Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий выпрямитель , собранный на вентилях по трехфазной мостовой схеме, вход которого соединен с выводами для подключения трехфазной сети, один его выход соединен с первым выходным выводом непосредственно, а другой - с вторым выходным выводом через последовательно соединенные управляемый ключевой элемент и дроссель DLC-фильтра, лричем конденсатор этого фильтра включен параллельно выходным выводам, а диод фильтра одним выводом силового электрода подключен к общей точке соединения указанных ключевого элемента и дросселя, отличающийся тем, что, с целью улучщения массогабаритных показателей, повыщения надежности и снижения -потерь, введены дополнительные конденсатор и диод, причем дополнительный конденсатор включен между другим выводом силового электрода диода DLC-фильтра и первым выходным выводом, а дополнительный диод - между общей точкой соединения дополнительного конденсатора и диода DLC-фильтра и входным §. выводом для подключения нулевого провода О) трехфазной сети. 00 ел ел со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Н 02 М 7/155

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СР

Ог

СГ1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3214665/24-07 (22) 18.09.80 (46) 07.03.84. Бюл. № 9 (72) Ю. И.. Драбович, Н. С. Комаров и Н. Б. Марченко (53) 621.314;5 (088.8) (56) 1. Современные задачи преобразовательной техники. Сб. 4.4, Киев, 1975, с. 301—

306, рис. 2.

2. Электронная техника в автоматике.

Под ред. Ю. И. Конева, вып. 6, N., 1974, с. 55 — 59. (54) (57) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ, содержащий выпрямитель, собранный на вентилях по трехфазной мостовой схеме, вход которого соединен с выводами для подключения трехфазной сети, один его выход соединен с первым выходным выводом непосредственно, а дру„„SU„„1078559 A гой — с вторым выходным выводом через последовательно соединенные управляемый ключевой элемент и дроссель DLC-фильтра, причем конденсатор этого фильтра включен параллельно выходным выводам, а диод фильтра одним выводом силового электрода подключен к общей точке соединения указанных ключевого элемента и дросселя, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повышения надежности и снижения потерь, введены дополнительные конденсатор и диод, причем дополнительный конденсатор включен между другим выводом силового электрода диода

DLC-фильтра и первым выходным выводом, а дополнительный диод — между общей точкой соединения дополнительного конденсатора и диода DLC-фильтра и входным выводом для подключения нулевого провода трехфазной сети.

1078559

t5

Изобретение относится к преобразованию энергии и может быть использовано в качестве источника питания постоянным током.

Известен преобразователь, содержащий трехфазный выпрямитель, низкочастотный

LC-фильтр и в качестве нагрузки мостовой инвертор (1).

Недостатки этого преобразователя значительные габариты и масса входного фильтра, что определяется невысокой частотой и высоким коэффициентом пульсации на выходе выпрямителя. Применение дросселя в Lc-фильтре, позволяющего несколько снизить питающее инвертор напряжение, приводит к усложнению схемы и снижению ее массо-габаритных показателей.

Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрямитель, собранный на вентилях по трехфазной мостовой схеме, вход которого соединен с выводами для подключения трехфазной сети, один его выход соединен с первым выходным выводом непосредственно, а другой — с вторым выходным выводом через последовательно соединенные управляемый ключевой элемент и дроссель DLCфильтра, причем конденсатор этого фильтра включен параллельно выходным выводам, а диод фильтра одним выводом силового электрода подключен к общей точке соединения указанных ключевого элемента и дросселя (2).

Недостатком этого преобразователя является высокое напряжение на переходе коллектор — эмиттер транзистора ключевого элемента в закрытом состоянии, которое равно напряжению на выходе выпрямителя, что снижает надежность устройства либо повышает потери, массу и габариты. Кроме того, в этом преобразователе регулированию подвергается вся энергия, поступающая в нагрузку, что также отрицательно сказывается на надежности, КПД, массе и габаритах устройства.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей, повышение надежности и снижение потерь.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрямитель, собранный на вентилях по трехфазной мостовой схеме, вход которого соединен с выводами для подключения трехфазной сети, один его выход соединен с первым выходным выводом непосредственно, а другой — с вторым выходным выводом через последовательно соединенные управляемый ключевой элемент и дроссель DLCфильтра, причем конденсатор этого фильтра включен параллельно выходным выводам, а диод фильтра одним выводом силового электрода подключен к общей точке соединения указанных ключевого элемента и дросселя, введены дополнительные конденсатор и диод, причем дополнительный конденсатор включен между другим выводом силового электрода диода DLC-фильтра и первым выходным выводом, а дополнительный диод-между общей точкой соединения дополнительного конденсатора и диода DLC-фильтра и входным выводом для подключения нулевого провода трехфазной сети.

На фиг. 1 приведена схема трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное; на фиг. 2 — эпюры напряжений.

Преобразователь содержит выпрямитель

1, собранный на диодах по трехфазной мостовой схеме, который входом подключен к трехфазной сети, а выходом к входу однотактного импульсного регулятора 2, включающего управляемый ключевой элемент (транзистор) 3 и DLC-фильтр на диоде 4, дросселе 5 и конденсаторе 6. Конденсатор 6 включен параллельно выходным выводом для подключения нагрузки 7. Последовательно с диодом 4 включен дополнительный конденсатор 8, причем общая точка соединения конденсатора 8 и диода 4 подключена к выходному выводу для подключения нулевого провода сети через дополнительный диод 9.

Преобразователь работает следующим образом.

За счет выпрямителя напряжения трехфазной сети на выходе выпрямителя 1 формируется постоянное напряжение Uq„, максимальная величина которого равна амйлитуде линейного напряжения сети (фиг. 2)

1- л - Ол 1 >41 - л .

Кроме того, между нулевым проводом сети и отрицательным выводом выпрямителя 1 формируется пульсирующее постоянное напряжение U, амплитуда которого равна амплитуде фазного напряжения. Поскольку конденсатор 8 подключен к нулевому проводу через диод 9 на нем возникает постоянное напряжение, практически равное амплитуде фазного напряжения U4, (фиг. 2)

Uc — — 1,41U<Как известно, U =, следовательно, (4 = 6. - л = О 81 - л

Поскольку диод 4 DLC-фильтра подключен не к выходу выпрямителя 1, а к конденсатору 8, напряжение коллектор — эмиттер транзистора 3 в закрытом состоянии равно разнице напряжений Uoj, и U<, т. е.

14 =- Ць — Uc = 1 411 1л — 0,81 = 0,6U л

На фиг. 2 кривая U„ является огибающей амплитудных значений напряжения на переходе коллектор — эмиттер транзистора 3 в закрытом состоянии.

При этом напряжение на запертом ключе (транзисторе) по сравнению с прототипом снижено более чем в два раза. Во столько же раз снижается обратное напряжение на

1078559

Составитель А. Кириллов

Редактор И. Ковальчук Техред И. Верес Корректор М. немчик

Заказ 980 49 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 диоде 4 DLC-фильтра, что позволяет значительно повысить надежность ключевого элемента.

Регулирование выходного напряжения может быть осуществлено за счет изменения относительного времени включенного состояния ключевого элемента регулятора 2. В то же время работа преобразователя имеет особенности. Во время открытого состояния ключа энергия поступает в нагрузку 7 от выпрямителя 1 за счет протекания тока от положительного вывода выпрямителя через ключ 3, драссель 5 и нагрузку 7 к отрицательному выводу. При этом диод 9 блокирует путь протекания этого тока через конденсатор 8 и нулевой провод сети, что снижает переменную составляющую тока через конденсатор 8 и требуемую его номинальную емкость. Во время закрытого состояния ключа 3 энергия в нагрузку 7 передается не только за счет разряда дросселя 5, а также за счет энергии, накОпленной в конденсаторе 8, которая поступает в него вследствие потреблению тока от сети, протекающего по цепи: нулевой провод сети, диод 9, конденсатор 8, отрицательный вывод выпрямителя 1.

Очевидно, что выходное напряжение регулятора должно быть выше напряжения на конденсаторе 8. Таким образом, через ключ 3 в нагрузку 7 поступает лишь часть энергии, необходимой для компенсации превышения выходного напряжения над напряжением на конденсаторе 8, что позволяет уменьшить потери и габариты.

При необходимости получения напряжений ниже, чем напряжение на конденсаторе 8

10 в качестве нагрузки регулятора 2 может быть использован нерегулируемый инвертор с понижающим трансформатором.

Кроме того, в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом амплитуда переменной составляющей на обмотке дросселя 5 значительно ниже, что также уменьшает массу и габариты.

Следует также отметить, что управляемый ключевой элемент и дроссель фильтра могут быть включены относительно выхода выпрямителя в разные цепи (анодную или катодную), что не имеет принципиального значения.

Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет повысить надежность, снизить потери и улучшить массо-габарит25 ные показатели.