SU1676040A1 - Двухфазный источник напр жени с дес тикратной частотой пульсации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может использоватьс  в качестве вторичного источника питани  дл  преобразовани  электроэнергии двухфазного первичного источника ЭДС с фазовым их сдвигом 120 эл.град. Цель изобретени  - упрощение и расширение области применени . Устройство содержит п ти чейковый вентильный мост 11 из дес ти преобразовательных элементов 1-10, анодна  и катодна  группы которых образуют выходные выводы 12 и 13 дл  подключени  нагрузки 14. К выводам переменного тока моста 11 присоединены секции двухфазного источника преобразуемых ЭДС, разделенных в каждой фазе на две секции. При указанном соединении этих секций и установленных их соотношени х устройство обеспечивает дес тикратную частоту пульсации при малом ее уровне, равном по полному размаху 5% относительно среднего значени  выходного с напр жени . 3 ил.3 Ј

Description

12

аь 120°+ .71б, I , - В-Ю: Аг/т«5%

ON VI СЬ

I

Изобретение относитс  к электротехнике и может использоватьс  в качестве вторичного источника электропитани  дл  преобразовани  электроэнергии двухфазного первичного источника ЭДС с фазовым их сдвигом 120 эл.град.

Цель изобретени  - упрощение и расширение области применени .

На фиг. 1 изображена принципиальна  электрическа  схема устройства, в монтажном виде; на фиг. 2 - то же, при изображении секций ЭДС и их соединений в топологическом, а п ти чейкового вентильного моста Л5 - в блочном виде; на фиг. 3 - дес тилепесткова  диаграмма знакопосто нных импульсов 5д(,м 1,10).

Фиг. 3 иллюстрирует каждым лепестком , показанным пунктиром, форму выходного напр жени  Uo в режиме холостого хода или при идеализированных услови х (без учета потерь). На векторной диаграмме показан также фазовый сдвиг периодически измен ющейс  огибающей этого напр жени , равный по максимуму первого импульса 12 эл.град. относительно максимума преобразуемой ЭДС первой фазы источника.

При этом с целью нагл дности и удобст- ва на фиг. 1 указаны число гпи исходных преобразуемых ЭДС (ти 2), число Y2 их секций (Y2 4), фазовый сдвиг 120° одной из двух ЭДС относительно другой, число Мд 5 диагональных ЭДС (ДЭДС), формирующихс  на входе моста, суммарное числе В преобразовательных элементов (ПЭ) (В 10), число Вп ПЭ, одновременно последовательно обтекаемых током нагрузки в каждом из дес ти контуров, циклически смен ющихс  во времени в течение одного периода преобразуемых ЭДС (Вп 2), значение суммарной амплитуды ЭДС или суммарное число W BHTKOB ВО 3MA(,716), кратность П частоты пульсации выходного напр жени  относительно частоты ЭДС (П - 10), коэффициент Кп пульсации по полному ее размаху относительно среднего значени  V0 напр жени  U0 (Кпх5%).

На фиг. 3 при указаны номера преобразовательных элементов моста Л5, п ро вод  щих ток нагрузки или открытых ес- тественным образом в данном подин- тервале времени, а также приведены обозначени  соответствующей пары выводов секций ЭДС, между которыми в данный момент действует наибольшее значение соответствующей ДЭДС.

Устройство содержит дес ть ПЭ 1-10, собранных попарно последовательно в

п ть вентильных  чеек, соединенных между собой однопол рно параллельно в п ти - чейковый вентильный мост 11. ПЭ пронумерованы в пор дке естественного их

открыти  при выборе условно первого импульса Si в качестве исходного. Причем открытие ПЭ происходит при естественном возникновении положительного значени  пр мого напр жени  на них (плюсом на ано0 де, минусом на катоде), а закрытие ПЭ - при возникновении на них обратного напр жени .

Одни п ть ПЭ, объединенные своими анодами, образуют анодную их группу и

5 обозначены нечетными номерами, а другие п ть ПЭ, объединенные катодами , образуют катодную группу моста и обозначены четными номерами.

Эти объединенные электроды образуют

0 выводы 12 и 13 моста 11 по посто нному току и к ним подключаетс  нагрузка 14. К выводам переменного тока моста, образованным точками соединени  соответствующих пар данной вентильной  чейки,

5 присоединены выводы двухфазного источника 15 преобразуемых переменных ЭДС. Источник на фиг. 1 реализован в виде секций двухфазной вентильной обмотки (ВО) электромагнитного аппарата (ЭМА).

0 Указанные две ЭДС сдвинуты по фазе

на 120 эл.грд. относительно друг друга, и эти

ЭДС или аентильна  обмотка двухфазного

ЭМА содержит в первой и второй фазах по

две секции aixi. 32x2 и biyi. Ь2У2. Причем

5 их начала обозначены буквами х, у,а концы - буквами а, Ь с соответствующими индексами 1 и 2.

Перва  секци  biyi второй фазы снабжена двум  отводами bi , bi1, причем отводы

0 отсчитываютс  по пор дку от конца bi секции- biyi. К первому отводу bi подключена согласно своим началом xi перва  секци  aixi первой фазы. К началу Х2 второй секции той же первой фазы присоединена согласно

5 своим концом втора  секци  Ь2У2 второй фазы. Вывод от начала у2 этой секции, а также выводы от начала yi и конца bi первой секции biyi второй фазы и от конца ai первой секции aixi первой фазы подклю0 чены к соответствующим четырем выводам переменного тока п ти чейкового вентильного моста 11.

Кроме того втора  секци  аах2 первой фазы ceottM выводом от ее конца 32 присо5 единена к второму отводу bi первой секции biyt второй фазы, а выводом от начала ха - к п тому выводу переменного тока моста 11.

При этом перва  и втора  секции aixi и 32X2, biyi и Ь2У2 первой и второй фаз, а

также три части bibi , bi bl , b i yi первой секции biyi второй фазы, разделенные первым и вторым отводами bi и bi (при отсчете этих частей от конца bi данной секции biyi). могут быть установлены в соотношени х atxi:a2X2:biyi:p2y2:bibi :bS b i:b iyi 0,419469:0,678716:1:0,618034: 0,290266:0,240076:0,469659 ъ 0,4195: О, 67 87:1:0,618:0,29.0.24:0,47 отН ОСИТеЛ ЬНО аМПЛИТуДЫ Uao ВЫХОДНОГО

напр жени  Uo в режиме холостого хода (XX).

В обычно требующихс  на практике действующих значени х напр жени  на секци х и их част х в дол х приводимого в техническом задании среднего значени  Vo напр жени  U0 на нагрузке вышеуказанные данные соответствуют следующим:

0,30155:0,48791:0,71887:0.208660,17257 :0,33764.

Устройство работает следующим образом .

Как следует из фиг. 2, на подход щих к мосту лини х формируетс  п ть диаго- нальных ЭДС (ДЭДС). При указанных соотношени х секций и их частей эти ДЭДС образуют в фазовой плоскости правильную п тиугольную звезду, показанную пунктирными лини ми.

Обе полуволны таких п ти ДЭДС выпр мл ютс  с помощью моста 11, что как и в любой мостосой структуре приводит к удвоению числа импульсов напр жени  (тока) на выходе моста относительно числа преоб- разуемых ДЭДС.

В результате на нагрузке 14 формируетс  (фиг. 3) знакопосто нное напр жение Uo, переменна  составл юща  которого пульсирует с частотой в дес ть раз больше частоты преобразуемых ЭДС (П 10) при сравнительно небольшом уровне пульсации (К„- 5%).

Причем такой важный эффект достигнут при наличии лишь двух исходных ЭДС (лишь двух фаз первичного источника питани ), а частотна  кратность пульсации обеспечена некратной трем несмотр  на преобразование ЭДС с фазовым сдвигом 120 эл.град., свойственных трехфазной системе.

Возможно дополнительное повышение частоты пульсации и снижение ее уровн  благодар  фазовому сдвигу (фиг. 3) первого импульса Si, равному 12 эл.град., относительно ЭДС первой фазы.

Такой сдвиг отличаетс  от симметричного сдвига на 18 эл.град. в других аналогичных реализаци х источников посто нного напр жени  с той же дес тикратной частотой пульсации.

По сравнению с известным в данном устройстве при том же числе исходных преобразуемых ЭДС (ти 2) и том же числе Вп 2 уменьшено в 1,2 раза суммарное число ПЭ, число вентильных  чеек моста, число присоединенных к мосту линий, его выводов переменного тока и выводов источника ЭДС (секций ВО ЭМА), снижено в 1,162 раза суммарное число витков ВО или суммарна  амплитуда ЭДС, изменено протекание электромагнитных процессов, обеспечен новый спектральный состав гармонических составл ющих напр жени  нагрузки и потребл емого тока без введени  спектропреобразова- телей при одновременно высоком качестве преобразовани  электроэнергии и сохранении возможности использовани  устройства в качестве сравнительно эффективного средневольтного ВИП.

Возможна реализаци  устройства и в качестве инвертора, обеспечивающего преобразование энергии источника посто нного тока в два переменных напр жени  с фазовым сдвигом 120 эл.град., при еозмож- ности получени  трехфазного переменного напр жени . При этом в случае выполнени  устройства управл емым возможен простой алгоритм управлени  преобразовательными элементами, вытекающий из той же фиг, 3. Как видно из приведенной на лепестковой диаграмме нумерации участвующих в работе ПЭ сигналы управлени  от вводимой системы управлени , ч том числе микропроцессорной, достаточно подавать лишь на один из дес ти ПЭ в каждом контуре токопрохожденм  (при формировании очередного выходного импульса), причем при прин той на фиг 1 нумерации - на ПЭ 1,29,10.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Двухфазный источник напр жени  с дес тикратной частотой пульсации, содержащий двухфазный источник переменных ЭДС, одна из которых сдвинута по фазе относительно другой на 120 зл.град., а кажда  фаза разделена на две секции, причем перва  секци  второй фазь: снабжена двум  отводами, к первому из них при пор дковом отсчете отводов от конца секции подключена согласно своим началом перва  секци  первой фазы, к началу второй секции той же фазы присоединена согласно концам втора  секци  второй фазы, при этом ее начало, а также начало и конец первой секции второй фазы и конец первой секции первой фазы подключены к четырем из п ти вы водам переменного тока п ти чейкового вентильного моста, выводы посто нного тока которого образуют выходные выводы, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и расширени  области применени , втора  секци  первой фазы своим концом присоединена к второму отводу первой секции второй фазы, а

   началом - к п тому выводу переменного тока указанного моста, причем перва  и втора  секции первой и второй фаз, а также три части первой секции второй фазы, разделенные первым и вторым ее отводами, при отсчете частей от конца секции установлены в соотношени х 0.4195:0.6787:1:0.618:0.29:0,24:0.4697.

   15

   „ (У Wfa,

   + 9,10) S9 J

   Фиг.2

   ,

   Sf(atX2;f.2)

   $2(У2 I ZZ)

   з

   (bfV2; 6 ( M)

   Stt(bfyf;

   (y2at) L ч (x2at;7,6)$6 $5(х2у1}5гб)

   Риг.З