SU1487139A1

SU1487139A1 - Преобразователь переменного напряжения в постоянное

Info

Publication number: SU1487139A1
Application number: SU874323837A
Authority: SU
Inventors: Arkadij M Repin
Original assignee: Arkadij M Repin
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1989-06-15

Description

Изобретение относится к электро· технике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания преимущественно для потребителей средневольтового постоянного напряжения. Цель изобретения - расширение области применения. Эффект обусловлен возможностью формирования

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания (БИП) преимущественно для потребителей средневольтового постоянного напряжения.

Цель изобретения - расширение области применения.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя - ортогонального мостового источника электропитания при изображении соединения секций источников ортогональных ЭДС в топологическом, ίа пятиячейкового моста - в блочном виде; на фиг.2 - векторная диаграмма,

2

с помощью десяти вентилей, соединенных в пятиячейковый вентильный мост, а также двухфазной системы источников ортогональных ЭДС выходного напряжения с десятикратной частотой пульсации. Для этого источники ЭДС разделены в каждой фазе на две секции а^х·, а_ах_г, Цу,, Ь_гу_г, которые соединены.между собой пофазно-последовательно и топологически образуют прямоугольник. Обе секции а₁х₁, а^х^ первой и первая секция Ь^у, второй фаз имеют каждая один отвод (а^, а^, Ь'р, а вторая секция Ь^у₁ второй фазы - два отвода (Ъ', Ъ") . Эти отводы подключены к вентильному мосту на С

десяти преобразовательных элементах.

При этом требуется определенное соотношение чисел витков в указанных секциях фазных обмоток. 2 ил.

поясняющая в фазовой плоскости сущность формирования десяти фазосдвину— тых импульсов 8знакопостоянного напряжения~ϋ₀ на выходах "+", постоянного тока вентильного моста, являющихся выходными выводами преобразователя. Кружочками на топологическом прямоугольнике пофазно-последовательно соединенных между собой секций двухфазного источника переменных ортогональных ЭДС показаны принадлежащие им отводы, которые присоединены посредством пяти силовых линий к выводам переменного тока пятиячейкового. вентильного моста, а соединяющие эти отводы пунктирные линии

511 - 1487139

3

1487139

4

образуют показанную на фиг,1 пятиугольную звезду, иллюстрирующую формирование в устройстве пяти диагональных ЭДС (ДЭДС). При нижеуказанных соотношениях частей и отдельных секций источников переменных ортогональных ЭДС эти диагональные ЭДС равны по амплитуде и симметрично сдвинуты по фазе последовательно на 72 эл. град., причем соответствующие для данных ДЭДС отводы попарно указаны для каждого μ-го импульса выходного напряжения (фиг,2) при выпрямлении как положительной, так и отрицательной полуволн ДЭДС.

Кроме того, использованы следующие обозначения: П = £_п/£ _с- кратность Частоты'£_п пульсации выходного напряжения относительно частоты £_спреобразуемых ЭДС, Ча. ^- число секций источников ЭДС, В - суммарное число преобразовательных элементов (ПЭ) в ячейках моста, В_п - число ПЭ,; одновременно последовательно обтекаемых током нагрузки в каждом из десяти контуров протекания тока нагрузки, циклически сменяющихся во времени за период преобразуемых ЭДС, к_п = ύυ₀/ν<, - коэффициент пульсации по полному ее размаху относительно •среднего значения ν_ο напряжения и„;

В _№— расчетный коэффициент, показывающий отношение действующего напряжения соответствующей части или секции пт источника ЭДС относительно напряжения V₀ в режиме холостого хода нагрузки устройства (или, что в данном случае то же, - при наличии активной или индуктивного характера нагрузки без учета внутренних потерь напряжений и мощности).

Устройство содержит двухфазную систему источников переменных ЭДС, сдвинутых по фазе на 90 эл. град, (ортогонально) относительно друг друга. Источники ЭДС разделены в каждой фазе на две секции а,х_т, а_гх₂, Ъ,у , Ь₂у_г, которые соединены между собой пофазно-последовательно и топологически образуют прямоугольник. Обе секции а_пх , а_йх_г, первой и первая секция Ъ,у,, второй фаз имеют каждая один отвод (Ьζ, а Ьζ), а вторая секция Ь₂у₂ второй фазы - дв.а отвода (Ъ4, Ьр. Эти отводы посредством пяти соединительных линий подключены к выводам переменного тока „ пятиячейкового вентильного моста на

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

десяти преобразовательных элементах (ПЭ). Выводы "+", постоянного

тока моста образуют выходные выводы устройства. К ним может быть подключена нагрузка, требующая электропитания постоянным током.

При этом секции в каждой фазе могут быть выполнены одинаковыми с соотношением секций а,х₁, Ъ,у₁ первой и второй фаз, равным соз18® 1 # #0,9511 ί, отвод I? от первой секции Ь,у^ второй фазы может быть выполнен от ее средней точки, а каждый из двух отводов Ь’₂ и ее второй секции - на топологическом расстоянии от ближнего им вывода Ь₂ и у^, равном (0,5 - 5ίη18°) #0,191 относительно всей секции Ъ^у^ и отводы а^а^в каждой из секций а^х^, первой фазы — на топологическом расстоянии от их присоединенных к второй секции Ь_гу _Ί выводов х^, х₂, равном зьпЗб ⁰ # 0,5878 относительно данной секции Ь₂у₂, что в действующих значениях напряжения на этих секциях и частях относительно среднего значения ν₀ выходного напряжения составляет, роответственно В_й,_х, ·,

?. ^в (^сС£18°)/10-{Ь-«/(ιοτβ¹*

^? ί 3Ϊπ18° ) # 0,684 0,72< В ₂ =

~ ^{в =} »5сзс18 ⁰-Ί)/10

#0,1377; В В 0,5 В ~

#0,36; В_ъ,г«=1?/5^2 к 0,4444; ¹¹

В<хГ ^Βφι ⁼ (1Гсоз18°)/5У2 %О,423.

Преобразователь работает следующим образом.

При наличии на секциях а^х.,, а^х^, Ь_<у₁ и Ь_гу₇ переменных ЭДС, фазы которых согласно фиг.1 сдвинуты ортогонально относительно друг друга, между соответствующими парами отводов или, что то же, парами присоединительных к мосту линий, формируются линейные ЭДС общим числом М_А, равным десяти (Μ _л= 10). Однако вследствие подключенного к этим отводам (линиям) пятиячейкового вентильного моста, содержащего в каждой своей ячейке по два последовательно · согласно включенных между собой преобразовательных элемента с односторонней проводимостью тока (т.е. предельно нелинейных элемента), не все из указанных линейных ЭДС преобразуются посредством этих ПЭ и, следовательно, не все формируют на выходе моста знакопостоянные импульсы.

Ток в нагрузке (в случае подключения ее к выводам "+", моста) .

5

1487139

6

создают лишь те ЭДС, значения которых в данный момент наибольшие. Как следует из фиг.1, такие ЭДС образованы лишь между парами отводов, имеющих наибольшую разность потенциалов, что в топологическом смысле соответствует наибольшим расстояниям, образованным на фиг.1 по "диагоналям" изображенного прямоугольника. На фиг.1 они выделены пунктирными линиями.

Общее число таких диагональных ЭДС равно пяти и меньше общего числа линейных ЭДС (М = 5<М_Л= 10), причем в формировании ДЭДС участвуют все секции источников ортогональных ЭДС.

Из фиг.1 следует, что ДЭДС формируются между парами отводов а£а', Ь^Ь', Ь^Ь^, а^Ь^, что на фиг.1 показано в виде правильной пятиугольной звезды. Звезда будет правильной лишь при вышеуказанных соотношениях, благодаря чему амплитуды всех ДЭДС, соответствующие абсолютным значениям пунктирных векторов звезды, равны между собой, а сами ДЭДС последовательно симметрично сдвинуты по фазе на 72 эл. град.

Благодаря соединению секций двухфазного источника ортогональных ЭДС в замкнутый контур осуществлено перераспределение тока нагрузки по параллельным ветвям, и, следовательно, ток в нагрузке обеспечивается при пониженных относительно его значениях тока в каждой из четырех секций двухфазного источника' переменных ЭДС. Тем самым относительно известных устройств с незамкнутыми соединениями в данном устройстве требуются меньшие значения токов от таких источников при том же значении тока потребителя (нагрузки).

Так как пятиячейковый вентильный мост содержит две группы ПЭ (анодную и катодную), он обеспечивает выпрямление как положительных, так и отрицательных полуволн переменных ДЭДС, в результате чего на выходе

моста в течение одного периода ЭДС формируется знакопостоянное напряжение из десяти равноамплитудых импульсов с последовательным фазовым

⁵ сдвигом и длительностью в 36 эл. град.

Таким образом в устройстве осуществляется формирование выходного напряжения.

При этом устройство упрощается, улучшаются качество преобразования электроэнергии, массогабаритные и стоимостные показатели, что влечет

15 за собой расширение области приме• нения.

Claims

Формула изобретения

' Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий двухфазную систему источников ортогональных ЭДС, которые разделены в каждой фазе на две равные секции и
2д соединены пофазно-последовательно между собой, топологически образуя прямоугольник, причем обе секции первой и второй фаз.имеют один, а вторая секция второй фазы - два отвода, равноудаленные от ее ближайших выводов, которые подключены к выводам переменного тока пятиячейкового вентильного моста, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы, отличаю35 .щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, соотношение секций первой и второй фаз источников ортогональных ЭДС установлено равным соз18° 1, отвод первой

⁴⁰ секции второй фазы выполнен от ее средней точки, каждый отвод второй секции той же фазы выполнен от ее части, составляющей до ближнего* ему вывода этой секции 0,5 - 3Ϊη18°, а

45 отвод в каждой из двух секций первой фазы выполнен на топологическом расстоянии, равном згпЗб⁰, относительно ¹ ее вывода, присоединенного к второй секции второй фазы.

,487139

Фиг.1

(а}ь'₂)5₃

м<ж

&₂θί) &τ4^ / \ 'у^ч(^ъг^а''}

аЧъ^—^а'гь',')

Фиг2