Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГ НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий положительный и отрицательный выходные выводы, три входные вывода для подключения трехфазного источника переменного тока два диодно-конденсатррных трехполюсника, к дый из которых состоит из двух соединенны последовательно-согласно диодов, к точке сое динения которых одной обкладкой подключе дозирующий конденсатор, катодные вьшоды диодов трехполюсников подключены к положительному выходному выводу, а вторые обкладки дозирующих конденсаторов этих трехполюсииков подключены к первому и второ му входным выводам соответственно, отличающийся тем, что, с целью улучшения удельных знертетических показателей путем бестраисформаторного повышения выходного напряження, он дополнительно снабжен четвертым входным выводом, соединенным с нейтралью источника, двумя вольтодобавочными конденсаторами я четырьмя диодами , соединенными по мостовой схеме, входная диагональ моста подключена к первому и второму входным выводам, третий входной вывод устройства через первый вольтодобавочный конденсатор, а отрицательный выходной вывод непосредственно подключен к анодному выводу мостовой схемы, четвертый входной вывод череэ второй вольтодобавофый конденсатор и анодные выводы диодов грехполюсников соединены с катодным, выводом указанной БЮСТОВОЙ схемы, при этом емкость вольтодобавочных конденсаторов по крайней мере на порядак больше емкости дозирующих конденсаторов трехполюсников.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflVSËÈH

„80„„19565

8 50 Н 02 М 710 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 1

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСЬДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3399528/24-07 (22) 23.02.82 (46) 23.05.83. Бюл. У 19 (72) В. К. Быстров и А. Г. Николаев (53) 621.314.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 506103, кл. Н 02 М 7/19, 1976.

2. ИльиискийН.Ф. и др. Сравнение вариантов исполнения источников тока для злектропривода. — Сб. "Современные задачи преобразовательной техники", Казань, 1975, ч. II, с. 259, рис. 7.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Ж 2691080/24 — 07, кл. Н 02 М 7/10, 1978. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий положительный и отрицательный выходные выводы, трн входные вывода для подключения трехфазного источника переменного тока, два диодно-конденсаторных трехполюсника, каждый из которых состоит из двух соединенных . последовательно-согласно диодов, к точке соединения которых одной обкладкой подключен . дозирующий конденсатор, катодные выводы диодов трехполюсников подключены к положительному выходному выводу, а вторые обкладки дозирукпцих конденсаторов этих трехполюсников подключены к первому и второму входным выводам соответственно, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей путем бестрансформаторного повышения вы: ходного напряжения, ои дополнительно снабжен четвертым входным выводом, соединеннь.м с нейтралью источника, двумя вольтодобавочными конденсаторами и четырьмя диодами, соединенными по мостовой схеме, входная диагональ моста подключена к первому и второму входным выводам, третий входной вывод устройства через первый вольтодобавочный конденсатор, а отрипательиый выходной вывод непосредственно подключен к анодному выводу мостовой схемы, четвертый входной вывод через второй вольтодобавочный конденсатор и анодные выводы диодов грехполюсников соединены с катодным. выводом укззанной мостовой схемы, при этом емкость вольтодобавочных конденсаторов по крайней мере на порядок больше емкости доэирующих конденсаторов трехполюсииков.

1019565

Изобретение относится к устройствам для преобразования переменного тока в постоянный с одновременным увеличением его выход5 ного напряжения и может быть использовано для питания различных нагрузок постоянного тока, потребляющих практически неизменную мощность. .Известно устройство для питания нагрузки выпрямленным током с вентильно-кондснса торными плечами выпрямителя и удвоением напряжения, которое позволяет уменьшить коэффициент пульсаций тока и увеличить его частоту (1) .

Однако это устройство обладает сравнительно низким коэффициентом умножения, определяемым как отношение напряжения по нагрузке к амплитудному значению напряжения источника, а наличие бальшого .числа вентилей и конденсаторов приводит к неоправданно за20 вышенным потерям электрической энергии на их омическом сопротивлении, что неизбежно влечет за собой уменьшение коэффициента полезного действия устроиства, его большую массу и габариты.

Известно также устройство, отличающееся более JlpocToH схемой и малым количеством диодов и конденсаторов 12).

Недостатком этого устройства -является низкое значение выходного напряжения, величина З0 которого не превосходит линейного значения ! амплитуды напряжения трехфазного источника переменного тока, а выходная вольтамперная характеристика имеет линейно падающий характер. Кроме того, токоограничивающие конденсаторы в йем используются только как реактивные ограничители гока..

11аиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для питания нагрузки, содержащее положительный н 40 отрицательный выходные выводы для соединения с нагрузкой, три входные вывода для

1 подключения трехфазного источника переменного тока, два диодно-конденсаторных трехполюсника, каждый из которых состоит иэ двух 45 соединенных последовательно-согласно диодов, к точке соединения которых одной обкладкой подключен дозирующий конденсатор, катодные выводы диодов трехполюсннков подключены к положительному выходному выводу, а вторые обкладки доэирующих конденсаторов этих трехполюсников подключены к первому и второму входным выводам соответственно (3).

Такое схемное решение позволяет увеличить напряжение на выходе устройства на 57% по сравнению с известным устройством и получить на выходе устройства напряжение, максимальная величина которого в 5,46 раза больше амплитудного значения фазного напряжения источника.

Электрическая схема преобразователя пред- ставлена на чертеже.

Однако это устройство имеет невысокое значение выходного напряжения, не превосходящее 55

3,46 амплитуды фазного напряжения источника питания. Для большего повышения напряжения необходимо вводить, например, трансформатор, который увеличивает массу устройства, что нежелательно.

Белью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей путем бестрансформаторного повышения выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий положительный и отрицательный выходные выводы, три входные вывода для подключения трехфазного источника переменного тока, два диодно конденсаторных трехполюсника, каждый иэ которых состоит из двух соединенных последовательносогласно диодов, к точке соединения которых одной обкладкой подключен дозирующий конденсатор, катодные выводы диодов трехполюсников подключены к положительному выходному выводу, а вторые обкладки дозирующих конденсаторов этих трехполюсников подключе. ны к первому и второму входным выводам соответственно, дополнительно снабжен четвертым входным выводом, соединенным с нейтралью источника, . двумя вольтодобавочными конденсаторами и четырьмя диодами, соединенными по мостовой схеме, входная диагональ моста подключена к первому и второму входным выводам, третий входной вывод устройства через первый вольтодобавочный конденсатор, а отрицательный. выходной вывод непосредственно подключены к анодному выводу мостовой схемы, четвертый входной вывод через второй вольтодобавочный конденсатор и анодные выводы диодов трекполюсников с0едннены с катодным выводом указанной мосто- вой схемы, при этом емкость вольтодобавочных конденсаторов по крайней мере на порядок больше емкости дозирующих конденсаторов трехполюсников.

Устройство содержит четыре входных вывода (фазы) 1-4 для подключения трехфазного источника переменного тока, обмотки которого соединены по схеме электрической звезды с выведенной нейтралью, два диодно-конденсагорных трехполюсника, содержащих дозирующие конденсаторы 5 и 6, последовательно-согласно соединенные диоды 7, 8 и 9, 10, диодно-мостовую схему, выполненную на диодах

11-14, два вольтодобавочных конденсатора 15 и 16, положительный 17 и отрицательный 18 выходные выводы. заряд вольтодобавочного конденсатора 16 через диод 13 до амплитудного значения линейного напряжения фаз 2 г 3. Заряд происходит по цепи входной вывод 2 — вольтодобавочный конденсатор 16 — диод 13 — входной вывод 3. Второй зарядный импульс к конденсатору 16 прикладь|вается через 120 эл. град; от начала отсчета и продолжается 90 эл: град, т.е. заканчивается через 210 эл. град. от начала отсчета. Доэаряд конденсатора 16 происходит по цепи .входной вывод 2 — вольтодобавочный конденсатор 16 — диод 14 — входной вывод. 1. Через 150 эл. град. от начала отсчета, когда начинает расти по абсогютной величине напряжения вывода (причем потенциал вывода становится более отрицательным, чем потенциал вывода 4), напряжение этой фазы суммируется с напряжением вольтодобввочного конденсатора 15 .и этим напряжением по цепи входной вывод 4 — вольтодобавочный конденсатор 15 — диод 7- — дозирующий конденсатор 5 — входной вывод 1 до удвоенного фазного напряжения заряжается дозирующий конденсатор 5. Заряд заканчивается через

240 эл. град. Спустя 180 эл. град. от начала отсчета начинается рост линейного напряжения фаэ 1 и 3, при этом вывод 3 имеет более высокий потенциал по отношению вывода 1.

Заряд происходит по цепи входной вывод 3— диод 12 — диод 7 — дозирующий конденсатор фазного напряжения источники> и конденсатора потенциал вывода 3 относительно вывода 4 будет иметь положительное значеннь, по цепи входной вывод 3 — диод 12 — вольтодобавочный конденсатор 15 — входной вывод -4 будет происходить нодзаряд конденсатора 15. Подзаряд происходит в те моменты времени, когда напряжение фазы 3 выше напряжения на конденсаторе 15. Через 240 эл. град линейное напряжение фаз 2 к 3 станет равным нулю и в дальнейшем потенциал вывода 3 станет выше, чем потенциал вывода. 2, к начнется процесс суммирования линейного напряжении фаз 3 и 2 и конденсаторов 6 и 16. Это напряжение через диод 10 будет приложено к выходным выводам 17. к 18 и через 330 зл. град достигнет максимального значения, которое в 5,46 раза превышает фазис напряжение источника. Через 300 эл. град, линейное напра; жение фаз 1 и 2 станет равным нулю и в дальнейц:ем потенциал вывода 1 станет выше, чем потенциал вывода 2, и начнется процесс суммирования линейного напряжения фаз 1 и

2 и конденсаторов 5 и 16. Это напряжение будет приложено через диод 8 к выходным. 3 10!9565 4

Рассмотрим работу устройства в режиме холостого хода. При этом бурем полагать, что величины емкостей вольтодобавочных конденсаторов 15 и 16 много больше емкостей дозирующих конденсаторов 5 и 6, Благодаря этому вольтодобавочные конденсаторы 15 и 16, .-арядившись в соответствуиш,ем полупериоде изменения питающего напряжения, в дальнейшем при заряде дозирующнх конденсаторов

5 и 6, от вольтодобавочного конденсатора 15, tÎ и формировании рабочих импульсов отдают им лишь небольшую часть накопленной энергии. Поэтому вольтодобавочные конденсаторы

15 и 16 в последующие моменты времени лишь подзаряжаются оТ соответствующих фаз 15 источника.

Рабочие импульсы формируются: один— путем суммирования напряжений фаэ и 2 конденсаторов S и 16, а другой — фаз 3 и

2 и конденсаторов б н 16. Это обеспечива-ет получение иа выходе. устройства в каждом периоде изменения тока источника двух импульсов, амплитуда напряжения которых в

5.;46 раза превышает амплитуду фазйого напряжения источника. .I

При рассмотрении процессов. во время заряда конденсаторов. за начало отсчета примем момент времекн, когда линейное напряжение фаз 1 и 3 равно нулю-, потенциалы фаз 1 и

3 положительны и равны, а потенциал выво- Эв да 2 имеет максимальное отрицательное значение и.в последующий момент времени потен- 5 — входной вывод l в моменты времени, циал вывода будет расти, а вывода 3 — когда линейное напряжение больше суммы убывать. При эхом ет фазы l через диод 11 будет заряжаться.вольтодобавочный конденса- Через 210 эл. град от начала отсчета, когда

Э5 тор 15. Заряд его заканчивается через 60 эл. град. Одновременно с зарядом вольтодобавочнотд конденсатора 15, от линейного напряжения фаз и 3 заряжается дозкрующий конденсатор 6 по цепи входной вывод 1 —. диод 11,— диод 9 — дозирующий конденсатор

6 — входной вывод 3. Заряд этого конденсатора закончится через 90 эл. град., т.е. когда линейное напряжение фаз 1 и 3 достигнет максимума. Через 30 эл. град. после начала отсчета от фазы 3 и вольтодобавочного кон45 денеатора 15 суммарным напряженнем будет дозаряжаться go двойного фазного амплитудного значения дозирующий конденсатор б. Его заряд осуществляется по цени входной вывод

4 — вольтодобавочный. конденсатор 15 — диод 9 — дозируюший конденсатор б — вход- ной вывод 3 и- эакончмтся через 120 эл..град. после начала отсчета. Через 60 эл. град. от начала отсчета линейное напряжение фаз 2 и 3 станет равным нулю, а в дальнейшем в течение 90 эл. град. будет возрастать. При этом потенциал вывода 2 становится более цо ложительным, чем потенциал вывода 3. В те1019565

Составитель В. Оглоблев

Техред М.Коштура Корректор, В. Гирняк

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 3721/49 Тираж 687 Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 выводам 17 и 18 и через 390 эл. град. достигнет максимального значения, которое в

5,46 раза превышает фазное напряжение источ ника.

Рассмотренные процессы будут повторяться 5 циклически в течение каждого периода изменения питающего напряжения. Следовательно, в течение каждого периода изменения питающего напряжения к выходным выводам будет прикладываться два импульса с напряжением, 10 амплитуда которого в 5,46 раза выше ампли туды напряжения фазы источника.

Таким образом, если устройство дополнительно снабжено четвертым входным выводом, сое-15 диненным с нейтралью источника, двумя вольтодобавочными конденсаторами и четырьмя диодами, соединенными по мостовой схеме, входная диагональ моста подключена к первому,и второму входным выводам, третий входной 20 вывод устройства через первый вольтодобавочный конденсатор, а отрицательный выходной.

I вывод непосредственно подключен к анодному выводу мостовой схемы, четвертый выходной вывод через второй вольтодобавочный конденсатор и анодные выводы диодов трехполюсников соединены с катодным выводом упомянутой мостовой схемы, выходное напряжение устройства в 5,46 раза превосходит фазное напряжение источника питания, что на 57% больше, чем у известного устройства. Еще одним дополнительным преимуществом является то, что в качестве конденсаторов 15 и 16, которые принципиально не могут переполюсовываться в процессе их работы, могут быть применены полярные конденсаторы, например электролитические, с удельным (по энергии) массой и объемом, в несколько десятков раз меньшими удельных масс и объема обычного неполярного конденсатора, как это имеет место в известном устройстве. Все это приводит к улучшению удельных энергетикских и массо-габаритных показателей предлагаемого устройства.