SU1709479A1 - Преобразователь однофазного переменного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качествевторичного источника электропитани . Цель изобретени  - улучшение формы потребл емого тока. Преобразователь однофазного переменного напр жени  -в. посто нное состоит из трансформатор^ первична  обмотка 2 которого подключена к однофазному источнику переменного то^ ка, а вторична  обмотка 3 выполнена с симметричными относительно среднёгр вывода ' 4 отводами 7 и 8. Крайние выводы 5 и 6 вторичной обмотки 3 и ее отводы через OQ-. новные 15 и 16, вспомогательные 17 и 18 и дополнительный 19 диоды соединенЬ1 с соответствующими выводами общей обмотки : дроссел  9. При этом отводы 10,12 и 12,13 дроссел  9 образуют первую и вторую ос-, новные обмотки, а отводы 13 и 11 - дополнительную обмотку дроссел  9. Указанное выполнение устройства позвол ет формировать плавную кривую потребл емого тока, близкую к. синусоиде, с заранее заданными искажени ми за счет возможности переключени  чисел витков в обмотках дроссел . 1 з.п.ф-лы, 5 ил.слс"МI:3

Description

Изобретение относитсй к электрртехнике и может найти применение в схемах выпр мл1еии  переменного напр жени , в частности, дл  вторичных источников питани .5

ЦелыЬ изобретени   вл етс  улучшение формы потребл емого тока.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого преобразовател  с вспомогательной обмоткой; на фиг.2 - то же, с дополнитель; 10 ной обмоткой (в общем случае N 1, где М количество дополнительных обмоток); на фиг.З и 4 - временные диаграммы токов в предлагаемом преобразователе; на фиг.5осциллограмма потребл емого тока в маке- 15 те преобразовател .

Преобразователь однофазного переменного напр жени  в посто нное (фиг.1) содержит трансформатор 1с первичной обмоткой 2 дл  подключени  к источнику вы- 20 пр мл емого напр жени  и вторичной обмоткой 3 с отводом 4 от середины ее витков , крайними выводами 5 и 6 и симметричными отводами 7 и 8, дроссель 9, обмотка которого снабжена выводами 10 - 13, при- 25 чем выводы 10, 12 и 12, 13 образуют соответственно первую и вторую основные обмотки, а выводы 13 и 11 - вспомогательну .ю обмотку, конденсатор 14, включенный между первым выводом 10. ( вл ющимс  30 первым выходным выводом преобразовател ) первой основной обмотки дроссел  9 и отводом 4 ( вл ющимс  вторым выходным выводом) вторичной обмотки 3 трансформатора , основные встречно включенные дио- 35 ды 15 и 16, включенные между крайними выводами 5 и 6 вторичной oбмotки Зтрансформатора1 и общим выводом 12 основных обмоток дроссел  9, и вспомогательные диоды 17 и 18, включенные между симметрич- 40 ными отводами 7 и 8 вторичной обмотки 3 и выводом 13 обмотки дроссел  9. Отвод 4 обмотки 3 через дополнительнь1й диод 19 соединен со свободным выводом 11 общей обмотки дроссел  9. Выходом устройства 45  вл ютс  клеммы конденсатора 14, к которым подключаетс  нагрузка (RH на фиг.1). В общем случае диод 19 и соединенна  с ним вспомогательна  обмотка могут отсутствовать (как показано, например, на фиг.2, где 50 обмотка с числом витков Wi)  вл етс  дополнительной обмоткой).

Принцип работы предлагаемого преобразовател  Основан на посто нстве величины намагничивающей силы в дросселе (F 55 ) за врем , равное полупериоду выпр мл емого напр жени . Поэтому при переключении (с помощью диодов) числа витков в общей обмотке дроссел  происходит изменение величины тока 0). поскольку значение F не измен етс  за полупериод выпр  мл ёмого напр жени .

Преобразователь однофазного:переменного напр жени  в посто нное работает следующим образом.

При отсутствии напр жени  на входе преобразовател  (выпр мител ), т.е. когда мгновенное значение (Ui Umslo fot) входного напр жени  равно нулю, все диоды (кроме диода 19) закрыты, т.е. наход тс  под обратным напр жением, равным напр жению на выходе (на RH).

По мере увеличени  мгновенного значени  Ui Umsin (У t до величины, когда напр жениемежду отводами 4-7 (или 4 - 8) вторичной обмотки становитс  больше напр жени  на выводах 11 - 13 вспомогательной обмотки дроссел , диод 17 (или 18) открываетс , а диод 19 закрываетс . Ток в обмотке дроссел , протекавший ранее через всю обмотку дроссел  с числом витKoeWi W,+W2+W3, где Wi, W2, W3-4MC/ia витков обмоток, образующих общую обмотку дроссел , с этого момента протекает чет рез часть о бмотки (между выводами ) С меньшим числом витков Wii W2+Wa. При этом амплитуда тока в дросселе увеличиваетс  с 1| до hi (фиг.З) и этот ток трансформируетс  в первичную обмотку трансформатора 1. Лмплитуда тока в этот момент (фиг.4) равна:

121 III,

где m - число витков первичной обмотки 2 трансформатора ;

П2- число витков между отводами 4 - 7 ( или 4-8) вторичной обмотки 3 трансформатора 1.,

При дальнейшем увеличении мгновенного значени  выпр мл емого напр жени , когда напр жение между отводами 5- 7(или 6 8) обмотки 3 (фиг.1) становитс  больше напр жени  между выводами 12 -13 второй обмотки дроссел  9,диод 15 (или 16) открываетс , а диод 17 (или 18) закрываетс . Ток в дросселе в этом случае протекает через первую основную обмотку дроссел  с меньшим числом витков (WG). С этого момента амплитуда тока в дросселе становитс  равной liji (фиг.З), а амплитуда тока в первичной обмотке трансформатора (фиг.4)

П2 + ПЗ , 131 .- 1||1..

П1

Claims (1)

1. Така  величина тока существует в схеме до тех пор, пока Мгновенное значение выпр мл емогонапр жени , уменьша сь (с увеличением значени  ол л:/2); не станет на отводах 5 -.7 или 6-8 трансформатора 1 меньше напр жени  на выводах 13 - 12 второй основной обмотки дроссел  (с числом витком W2),,после этого диод 15 или 1&3.8крываетс  и тОк протекает через открывшийс  диод 17 или 18 и часть обмотки (между выводами 13 - 10) дроссел  9 (с числом витком Wii W2 + Wa). Величина тока в дросселе 9 и трансформаторе 1 соответственно уменьшаютс  до величин in и l2i. При дальнейшем уменьшении мгновенного значени  напр жени  Ui происходит выключение диода 17 или 18 и включение диода 19. С этого момента времени ток в дросселе протекает по полной обмотке с числом витков Wi Wi н- W2 + VVa, а его величина Становитс  равной h. Ток в обмотках транс .форматора исчезает и в его кривой по вл етс  нулева  ступень. При отсутствии диода 19 (фиг.2) крива  тока нулевую ступень не имеет. Таким образом, форма потребл емого тока приближаетс  к синусоиде, причем чем больше сделано выводов в обмотке дроссел  и отводов во вторичной обмотке трансформатора (с соответствующим увеличением числа диодов), тем больше образуетс  ступеней в кривой потребл емого тока. В схеме, приведенной на фиг.1, число ступеней (дл  упрощени  описёни ) выбрано равным п ти, за полуперйрд выпр мл емого напр жени , причём использован .оптимальный способ построени  ступенча той кривой с неразномерным шагом квантовани . Поэтому переключение чисел витков производитс  при значении on, равном 14, 45,4°; 134,6° ,и 165,6°. В этом случае отношение 131 sin 67,6° gg 21 Sin 29,9° а соотношение витков вторичной обмотки трансформатора (п) и обмОтки дроссел  (W) выбрано следующим:i .66: Wi -Ь W2 4- Ws W3 W2+W3 1.02. При ЭТОМ 21 (W2 + W3) - 131 W3 П2 +ПЗ || (Wi + W2 + W3) hi (W2 + W3) liiiWg F. Разложение в р д Фурье кривой потребл емого тока показывает, что наиболее низкие гармоники 3,5 и 7 имеют амплитуду не более 4%, а наибольшую амплитуду имеют 11 и 13 гармоники (до 10%). При Этом коэффициент гармоник в кривой тока составл ет 15%. В предлагаемой схеме фреобразовател  за счет лереключени  чисел витков в обмотках дроссел  выходное напр жение увеличиваетс  на 12% по сравнению « выходным напр жением стандартного LCфильтра .Таким образом, в предлагаемом преобразователе формируетс  более плавна  крива  потребл емого тока, чем в известных , котора  (за счет увеличени  числа отводов в обиотках и диодов) может 6Mtb приб г1ижена к синусоиде с заранее здданны 4и искажени ми. Так, при увеличении выводов в обмотке дроссел  на 1, и отводов (и диодов) вторичной обмотки на 2 (симметричных относительно средней точки) коэффициент гармоник уменьшаетс  до 11,4%, а амплитуды гармоник 3,5,7,9 и 11 не превышают 2%. Амплитуды 15 и 17 гармоник (которые имеют наибольшие из высших амплитуды) не превышают 7% и т.д По предлагаемой схеме (фиг.1) был собран макет преобразовател . При напр жении питани  40В Частоты 1000 Гц выходное напр жение было выбрано 50 В. Выпр митель работал на нагрузку RH 49 Ом. Он был собран на трансформаторе ОЛ40/64-32 с обмотками: щ 70 витков, пг 84 витка, витка и дросселе ШЛ25х32 собмотками Wi - 140 витков, W2 128 витков, W3 160 витков С использованием диодов 2Д213А. Осциллограмма потребл емого тока приведена на фиг.5. При зтом/эффекTviBHoe значение потребл емого тока равн лось 1,38 А. Формула изобретен 1. Преобразователь однофазного пере 4eннoгo напр жени  в посто нное, содержащий трансформатор, первична  обмотка которого соединена с входными выводами дл  подключени  источника питающего напр жени , а крайние выводы дл  его вторичной обмотки, выполненной с отводом от середины ее витков, соединены между собой через два встречно включенных основных диода, два вспомогательных и один дополнительный диоды, включенные в том же направлении, что и основные диоды, дроссель с двум  основными обмотками, один из выводов первой обмотки которого соединен с первым выхОдйым выводом дл  подключени  нагрузки и выводом первой обкладки конденсатора, вывод второй обкладки-которого соединен с указанным отводом вторичной обмотки трансформатора, образующим второй выходной вывод, о т л ича ющийс тем, что,сцельюулучшени  формы потребл емого тока, в него дополнительно введены 2N вспомогательных диодов , дроссель снабжен N дополнительными обмотками, вклю|)енными совместно с основными обмотками последовательно-согласно , образу  обмотку с соответствующими выводами, а вторична  обмотка трансформатора Снабжена симметричными относительно указанного отвода дополнительными 2(N + 1) отводами, при этом обща  точка соединени  основных диодов подключена к общему выводу основных обмоток дроссел , а упом нуть{е

   , W

   симметричные отводы вторичной обмотки трансформатора через вспомогательные диоды подключены к соответствующим выводам общей обмотки дроссел .

   2, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что дроссел ь снабжен вспомогательной обмоткой) включенной последовательно-согласно с N-й дополнительной обмоткой; свободный конец которой через

   дополнительный диод подсоединен к указанному отводу от середины витков вторичной обмотки трансформатора.