SU832676A1

SU832676A1 - Rectifier with triple voltage

Info

Publication number: SU832676A1
Application number: SU792790995A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Щербинин; Борис Антонович Багинский; Михаил Михайлович Штейн
Original assignee: Тольяттинский политехнический институт
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1981-05-23

Description

(54) ВЫПРЯМИТЕЛЬ С УТРОЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ(54) STRAINER WITH DROP CURRENT

Изобретение относитс к электротех нике, а более конкретно к выпр мител м переменного тока с умножением напр жени , и может использоватьс в бестрансформаторных источниках питани с повышенным выходным напр жением . Известны выпр мители с умножением напр жени , примен емые дл питани маломощных нагрузок, содержащие вентили и.конденсаторы. В течение части полупериода переменного напр жени конденсаторы зар жаютс , подключа сь через вентили параллельно входным зажимам выпр мител . При изменении п л рности входного напр жени происхо дит разр д конденсаторов. При этом они включаютс последовательно между соОой и входным напр жением,обеспечива на нагрузке повышенное напр жение fl и Г2}. Однако сравнительно небольша дли тельность прохождени токов зар да и разр да, различие«их по величине и форме привод т к низкому коэффиад ент мощности выпр мителей с умножением напр жени . Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс уст ройство утроени напр жени , выполненное по мостовой схеме, в двух противоположных плечах которой включены конденсаторы, а в двух другихвентили . Одна из диагоналей моста образует входные зажиг-и, а друга через дополнительный в.ентиль, включенный согласно и последовательно с одним из вентилей моста, подключена к конденсатору, соединенному с выходными зажимами. В течение одного полупериода конденсаторы моста зар жаютс одновременно от входного напр жени . Во второй полупериод они, включа сь .последовательно с .входным напр жением, разр жаютс , поддержива на .выходном конденсаторе и нагрузке утроенное посто нное напр жение ГзЗНедостатком известного умножител вл етс низкий коэффициент мощности . Цель изобретени - увеличение коэффициента мс цности выпр мител с утроением напр жени . Поставленна цель достигаетс тем, что преобразователь, состо щий из вентильно-конденсаторных мостов, выходные диагонали которых через дополнительные вентили, включенные согласно и последовательно с вентил миThe invention relates to electrical engineering, and more specifically to alternating current rectifiers with voltage multiplication, and can be used in transformerless power sources with increased output voltage. Voltage multiplier rectifiers are known that are used to power low-power loads that contain valves and capacitors. During part of the alternating voltage half-cycle, capacitors are charged by connecting via rectifiers parallel to the rectifier input terminals. When the input voltage is changed, the capacitors are discharged. In this case, they are connected in series between the coA and the input voltage, providing an increased voltage fl and Г2 on the load}. However, the duration of the passage of charge and discharge currents is relatively short, the difference in their size and shape leads to a low power factor of rectifiers with voltage multiplication. The closest to the invention according to the technical essence is the device of tripling of the voltage, made by the bridge circuit, in the two opposite arms of which the capacitors are turned on, and in the other two arms, the fans are connected. One of the bridge diagonals forms the input igniters, and the other is connected through an additional valve connected in series with one of the bridge gates and connected to a capacitor connected to the output terminals. During one half cycle, the bridge capacitors are simultaneously charged from the input voltage. In the second half-period, they, including successively with the input voltage, are discharged, maintaining three times the constant voltage Hz3 on the output capacitor and load. The disadvantage of the known multiplier is the low power factor. The purpose of the invention is to increase the value of the rectifier value ms with the tripling of voltage. The goal is achieved by the fact that the converter consists of valve-capacitor bridges, the output diagonals of which are through additional valves connected in accordance with and in series with the valves

МОСТОВ, подключены к крнденсатору, соединенному с выходными выводами, содержит три моста, включенные треугольуиком относительно входных выводов в трехфазную сеть, а между вентил ми , сто щими в соседних плечах, включены обмотки, расположенные на Общем магнитопроводе и соединенные соглано, средние точки которых и точки соединени конденсаторов в соседних плечах образуют входные выводы мостов.BRIDGES, connected to the detector connected to the output pins, contains three bridges connected with a triangle with respect to the input pins to the three-phase network, and windings located on the common magnetic conductor and connected together according to the vents in the adjacent arms and The connecting points of the capacitors in the adjacent arms form the input pins of the bridges.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема выпр мител с утроением напр ж ени ; на фиг. 2 - диаграммы фазных (а) и линейных (б) напр жений , токов зар да (в) и разр да (г) конденсаторов мостов и результирующего тока (д).FIG. 1 shows a schematic diagram of a rectifier with a tripling of the voltage; in fig. 2 - diagrams of phase (a) and linear (b) voltages, charge currents (c) and discharge (d) of bridge capacitors and the resulting current (e).

Выпр митель содержит три вентильно-конденсаторных моста. Одна ветвь первого моста состоит из вентилей 1 и 2, которые включены согласно в соседних плечах и соедин ютс между собой через обмотку сглаживающего дроссел 3. Друга ветвь образуетс последовательно включенными конденсаторами 4 и 5. Точки соединени вентилей и конденсаторов вл ютс выходной диагональю мостов, а средн точка обмотки,3 и точка соединени конденсаторов 4 и 5 - входными зажимами моста. Второй и третий мосты выполнены аналогично и содержат, соответ«твеино , вентили 6, 7 и 8, 9, конденсаторы 10, 11 и 12, 13 и обмотки сглаживающего дроссел 14 и 15. Обмотки 3, 14 и 15 расположены на общем магнитопроводе и включены согласно .The rectifier contains three valve-capacitor bridges. One branch of the first bridge consists of valves 1 and 2, which are connected according to the adjacent arms and are interconnected through the winding of smoothing throttles 3. Another branch is formed by series-connected capacitors 4 and 5. The connecting points of the valves and capacitors are the output diagonal of the bridges, and the middle point of the winding, 3 and the connection point of the capacitors 4 and 5 are the input terminals of the bridge. The second and third bridges are made similarly and contain, respectively, “tweins, valves 6, 7 and 8, 9, capacitors 10, 11 and 12, 13 and the windings of the smoothing throttle 14 and 15. Winding 3, 14 and 15 are located on a common magnetic core and are included according to.

Ток, проход щий по обмоткам 3, 14 и 15, создает в магнитопроводе дроссел магнитный поток одного направлени . Входные зажимы мостов подключаютс по схеме треугольника в трехфазную сеть.. Выходные диагонали мостов через дополнительные вентили катодной группы 16-18 и анодной группы 19-21, включенные согласно с вентил ми мостов, соединены с общим конденсатором 22, параллельно которому подключаетс нагрузка 23.The current passing through the windings 3, 14 and 15 creates a throttle magnetic flux in one direction in the magnetic circuit. The input terminals of the bridges are connected as a triangle to a three-phase network. The output diagonal of the bridges are connected via an additional cathode group 16-18 and anode group 19-21, connected according to the bridge bridges, connected to a common capacitor 22, in parallel with which the load 23 is connected.

Выпр митель работает следующим образом .The rectifier works as follows.

Можно считать, что ток в процессе зар да и разр да конденсаторов не измен етс во времени. Переход зар дного тока с одной обмотки дроссел на другую/ а также переход разр дного тока с одного дополнительного вентил на другой происходит мгновенно .It can be considered that the current in the process of charging and discharging capacitors does not vary with time. The transition of the charge current from one winding of the choke to the other / as well as the transfer of the discharge current from one additional valve to another occurs instantaneously.

Зар дный ток конденсатора проход1 т одну шестую часть периода, когда линейное напр жение, подводимое к входньм зажимам соответствугацего моста, имеет по модулю наибольшую величину по сравнению с напр жени ми на входа других мостов. В течение остального The capacitor charge current passes through one sixth of the period when the line voltage supplied to the input terminals of the corresponding bridge is the largest by modulus compared to the input voltage of the other bridges. During the rest

времени вентиль, сто щий в цепи зар да конденсатора, закрыт под действием результирующего напр жени на конденсаторе, обмотке дроссел и линейного Напр жени сети.The valve in the charge circuit of the capacitor is closed by the effect of the resulting voltage on the capacitor, the winding of the choke and the linear voltage of the network.

Ток разр да конденсаторов мостов проходит в течение одной трети перио|да .Дополнительные вентили анодной группы 19-21 поочередно включаютс в моменты времени, когда соответствующее фазное напр жение, подводимое в точку соединени конденсаторов мостов, наиболее отрицательно. При этом разр жаетс конденсатор, соединенный с катодом открытого вентил . Дополнительные вентили катодной группы 16-18 поочередно включаютс в моменты времени, когда фазное напр жение , подводимое к ним соответственно через конденсаторы 4, 10 и 12, наиболее положительно. Ток разр да проходит в этом случае через конденсатор , соединенный с анодом открытого вентил . Конденсаторы мостов зар жаютс до напр жени , пропорционального линейному напр жению сети. Их разр д происходит по цепи, образуемой последовательным включением линейного напр жени сети и двух конденсаторов , расположенных в различных мостах . На конденсаторе 22 и нагрузке 23 формируетс напр жение, пропорциональное yтpoeннo ty линейному напр жению сети.The discharge current of the bridge capacitors runs for one-third of the period. The additional valves of the anode group 19-21 alternately turn on at times when the corresponding phase voltage applied to the junction point of the bridge capacitors is most negative. This discharges a capacitor connected to the cathode of the open valve. The additional valves of the cathode group 16-18 are alternately turned on at the times when the phase voltage supplied to them, respectively, through the capacitors 4, 10 and 12, is most positive. In this case, the discharge current passes through a capacitor connected to the anode of the open valve. Bridge capacitors are charged to a voltage proportional to the linear voltage of the network. Their discharge occurs along a circuit formed by the series connection of a linear voltage network and two capacitors located in different bridges. On the capacitor 22 and on the load 23, a voltage is formed that is proportional to the magnitude of the linear voltage of the network.

Так,.дл фазы А в моменты времени, соответству1эщие наибольшей по модулю величине линейного напр жени проход т токи i м 15 и зар жаютс конденсаторы 4 и 5 (фиг. 26, в). После того, как напр жение 1) д превысит по модулю напр жение U АС, начинают проходить токи ц . и образуют положительную, а токи цд , и i - отрицательную полуволны зар дного тока, перва гармоника которого совпадает по фазе с напр жением ид. Ток разр да фазы А состоит из токов иThus, for phase A, at times of time corresponding to the largest in magnitude of the linear voltage, currents i m 15 pass and capacitors 4 and 5 are charged (Fig. 26, c). After the voltage 1) d exceeds the voltage U AC in magnitude, currents c begin to pass. and form a positive, and the currents CD, and i - negative half-waves of the charging current, the first harmonic of which coincides in phase with the voltage id. The discharge current of phase A consists of currents and

11eleven

конденсаторов 10 и 11. При положительной полуволне фазного нгтр жени Уд работает вентиль 17 и разр жаетс конденсатор 10, при отрицательной включаетс вентиль 20 и разр жаетс конденсатор 11 (фиг. 2а, г).capacitors 10 and 11. With a positive half-wave of the phase bridge, Ud operates valve 17 and discharges capacitor 10, with negative valve 20 turns on and discharges capacitor 11 (Fig. 2a, d).

В течение времени, когда lUBAl- разр д конденсатора 10 происходит по цепи вентиль 21--конденсатор 13 - источник напр жени UBA конденсатор 10 - вентиль 17. При (ИлсDuring the time when lUBAl-discharge of the capacitor 10 occurs along the circuit valve 21 - capacitor 13 - voltage source UBA, capacitor 10 - valve 17. When (ICs

lUgftl разр д продолжа;етс по цепи вентиль 19 - конденсатор 5 - источник напр жени - конденсатор 10вентиль 17. В обоих случа х к конденсатору 22 и нагрузке 23 прикладываетс утроенное напр жение на конденЬаторе моста. Аналогичные процессы происход т при разр де конденсатора 11.lUgftl discharge continues; valve 19 is circulated — capacitor 5 — voltage source — capacitor 10 fan 17. In both cases, tripled voltage is applied to capacitor 22 and load 23 on the bridge capacitor. Similar processes occur when the discharge of the capacitor 11.

Claims

The inclusion of valves in the adjacent shoulders of the bridges allows to obtain a symmetrical form of the charging current in the phase. With respect to the phase voltage. The introduction of the magnetized windings of the smoothing throttle provides a rectangular current with a duration of one third of the period. As a result, the first harmonic d of the resulting current of phase d, which is defined as the sum of the charging and discharging currents, has a zero shear angle relative to the phase voltage (Fig. 2e). The power factor of the rectifier in this case increases and reaches the value that the most perfect rectifiers in this regard have. .: The use of three valve-capacitor bridges with the inclusion of valves in adjacent plechi of the magnetically connected windings of the smoothing throttle favorably distinguishes the proposed rectifier with triple the voltage of the well-known significant increase in power factor. an increased output voltage at medium and high load power, which results in a drastic reduction in the weight and overall dimensions of the device as a whole. Thus, for secondary power sources with an output voltage of 1300–1500 V at a load power of about 20 kW, the application of the proposed rectifier reduces the weight from 200–250 kg to 50–60 kg. The power factor of the rectifier is 0.9-0.95 (0.4-0.6 of the known.). The claims of the rectifier with trebling voltage, consisting of a valve-capacitor capacitance, vykhrdnye diagonals through additional valves connected in accordance with and in series with the valves of the bridges, connected to the capacitor connected to the output pins, o tl and h iq and with the fact that, in order to increase the power factor, it contains three bridges connected by a triangle with respect to the input terminals to the three-phase network, and the valve. Wires located in adjacent shoulders include windings located on a common magnetic core and connected according to, the middle points of which and the connection points of the inverter in the adjacent shoulders form the input pins of the bridges. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 560307, cl. H 02 M 7/10, 1976.

2. USSR author's certificate number 615576, cl. H 02 M 7/10, 1977.

3. USSR author's certificate number 408436, cl. H 02 M 7/10, 1971.

FIG. 2