервалом дискретности .

26.Источник по п. 25, отличающийс  тем, - что система управлени  осуществл ет автоматическую широтно-импу ьсную модул цию подынтервалов дискретности.

27.Управл емый мостовой источник электропитани , содержащий трехфазную электQ тромагнитную систему, вентильнью обмотки которой, разделенные в каждой фазе на две секции, соединены первыми секци ми в неполный односторонний треугольник, свободные выводы которого, а также одни одноименные выводы вторых секций подключены

5 к выводам переменного тока шести чейкового вентильного моста из преобразовательных элементов, а выводы посто нного тока моста образуют выходные выводы, отличающийс  тем, что, с целью упрощени , улучшени  качества преобразовани  энергии, на0 дежности и массогабаритных показателей, а также расширени  области применени , введена система управлени , первые и вторые секции подключены к мосту одноименными выводами причем вторые секции своими другими выводами присоединены в пор дке

5 индексной последовательности фаз к указанным свободным выводам смежных по фазе первых секций и совместно с ними топологически образуют схему трезиг-3.

28.Источник по п. 27, отличающийс  тем, Q ЧТО вентильные обмотки соединены в правый

трезиг-3.

29.Источник по п. 27, отличающийс  тем, что вентильные обмотки соединены в левый трезиг-3.

30.Источник по пп. 27-29, отличающий- 5 с  тем, что числа витков второй и первой

секций, а также частей последних, соединенных в неполном треугольнике в замкнутый треугольник, установлены в каждой фазе в соотношении 1 : (1 + 1/V3) : 1.

31.Источник по пп. 27-30, отличающий- 0 с  тем, что система управлени  обеспечивает

подачу, сигналов управлени  на один из последовательно вступающих в работу преобразовательных элементов моста.

32.Источник по пп. 28 и 31, отличающийс  тем, что из попарно последовательно ра5 ботающих преобразовательных элементов, пронумерованных нечетно в их анодной группе с первого по одиннадцатый и четно в их катодной группе с второго по двенадцатый.

система управлени  обеспечивает подачу сигналов управлени  с интервалом дискретности последовательно на первый, третий, четвертый, шестой, п тый, седьмой, восьмой, , дев тый, одиннадцатый, двенадцатый и второй управл емые преобразователь- ные элементы.

33.Источник по пп. 29, 31 и 32, отличающийс  тем, что система управлени  обеспечивает подачу сигналов управлени  последовательно на пер1вый, четвертый, шестой, третий, п тый, восьмой, дес тый, седьмой, дев тый, двенадцатый, второй и одиннадцатый управл емые элементы.

34.Источник по пп. 32 и 33, отличающийс  тем, что система управлени  обеспечивает подачу сигналов управлени  с фазовым сдвигом относительно дискретных фиксированных моментов.

35.Источник по п. 34, отличающийс  тем, что система управлени  посредством указанных сигналов управлени  обеспечивает открытие соответствующих управл емых преобразовательных элементов.

36.источник по п. 34, отличающийс  тем, что система управлени  посредством указанных сигналов управлени  обеспечивает закрытие соответствующих управл емых преобразовательных элементов.

37.Источник по п. 34, отличающийс  тем, что система управлени  формирует в пределах интервала дискретности по меньшей мере еще один сигнал управлени , фазосдви- нутый относительно предыдущего импульса.

38.Источник по п. 37, отличающийс  тем, что один из пары сигналоы управлени , смежных внутри интервала дискретности, обеспечивает открытие (закрытие), а другой сигнал - закрытие (открытие) преобразовательных элементов с определенным подынтервалом дискретности.

39.Источник по п. 38, отличающийс  тем, что система управлени  осуществл ет автоматическую щиротно-импульсную модул цию подынтервалов дискретности.

8 Ю 12 2 6 /Ч йтата

J8

3 5 1 9 П 15

Фиг.1 J (аЬ; Л,2) ,(i 2Г

(с, Ъ-,11,12)$

(сЬ 11,10)

10

,Ю)д (са 7,Ю)

Фиг. 2

Фиг.

С

18

15