Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (И) 1(5Ц Н 02 М 5/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.%

ЫИ63И0 (, 4ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЗФ.(21) 3443065/24-07

1 (22) 28 ° 05 ° 82 (46) 30 01 ° 84 ° Бюл. 9 4 (72) И.И.Чиженко и В.А.Федоренко (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им ° 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции .(53) 621 ° 314.2(088 ° 8) (56) 1, Бруфман С.С. и др.

Тиристорные переключатели переменного тока. И., Энергия, 1969, с. 64.

2..Авторское.свидетельство:СССР по заявке В 2334366/24-07, кл. Н 02 М 5/12, 1978. (54) (57) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕИЕННО1 О НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ, содержащий два идентичных встречно-параллельно включенных формирователя импульсов, каждый из которых выполнен в внде Т-образного четырехполюсника, продольная цепь которого состоит из соединенных через времязадающее звено заряд, ного н разрядного тиристоров, а поперечная цепь — иэ накопительного конденсатора, одна иэ общих точек соединения продольных цепей образует один иэ входных выводов, а общая точка соединения поперечных цепей образует другой входной вывод, являющийся общим с одним иэ выходных выводов, и конденсатор, включенный параллельно выходным выводам для подключения активно-индуктивной нагрузки, причем емкость укаэанного конденсатора выбрана из условия совпадения частоты свободных колебаний в нагруэочном (,С-контуре с частотой формирования импульсов, отличающийся тем, что, с целью повииения КПД меж-ф ду другой общей точкой соединения продольных цепей и другим выходным выводом включен дополнительно введенный.дроссель, индуктивность которого выбрана иэ условия равенства свободных колебаний в контуре перезаряда конденсаторов поперечных цепей 2-5% периода колебаний в нагрузочном контуре.

1070бб8

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания активноиндуктивных потребителей с низким коэффициентом мощности, в частности в системах электропитания магнитодинамических насосов.

Известен преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий формирователи импульсовЦ1.

Недостатком данного преобраэова- 10 теля является низкий КПД.

Известен преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий два идентичных встречно-параллельно включенных формирователей им- 15 пульсов, каждый из которых выполнен в виде T-образного четырехполюсника продольная цепь которого состоит из соединенных через времязадающее звено зарядного и разрядного тиристо 0 ров, а поперечная цепь — из накопи» . тельного, конденсатора, одна иэ общих точек соединения продольных цепей образует один из входных выводов, а общая точка соединения поперечных 25 цепей образует другой входной вывод, являющийся общим с одним из выходных выводов, и конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, для подключения активно-индук тивной нагрузки, причем емкость указанного конденсатора выбрана из условия совпадения частоты свободных колебаний в нагрузочномй -контуре с частотой формирования импульсов Е2 3.

Недостатком известного преобразователя является потеря энергии в процессе разряда накопительного конденсатора на конденсатор нагруэочного контура, величина которой дости- 40 гает 5ОЪ по отношению к энергии, пе-. редаваемой в нагрузку, в результате чего снижается КПД преобразователя, Цель изобретения — повышение КПД регулируемого преобразователя пере 45 менного напряжения в переменное напряжение ва счет создания импульсов тока, воздействующих иа нагруэочный контур, в виде полуволн синусоид.

Поставленная цель достиГается„,, тем, что в регулируемом преобраэойа теле переменного напряжения в переменное, содержащем два идентичных встречно-параллельно включенных формирователя импульсов, каждый из которых выполнен в виде t -образного четырехполюсника, продольная цепь которого состоит из соединенных через времяэадающее звено зарядного и разрядного тиристоров, а поперечная цепь — из накопительного 66 конденсатора, одна иэ общих точек соединевия продольных цепей образует один из входных выводов, а общая точка соединения поперечных цепей образует другой входной вы- 65 вод, являющийся общим с одним из выходных выводов, и конденсатор, включенный параллельно выходным выводам для подключенйя активно-индуктивной нагрузки, причем емкость укаэанного конденсатора выбрана . из условия совпадения частоты свободных колебаний в нагруэочном скентуре с частотой формирования импульсов — между другой общей точкой соединения продольных цепей и другим выходным выводом включен до полнительно введенный дроссель, индуктивность которого выбрана из условия равенства периода свободных колебаний в контуре перезаряда конденсаторов поперечных цепей 2-5% периода колебаний в. нагрузочном контуре, На чертеже представлена принципи альная электрическая схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь состоит из формирователя импульсов, преобразующего синусоидальное напряжение источника питания в импульсное с регулируемой амплитудой, и параллельного колеба- . тельного контура, в котором импульсное напряжение воэбужцает незатухающие колебания с амплитудой, пропорциональной амплитуде импульсов. формирователь импульсов выполнен из двух идентичных встречно-параллельно включенных Т -образных четырехполюсников, последовательно с которы ми со стороны выходных зажимов вклю .: чен дополнительно введенный дроссель

1 с индуктивностью, выбранной для условия равенства периода свободных колебаний в контуре перезаряда конденсаторов 2-5% по отношению к периоду колебаний в нагрузочном контуре и вычисляемой по формуле

gg>g, ц С -(4-гй о С С L (Н. -С а )я„

4-! где С вЂ” емкость накопительного конденсатора;

С вЂ” емкость конденсатора нагру2 зочного контура;

L — индуктивность нагрузки;

R — активное сопротивление нагрузки;

R — - активное сопротивление це1 пи перезаряда конденсаторов.

На чертеже дана электрическая схема предложенного преобразователя, Прямой T-образный четырехполюсиик содержит в продольной цепи зарядный тиристор 2, времяэадающее звено 3 разрядный тиристор 4, а в поперечной накопительный конденсатор 5. В состав обратного четырехполюсника входят: зарядный тиристор 6, времязадающее звено 7, разрядный тиристор 8 и на1070668

Составитель Т.Добровольские

Редактор Н.Ковалева Техред Ж.Кастелевич

Корректор И. Демчик

Подписное

I I

Заказ 11700/52 Тираж 667

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам, изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r..Óàãîðîä, ул. Проектная, 4 копительный конденсатор 9. Нагрузочный контур преобразователя состоит из активно-индуктивного потребителя

10 электроэнергии и параллельно подключенного к нему конденсатора 11.

Преобразователь работает сле- 5 дующим образом.

Накопительные конденсаторы 5 прямого четырехполюсника и обратного 9 заряжаются поочередно: первый при действии на входе преобразователя }О положительной полуволны переменного синусоидального напряжения источника питания, второй — отрицательной. Накопленная в конденсаторах энергия в интервалах времени закрытого состояния зарядных тиристоров поочередно через разрядные тиристоры 4 и 8 и дроссель 1. импульсами передается конденсатору 11 нагрузочного контура. В контуре при этом возникают незатухающие колебания. Частота их определяется параметрами элементов нагрузочного кон тура и должна совпадать с частотой импульсов, формируемых Т-образными четырехполюсниками. Амплитуда коле баний в нагрузочном контуре и величина напряжения на его активно индуктивном элементе зависит от уровня напряжения, до которого заряжаются накопительные конденсаторы. Регу- ЗО лировайие этого уровня путем изменения момента включения зарядных тиристоров обуславливает изменение на-. пряжения иа выходе преобразователя.

Включением дросселя 1 в цепь пе- .З5 резаряда накопительных .конденсаторов и конденсатора нагрузочного контура достигнуто формирование в ней импульсов тока в виде полуволн синусоид, Выполнение условия выбора величины 4О индуктивиости дросселя позволяет считать форму кривой незатухающих колебаний в нагрузочном контуре практически не зависящей от времени по полнения запаса энергии в ием, что существенно при использовании преобразователя в системе электропитания электромагнита магнитодинамичес ких насосов, где напор жидкого метал ла пропорционален сумме произведений амплитуд. гармонических составляющих токов в электромагнитных системах и косинусов углов сдвига фаэ между ними. Так как иидукторы насосов питают обычно непосредственно от сети, для напряжения которой установлена допустимая. величина коэффициента несинусоидальности 5Ъ, то для получения оптимальных напорных характеристик установок в таких же пределах должен- быть коэффициент несинусои дальности напряжения электромагнита, т.е. напряжение на нагрузке регулируемого преобразователя напряжения. С введением дросселя увеличивается КПД преобразователя, но вместе с тем увеличивается содержание высших.гармонйческих составляющих в кривой.напряw жения на нагрузочном контуре. Для того, чтобы коэффициент несинусоидальности напряжения на нагрузке преобразователя не превысил допустимърю

ГОСТом величину, период колебаний в контуре перезаряда конденсаторов должен составлять не более 5% по отношению к периоду свободных колебаний в нагрузочном контуре.

Амплитуда импульсов тока при перезаряде конденсаторов через дроссель не превышает величину

"н(о) ".(о)

1 где {1.{о и U<(z} — напряжения на како-. пительйом конденсаторе и конденсаторе нагрузочного контура в момент включения разрядного тиристора И, круговая частота собственных колеба ний в цепи перезаряда.

При непосредственной передаче энергии от одного конденсатора к другому ток имеет форму экспонвнциально убывающего импульса с крутым передним фронтом и амплитуда его рав

1, Ин.{0}-ux(o} е, 1

Потеря энергии в активном сопротивлении равна энергии, передаваемой в нагрузку. КПД при этом равен

50%. С включением дросселя между накопительным конденсатором и нагрузочным конгуром амплитуда имг пульса тока уменьшается в <ц } 2+p2/ф и

t 4 1(1:

{n=5-10) раз, в результате чего при одинаковых величинах заряда, передаваемого конденсатору нагрузочного контура, происходит уменьшение тепловых потерь и повыаение КПД преобразователя.