Вторичный источник электропитания (его варианты)

 

1. Вторичный источник электропитания , срдерхасгдай два трехячейковых вентильных моста с присоединенными к их выводам по переменному току линиями и три источника фазосдвинутых ЭДС, формируемых посредством трех основных с отводами обмоток на магнитопроводе, которые соединены iCtf/ H.5i..:« 14 JUri-SfKO- ч л T «rtW4K i;A)i cue ffUtiiK л между собой последовательно-согласнои топологически образуют замкнутый треугольник, одни однополярные выводы вентильных мостов по постоянному току образуют первый выходной вывод, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и области применения, , а также улучшения качества преобразования энергии, другие однополярные выводы вентильных мостов образуют второй выходной вывод, каждая основная обмотка снабжена дополнительно введенной обмоткой, которая соединена с первым отводом смежной с ней по фазе основной обмотки, а к свободным выводам дополнительных обмоток и к вершинам треугольника подключены упомянутые линии, при этом отводы основных обмоток образует входные выводы, а указанные соединения основную преобразовательную структуру .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (и) ЗСЯ) Н 02 М 7 08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3475133/24-07 (22) 30.07.82 (46) 30.01.84. Бил. )) 4 (72) A.Ì. Репин . (53) 621.314.6(088.8) (56) 1. Сергиенко A.C. и.др. К вопросу об электроснабжении и энергетических характеристиках электродугового генератора с торцовым термокатодом.- "Энергетика", 1982, )) 6, с. 30.

2. Авторское свидетельство СССР

В 395952, кл. Н 02 М 7/Об, 1971 (54) ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) ° (57) 1. Вторичный источник электропитания, содержащий два трехячейковых вентилъных моста с присоединенными к их выводам по переменному току линиями и три источника фазосдвииутых ЭДС, формируемых посредством . трех основных с отводами обмоток на магнитопроводе, которые соединены между собой последовательно-согласно и топологически образуют замкнутый треугольник, одни однополярные выводы вентильных мостов по постоянному току образуют первый выходной вывод, отличающийся тем, что," с целью расширения функциональных возможностей и области применения, а также улучшения качества преобразования энергии, другие однополярные выводы вентильных мостов образуют второй выходной вывод, каждая основная обмотка снабжена дополнительно введенной обмоткой, которая соедннена с первым отводом смежной с ней по фазе основной обмотки, а к свободным выводам дополнительных обмоток и к вершинам треугольника подключены упомянутые линии, при этом другие отводы основных обмоток образуют вход» ные выводы, а укаэанные соединенияосновную преобразовательную структуру. а

1070670

2. Источник электропитания по и. 1 о т л и ч а в шийся тем, что отводы ocHQBHHx обмоток, образующие входные выводы, равноудалены от соответствующих выводов обмоток, связанных с линиями, 3. Источник электропитания по п. 2, отличающийся тем, что указанные входные выводы совмещены с вершиНами треугольника основных обмоток

4. Источник электропитания по п. 2, о т л и ч а в шийся тем, что указанные входные выводы совмещены с подключенными к линиям выводами дополнительных обмоток.

5. Источник электропитания по п. 2, отличающийся тем, что указанные входные выводы совмещены с выводами дополнительных обмоток, соединенными с отводами основных обмоток °

6. Источник электропитания по пп.1-5, отличающийся тем, что, с целью удвоения кратности частоты пульсации, числа витков дополнительной и основной обмоток установлены в соотношении P/3:1, а числа витков от выводов основной обмотки до ее отвода, присоединенного к дополнительной обмотке, относятся, как (1 - 3/3)/2:(1 +, 3/3)/2, либо установлены соответственно в соотношениях (2 - ГЗ): ГЗ и МЗ/3:1 °

7. Источник электропитания по пп.1-6, о т л и ч а в шийся тем, что, с целью дополнительного улучшения качества преобразования энергии и расширения конструктивных возможностей, указанный магнитопровод выполнен пространственным, с треуголь ными ярмами либо в виде трех раздельных магнитных систем, а обмотки выполнены из облегченного ленточного, s ч а с тTнHо с т и H мMнHо г о слnо и нHоoг о, компонента, например алюминиевой фольги, или компонента с повышенной электропроводностью, например сверхпроводяще.ГО»

8. Источник электропитания по пп.1»7, о т л и ч а в шийся тем, что, с целью дополнительного расширению фущщионально-конструктивных воэможностей, элементы вентильных мостов или/и источники фазосдвинутых 3ДС выполнены управляемыми от введенной системы управления, в частности путем введения элементов ключевого типа, в том числе двухпозициониые, или/и путем изменения магнитного состояния упомянутого магнитопровода.

9. Источник электропитания по пп.1-8, отличающийся тем, что ои снабжен хотя бы еще одной такой же дополнительной преобра зовательной структурой, соединенной

Ъ выходными выводами параллельно-одно. полярно с основной. структурой непо- средственно или через магнитно-связанные между собой индуктивности, зашунтированние или не зашунтированные дополнительным конденсатором.

10. Источник электропитания по пп. 1»9, о т л и ч а в шийся тем, что фазосдвинутые ЭДС сформированы на обмотках электрической машины или систем с параметрическими контурами.

11. Источник электропитания, содержащий два трехячейковых вентильных моста с присоединенными к их выводам по переменному току линиями и три источника фазосдвинутых ЭДС, формируеваих посредством трех основных с отводами обмоток на магнитопроводе, одни одноименные выводы которых обраэуют входные выводы, а одни однополярные выводы вентильных мостов по постоянному току образуют первый выходной вывод, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и области применения, а также улучшения качества преобразования энергии, другие однополярные выводы вентильных мостов образуют второй выходной вывод, каждая основная обмотка снабжена дополнительно введенной обмоткой, которая соединена с первым отводом смежной с ней по фазе основной обмотки, второй отвод которой подключен к другому выводу смежной с ней по фазе основной обмотки, топологически образуя соединение неполный треугольник, а к свободным выводам дополнительных обмоток и к другим одноименным выводам основных обмоток присоединены указанные линии, причем, указанные соединения образуют основную преобразовательную структуру.

12. Источник электропитания по п. 11, отличающийся тем, что отводы основных обмоток, образующие входные выводы, равноудалены от соответствующих выводов обмоток, связанных с линиями.

13. Источник электропитания по п. 12,,о т л и ч а в шийся тем, что укаэанные входные выводы совмещены с вершинами треугольника основных обмоток.

14. Источник электропитания по и. 12, отличающийся тем, что укаэанные входные выводы совмещены с подключенными к линиям выводами дополнительных обмоток.

15. Источник электропитания по и. 12, отличающийся тем, что указанные входные выводы совмещены с выводами дополнительных обмоток, соединенными с отводами основных обмсток.

1070670

16. Источник электропитания по пп. 11-15, отличающийся тем, что числа BHTKAB дополнительной обмотки и части основной обмот ки, образующей замкнутый треугольник неполного треугольника, установлены в соотношении 3/3:1, а числа .витков от выводов упомянутой части основной обмотки до .ее отвода, присоединенного к дополнительной обмотке, относятся,:как (1 - Л/3)/2)с (1 + )Iß3/3) /2, либо установлены соответственно в соотношениях (2 - 3/3): 3 и ГЗ/3 :1.

12. Источник электропитания по пп. 11-16, отличающийся тем, что, с целью дополнительного улучшения качества преобразования энергии и расширения конструктивных вазможностей, укаэанный магнитоировод выполнен пространственным, с тре. угольными ярмами либо в виде трех раздельных магнитных систем, а обмоТки выполнены из облегченного ленточного, в частности многослойного, компонента, например алюминиевой фольги, или компонента с повышенной

;.-электрапроводностью, например сверхпроводящего.

18. Источник электропитания по пп. 11-17, отличающийся тем, что,.с целью дополнительного расширения функционально-конструктивных возможностей, элементы вентильных мостов или/и источники фазосдвинутых ЭДС выполнены управляемыми от введенной системы управления, в частности путем введения элементов ключевого типа, в том числе двухпозиционных, или/и путем изменения магнитного состояния упомянутого магнитапровода.

19. Источник электропитания по пп. 11-18, отличающийся тем, что ан снабжен хотя бы еще одной такой же дополнительной преобразовательной структурой, соединенной выходными выводами параллельно-одноиолярио с основной структурой непосредственна или через магнитно-связанные или не связанные между собой. индук.тивнасти, зашунтированные или не зашунтированные дополнительным конденсаторам.

20. Источник электропитания па пи. 11-19, отличающийся тем, чта фаэосдвинутые ЭДС сформированы иа обмотках электрической машины или систем с параметрическими контурами °

21. Источник электропитания, содержащий два трехячейковых вентильйых моста е присоединенными к их выводам па переменному току линиями и три меточкика фаэосдвииутых ЭДС, формируемых посредством трех основ, ных обмоток на магнитайроводе, которые соединены между собой последовательно-согласно и. топологически образуют замкнутый треугольник, а одни однополярные выводы нентильнйх мостов по постоянному току образуют первйй выходной вывод, о т л и ч а юшийся тем, чта, с целью, расширения функциональных возможностей и области применения, а также улучшения качества преобразования энергии; другие выводи вентильных мостов по постоянному току образуют второй выходной вывод, каждая основная обмотка снабжена дополнительной обмоткой с отводом, которая одним выводом присоединена к отводу смежной с ней по фазе основной обмотки, а другим выводом образует входной вывод, ири этом три из упомянутых линий подключены к вершинам треугольника, а ос" тальные три линии - к отводам дополнительных обмоток, причем указанные соединения образуют основную преобразовательную структуру.

22. Источник электропитании по и. 21, отличающийся тем, что остальные три линии подключены к другим выводам дополнительных обмоток, отводы от которых образуют входные выводы.

23. Источник электропитания ио

:и. 21, отличающийся тем, что отводы дополнительных обмоток, образующие входные выводы, равноудалены от соответствующих выводов обмоток, связанных с линиями.

24. Источник электропитания па п. 23, отличающийся тем, что указанные входные выводы совмещены с вершинами треугольника основных обмоток.

25. Источник электропитания по и. 23, отличающийся тем, что указанные входные выводы совмещены с подключенными к линиям выводами дополнительных обмоток.

26. Источник электропитания по и. 23, отличающийся тем, что указанные входные выводы савмещены с выводами дополнительных обмоток, соединенными с отводами основных обмоток.

22. Источник электропитания па лтп. 21-26, отличающийся тем, что с целью удвоения кратности частоты пульсации, числа витков да» полнительной и основной обмоток установлены в соотношении 3ГЗ/3г:1, а числа витков от выводов основной обмотки до ее отвода, присоединенного к дополнительной обмотке, отноСятся, как (1 - ГЗ/3)/2 : (1 + Y3/3)/2, либо установлены соответственна в соотношениях (2 - ГЗ) i f3 ы 13/3г:1.

28. Источник электропитания по пп. 21-22, о т л и ч а .ю щ .u N с я тем, что число .вйтков основной абиат1070670

25 ки и части дополнительной обмотки от ее присоединенного к основной обмотке вывода до присоединенного к линии отвода установлены в соотношении

1: 33/3,. а число витков от выводов основной обмотки дО ее отвода, присоединенного к дополнительной обмотке, относятся как (1 -,(КЗ/3)2 (1 + 3/3)/2, либо установлены соответственно и соотношениях ГЗ: (2 - РЛ) и 1 3/3: 1.

29. Источник электропитания по пп. 21-27, отличающийся

1 тем, что, с целью дополнительного улучшения качества преобразования энергии и расширения конструктивных возможностей, указанный,магнитопровод выполнен пространственным, с треугольными ярмами либо в виде трех

Раздельных магнитных сйстем, а обмотки выполнены из облегченного ленточного, в частности многослойного, компонента, например алюминиевой фольги, или компонента с повышенной электропроводностью, например сверхпроводящего.

30. Источник электропитания по пп. 21-28, отличающийся

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам преобразования электрической энергии, и может быть использовано в качестве неуправляемого (нестабилиэированного) или управляемого (регулируемого либо стабилизированного) вторичного источника электропитания (ВИП) при повышенных требованиях к его энергетическим, массогабаритным и стоимостным показателям (ЭП и ИГСП).

Применение устройства обусловлено возможностью экономичного обеспечения энергией различных потребителей сравнительно повышенного постоянного тока при напряжениях порядка десятков вольт и выше, а также в тех практически важных случаях, когда гальваническая развязка между первичным источником энергии (сетью) и ее потребителем (нагрузкой) не имеет существенного значения.

К числу конкретных промышленных отраслей и технических средств возможного применения изобретения в народном хозяйстве относятся радиоэлектронная, приборостроительная, металлургическая, химическая промышленности, плазменная техника, техника средств связи (в том числе косьыческой), физика ядерных иссле1 тем, что, с целью дополнительного расширения функционально-конструктивных возможностей, элементы вентиль ных мостов или/и йсточники фазосдвинутых ЭДС выполнены управляемыми от введенной системы управления, в частности путем введения элементов ключевого типа, в том числе двухпозиционных, илй/и путем изменения магнитного состояния магнитопровода.

31. Источник электропитания по пп. 21-29, отличающийся тем, что он снабжен хотя бы еще одной такой же дополнительной преобразовательной структурой, соединенной выходными выводами параллельно-однополярно с основной структурой непосредственно или через магнитно-связанные или не связанные между собой индуктивности, зашунтированные или не зашунтированные дополнительным конденсатором.

32. Источник электропитания по пп. 21-30, отличающийся тем, что фазосдвинутые ЭДС сформированы на обмотках электрической машины или систем с параметрическими контурами.

2 дований, микроэлектроника, сварка и резка (в том числе плазменные), в частности - средства электроснабжения различной радиоэлектронной аппаратуры, сервисного оборудования, винчестерских накопителей ЭВИ, плазмотронов, рудно-термических агрегатов,,электродуговых генераторов плазменных факелов для стационарного нагрева больших газовых объемов, газоразрядных источников ионов (источников Пеннинга, дуоплазмотронов) и т.п.

Известен вторичный источник электропитания, содержащий шесть силовых преобразовательных элементов, собранных в трехячейковый вентильный мост, и три источника фазосдвинутых (ЭДС, формируемых посредством трех обмоток на трехстержневой магнитной

20 системе. Все обмотки, снабженные отводами, соединены между собой одноименными выводами и топологически образуют правильную трехлучевую звезду. Свободные выводы обмоток образуют три входных вывода для подключения первичного источника переменного тока, а отводы посредством трех линий подключены к выводам по переменному току упомянутого вентильного моста, выводы ко1070670

60 торого по постоянному току образуют через сглаживающий П-образный фильтр выходные выводы (1).

Данное устройство обеспечивает сравнительно рациональное электроснабжение потребителя, определенную стабильность непрерывной работы и относительную простоту конструкции. Однако ему присущи большой уровень пульсации выходного напряжения, сравнительно низкая (равная шести) кратность ГГ ее частоты, а также недостаточно удовлетворительное использование преобразовательных средств.

Кроме того, вследствие малого числа контуров токопрохождения, в устройстве требуются довольно мощные, в частности сильноточные электрозлементы.

Этим обусловлены относительно плохие ЭП и МГСЛ сглаживающих фильтров, а также электромагнитной автотрансформаторной системы и других преобразовательных средств устройства, что является его существенным минусом.

Наиболее близким к предлагаемому является вторичный источник электропитания, содержащий двенадцать преобразовательных элементов, собранных в два трехячейковых вентильных моста, и три источника фазосдвинутых ЭДС, сформированных посредством трех обмоток на стержнях магнитной системы. Обмотки соединены между собой последовательно-corstacно и топологически образуют правильный Замкнутый треугольник. Его sepшины образуют три входных вывода для подключения первичного источника переменного тока, а каждая иэ обмоток снабжена двумя отводами, которые посредством шести линий подключены к выводам по переменному току упомянутых мостов, выходы которых по постоянному току образуют через двухфазный уравнительный реактор (УР) выходные выводы l2).

При этом числа витков трех последовательно соединенных частей обмоток, образованных отводами, установлены в соотношении 1:(1 + 73):1

Недостатками известного устройства являются однозначная связь выходного напряжения vz с амплитудой.Sö ЭДС сети, что обусловливает единственную. выборку значения U малая вероятность реализации устройства при наличии одной. сети (общего первичного источника) и обычно требующемся ддя разных нагрузок ряда значений чо, которые к тому же редко совпадают на практике с обес:печиваемым прототипом, необходимость наличйя вполне определенного первичййго источника для .обеспечения задан5

65 ного потребителем значения U и, следовательно, необходимость систематйческого подбора новых. источников при изменяющихся от изделия к изделию заданиях, последнее практически особенно нереализуемо на движущихся объектах при наличии ряда дискретов Ue, необходимость введения в последнем случае дополнительных преобразовательных средств, например, силовых трансформаторов, что фактически сводит на нет. свойственные прототипу преимущества, сравнительно большое число витков силовых обмоток.

Если ot qee число Wg витков отнести к некоторому базовому числу

Фо витков с амплитудой напряжения на них, равной среднему значению

Ug выходного напряжения (без учета потерь), зто суммарное витковое число И составит в прототипе т ОПР =(3-1ИЛ =4 - беэ ур и

МР

% „=2Л (И-1 4,6 - с ур, Йзвестное устройство обеспечивает относительно невысокую амплитуду ц выходного напряжения, всегда мейьшую амплитуды Seep ЭДС обмотки и амплитуды Я ЭДС сети: U o„p = (33 " 1) = 0,732 Яиас (Sþàñ без УР и U „= (3 - 1ГЗ)/2 "- 0,634

Яд с< Яцд — с УР, что не позволЯет получить на нагрузке более повыаенные напряжения. Все обусловливает ограниченные функциональные возможности и область применения а также сравнительно плохое качество преобразования энергии.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и области применения, а также улучшение качества преобразования энергии.

К числу положительных качеств решения относится, в частности, воэможность получения практически неог раниченного числа дискретов Ч, причем с амплитудой U 0 не только меньше, но и больше Я д и Яц,. как следствие расширение номенклатуры обеспечиваемых питанием потребителей при одновременном устранении жесткой зависимости .разработчика ВИП от имеющегося в наличии первичного источника; снижение уровня переменной составляющей (пульсации1 в том числе низкочастотно модуляционной, а также удвоение кратности ее частоты (П 12), улучшение ИГСП фильтров и ВИП в целом.

Поставленная цель достигается тремя вариантами устройства.

В источнике питания по первому варианту, содержащему два трехячей. ковых вентильных моста с присоединен.ными к их выводам но переменному току линиями и три источника фазо1070670 сдвинутых ЭДС, формируемых посредством трех основных с отводами обмоток на магннтопроводе, которые соединены между собой последовательно-согласно н топологически образуют замкнутый треугольник, одни од» нополярные выводы вентйльных мостов по постоянному току образуют первый выходной вывод, другие:однополярные выводы упомянутых мостсв образуют второй выходной вывод, каждая основ- 30 ная обмотка снабжена дополнительно введенной обмоткой, которая соединена с первым отводом смежной с ней по Фазе основной обмотки, а к свободным выводам дополнительных обмоток 15 и к вершинам треугольника подключены упомянутые линии, при этом другие отводы основных обМоток образуют входные выводы, а УКазанные соединения - основную преобразователь- 20 ную структуру.

По второму варианту.:цель достигается тем, что во вторичном источнике электропитания, содержащем два трехячейковых вентилььых моста с присоединенными к их выводам по переменному току линиями и три источ25 ника Фазосдвинутых ЗДС, формируемых посредством трех основ их с отводами обмоток на магнитопроводе, одни одноименные выводы которых образуют

30 входные выводы, а одни однополярные выводы вентильных мостов по постоянному току образуют первый выходной вывод, другие однополярные выводы упомянутых мостов образуют второй . выходной вывод, каждая основная обмотка снабжена дополнитеЛьно введенной обмоткой, которая соединена с первым отводом смежной с ней по

40 фазе основной обмотки, второй отвод которой подключен к другому выводу смежной с ней по фазе основной обмотки, топологически образуя соединение неполный треугольник, а к свободным выводам дополнительных обмоток и к другим одноименным выводам виновных обмоток присоединены укаПо третьему варианту цель достигается тем, что во вторичном источ-i нике электропитания, содержащем два. трехячейковых вентильиых моста с присоединенными к их выводам по переменному току линиями, и три источника аэосдвинутых ЭДС, формируемых посредством трех основных обмоток иа,магиитопроводе, которые соединены между србой последователь- 60 но согласно и топологически образуют ЭЪИкнутый треугольник, а одни однонолярние выводи вентильных мостов .по постоянному току образуют первый выходной вывод, другие вы- б5

Ъ занные линии. Причем указанные соедй, нения образуют преобразовательную

"труктуру. 50 води упомянутых мостов по постоянному току образуют второй выходной вывод, каждая основная обмотка снабжена дополнительно обмоткой .с отводом, которая одним выводом присоединена к отводу смежной по фазе основной обмотки, а другим выводом образует входной вывод, при этом три из упо мянутых линий подключены к вершинам треугольника, а остальные три линии к отводам дополнительных обмоток.

Кроме того, цель достигается тем, что остальные три линии подключены к другим выводам дополнительных обмоток, отводы от которых образуют входные выводы.

Во всех трех вариантах исполнения вторичного источника электропитания цель изобретения достигается при выполнении следующих конкретных условий.

Отводы основных обмоток, образующие входные выводы, равноудалены от соответствующих выводов основных обмоток, связанных с линиями.

Указанные входные выводи совмещены с вершинами треугольника основных обмоток нли с подключенными к линиям выводами дополнительных обмоток

Укаэанные входные выводи совмещены с выводами дополнительных обмоток, соединенными с отводами основных обмоток.

Вместе с тем, с целью удвоения кратности частоты пульсаций, числа витков дополнительной и основной обмоток установлены в соотношении

13/3:1, а числа витков от выводов основной обмотки до ее отвода, при-, соединенного к дополнительной обмот ке, относятся как (1 - 13/3)/2 (1 + ГЗ/3)/2, либо установлены соответственно в соотношениях (2 - 1ГЗ): «ГЗ и ГЗ/3:1.

Фазосдвинутые ЭДС сформированы на обмотках электрической машины или систем с параметрическими контурами.

На фиг. 1 дана одна принципиальная электрическая схема по первому варианту, на фиг. 2 и 3 - векторные диаграиьи в фазовой плоскости, поясняющие принцип действия; на фиг. 4 - другая схема вторичного источника электропитания по первому варианту; на фиг. 5 - векторная диаграмма, поясняющая работу источ. ника; на фиг. б и 7 - схемы реализации вторичного источника электропитания по второму варианту, на фиг. 6 - векторная диаграмма, поясняющая работу источника; на фиг. 9схема вторичного источнйка электропитания по третьему варианту, на фиг. 10 - векторная диаграмма.

При этом векторная диаграмма на фиг. 8.является общей для схем

1070670 на фиг. 4, 6 и 7. Вентнльный мост на Фиг. 4, б и 9 имеет те же внутренние присоединения и нумерацию вентилей, что и на фиг. 1, в связи с чем. этот мост упрощенно изображен в блочном виде.

Устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит двенадцать вентилей 1-12, собранных в два трехячейковых вентильных моста, которые соединены по цепи постоянного тока па- >0 раллельно однополярно и образуют шестиячейковый (Л = 6) вентильный мост 13. Его выводы непосредственно или через фильтр 14 образуют выходные выводы 15 и 16, к которым 15 подключена нагрузка 17, а также система 18 управления . А, В, С вЂ” фазы питающей сети. Выводы моста 13 по йеременному току соединены посредством линий 19 с источниками,ф фаэосдвинутых ЭДС, которые сформированы посредством трех основных обмоток с крайними выводами А„Х.„

В.,Х1, С Я„, снабженных отводами

Обмоткй соединены между собой последовательно-согласно и топологически образуют замкнутый треугольник. Каждая основная обмотка снабжена дополнительной Аг(вг сг ) обмот 30 кой, которая соединена с первым

В1(С.,, А1) отводом смежной с ней по фазе основной обмотки, а другие А„, В !Ф С „ Отводы Основных Обмоток Образуют входные выводы для подключения первичного источника А, В, С переменного трехфазного тока. Причем эти отводы могут быть установлены с требуемым числом витков и равноудалены от одноименных крайних выводов основных оомоток. числа витков до- 40 полнительной Аг обмотки и витков от первого А1 отвода до выводов А Х основной обмотки могут быть устайовлены, например, в соотношениях

V3/3: 1 и (1 — Л/3)/2:(1 + Vз3/з)/2 45 или (2 - V3):. f3 и (ТЗ вЂ” 1):1.

Для первых соотношений на фиг. 15 дана в фаэовой плоскости диаграмма. векторов фаэосдвинутых ЭДС, формирующихся на основных и дополнитель- 50 ных обмотках, а также векторов ЭДС сети АВС, показанных пунктиром.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Как видно из фиг. 2 между соответствующими парами лийий 19 формируЬтся система иэ шести диагональных ЭДсl А Вз АгВг В1сг Вгсг

C1At, C2Ag. Будучи выпрямпенньааи посредством вентильного моста 13, они 60 создают на выходных выводах 15 и 16 двенадцать фазосдвинутых ЭДСОН„Д р = Г,:Р), Знакопостоянная огибающая UO этих ЭДС, показанная на фиг. 3 точками в вйде диаграммы, пульсиру- 65

8 ет с 12-кратной частотой относительно частоты преобразуемых ЭдС (частоты первичного источника АВС).

Номера соответствующих этим ЭДС вентилей, попарно-.последовательно проводящих ток нагрузки за период пулвсации 2 9 (Е = м /12) указаны в скобах на той же фиг. 3 (возможное явление коммутации или перекрытия ,внутренних ветвей при этом не рассматривается). Остальные десять вентилей в этот момент. закрыты образующимся на них обратным напряжением.

Поэтому среднее значение тока, например, через вентили 1, 4, 5, 8, 9 и 12 составляет 1/12 часть тока нагрузки Iäo, что в 2 раза меньше, чем в аналоге. Следовательно, по сРавнению с последним", эти месть вентилей могут быть установлены в устройство существенно меньшей мощности (при том же токе нагрузки). эффект увеличения частоты в 12 раз достигнут благОДарЯ УзелИЧЕНИЮ чнсла циклически сменяющихся во времени контуров токопрохождения, в известных источниках таких контуров в два с раза меньше.

Увеличение контуров обычно достигается схемным и конструктивным ус« ложнением и ощутимыми потерями мощности. По сравнению с известными схемные соединения в устройстве просты, н, несмотря на получение двенад« цати контуров, обеспечивают существенно лучшее использование мощности, обеспечивающее сравнительно неплохое ее использование, превьыение.вольтамперной мощности устройства относи» тельно полезной (ваттной) мощности нагрузки снижено примерно в 1,3 раза. Причем связанный с этим эффект экономии веса и объема достиГНУт при одновременном увеличении частотной кратности пульсации в 2 раза.

Как следует из фиг. 2, при любых схемных реализациях но первому варианту обеспечивается условие

12 Вес/7 2 y" о > ей Ъ В ., не до» стижймое, как показайо ваяете, в прин ципе в прототипе, в котором юетлитуда Нцо выходного напряжения всегда меньше амплитуды S ЭДС основной обмотки и амплитуды s ЭДС сети, в результате чего расййреиы возможности устройства и область его применения.

Кроме того, изменяя расположение вторых отводов, можно обеспечить практически неограниченное (в пределах указанного условия) множеетво дискретов V> а значит и любое as них в случае его задания. В прототипе обЕспечиваетсЯ только оДно значение.

Снабдив обмотку рядом отводов и подключив их к входным выводам, на1070670

10 пример, через ключевые элементы, в частности тиристоры, можно обеспечить дискретное регулирование (стабилизацию) выходного напряжения, а посредством, например, скользящегс контакта — его плавное изменение.

Совместив второй отвод с первым отводом или с крайним выводом обмотки, число отводов можно свести к минимуму (к одному) — фиг. 4.

Причем в большинстве случаев одно 10 временно достигается (фиг. 2 и 5) определенный фазовый сдвиг формируемых ЭДС относительно ЭДС сети, чем обеспечивается любой требуемый либо желанный, например, наиболее выгод- 15 ный по установленному критерию, сдвиг, что свидетельствует о существенном расширении функциональных возможностей устройства.

Устройство по второму варианту 70 (Фиг. 6 и 7) содержит те же основные компоненты, что и первый вариант, но отличается другими присоединейиями (связями) входных выводов и одних из крайних выводов основных об- 75 моток.

На фиг. 3 выводы А, B„, С„ присоединЕны к первым отводам В.,, С„", А1, образуя замкнутый треугольник только частями А А, „„, С.,С„"

ОСНОВНЫХ Обмоток. B целом соедйнение этих обмоток образует группу неполный треугольник, свободные вершины X, Y,,Z которого образу-ют входные выводы для подключения первичного источника ABC трехфазного переменного тока.

Нрк этом в схеме на фиг. б фаза

ЭДС основных обмоток сдвинута вправо (в фазовой плоскости) относительно ЭДС сети. "40

Модификация схемы дана на фиг. 7..

Соответствующая им векторная диаграмма выходного напряжения с указанйем токообразующих ЭДс я,4 и номе- 45 ров последовательно-попарно прОВО» дящих вентилей приведена на Фиг. 8 иэ которой следует, что устройство по второму варианту работает аналогично выше описанному. Существенное отличие состоит в том, что здесь обеспечивается условие О, <а „ < 8, одинаковое с прототипом, йо с возможностью получения в принципе любого (в пределах укаэанного условия) числа дискретов Vo либо, при заданном V©, возможностью использования в принципе любого первичного источника, в результате чего расширяются функциональные возможности устройства и области его применения. 60 . Устройство по третьему варианту (фиг. 9) содержит те же основные компоненты, что и предыдущие варианты, но отличается присоединением вхОДных ВЫВОДОВ А, В С к ВЫВОДам ф5

\ дополнительных обмоток А2, В, С либо к их дополнительно введенным отводам, чем обеспечиваются оба выше рассмотренных условия, а также соответствующие фазовые сдвиги .ЭДС сети, обмоток и нагрузки (фиг. 10).

Дальнейшего расширения возможностей можно достичь, если упомянутые преобразовательные элементы или/и источники фазосдвинутых ЭДС выпол-нить управляемыми от введенной системы 18 управления, что достигается, в частности, введением элементов ключевого типа, например, одноили/и двухпозиционных тиристоров, силовых биполярных либо полевых транзисторвов или/и путем изменения магнитного состояния упомянутого магнитопровода.

Положительный эффект в этом случае обеспечивается вследствие интеграции в одном элементе двух функцийвентильной функции или/и функции формирования диагональных ЭДС и функции регулирования (стабилизации) выходных параметров.

Комбинированием переключения двухпозиционных ключевых элементов обеспечиваются самые различные законы управления, в том числе наиболее выгодные, например, по критерию наилучшего спектрального состава переменных, коэффициента мощности источника и т.п.

В тех случаях, когда пониженная частота первой гармоники выходного напряжения не имеет существенного значения, управление можно осуществить лишь посредством половины преОбразовательных элементов (полууправляемый режим) или меньшего их числа (асимметричный режим). Такая дополнительная воэиожность следует, например, из показанной на Фиг. 1 и 7 циклической последовательности естественного переключения пронумерованных вентилей.

Управление магнитным состоянием магнитопровода источника фазосдвинутой ЭДС может быть осуществлено по принципу амплитудного регулирования

ЭДС, что, но сравнению с фазоимпульсным управлением преобразовательных элементов 2-12, снижает уровень различных помех, всплесков, возможных перенапряжений, искажений, а также мощность активных потерь регулирово

Вания.

Выполнение магнитопровода источника фазосдвинутой ЭДС в виде пространственной конструкции с треугольными ярмами существенно снижает по сравнению с плоскостной системой, :асимметрию магнитных потоков и низкочастотно ьюдуляционнув составляющую выходного напряжения, улуч1070670 шая ИГСП фильтров и формирователя

ЗДС.

С целью перераспределения тока сильноточной нагрузки использования менее мощных, с лучшими ИГСП и надежностью элементов, можно дополнительно ввести хотя бы еще одну такую же преобразовательную структуру, включив ее по выводам вентильных мостов параллельно рассмотренной структуре, и тем самым, несмотря на увеличение числа элементов, улучшить надежность ВИП в целом вследствие доминирующего при этом влияния функционально-структурной избыточности объекта IIo сравнению с количественно элементным показателям надежности.

При этом в первом варианте решения и подварианте с отводами от дополнительных обмоток третьего варианта достигнута экономия числа вит ков силовых обмоток в Эщ = М „р.

4:3,5 = 1,14 раза по отйошенню к схеме прототипа буз УР/в

4,6:3,5 = 1,3 раза — с УР или соот.12 . ветственно на 0,5.%а (1,1%„) суммарных витков обмоток. Соответственно снижен также расход дорогостоящего магнитного материала, других элементов конструкции.

Кроме того, увеличением частоты пульсации в 12 раз во всех вариантах решения достигнуто увеличение ее кратности П в К = П : П „„

12:6 = 2 раза по сравнению с ана-!

О логом и прототипом, а уровень пульсации снижен в У = К цн„р . Кгг

14,03: 3,5 = 4 раза, чем существенно улучшено качество преобразования энергии, а также ИГСП сглажива15 ющих фильтров.

Такая весомая экономия, наряду с широкими функционально-конструктивными возможностями и существен2О ным улучшением качества преобразования энергии свидетельствует о его несомненной перспективности и более широких областях практического использования в народном хозяйстве страны.

4г в»

Ящ=g$

Фиг.»

4 (4гбг ®

У»у Ю») (г» д

J (щи

glO (Cdi,l 11lsi

8 g(8)Cg Щ (д;у, )z

"" " Ю e7g) фиг, J

1070670

1070670

Составитель g мельникова

Техред В.Далекорей Корректор И. Демрик ееееаеЪуаэе офисное

Редактор Н. Ковалева

ЮЮЮЮЮЮЮ Ю

Филиал ППП "Патент", r. Ухгород, ул. Проектная, 4

Заказ 11700/52 Тирах 667 Ч

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М-.35, Рауиская наб., д. 4/5