Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное /его варианты/

 

1. Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянно содержащий входные и выходные вывод для подключения соответственно т-фа ной сети переменного тока и нагрузки, ш цепочек, каждая из которых состоит . из последовательно соединенных первого и второго неуправляемых вентилей и обмотки линейного дросселя, а также конденсатор, включенный параллельно выходным выводам,причем в каждой из указанных цепочек общая точка соединения первого и второго вентилей подключена к одному из входных выводов, свободный вывод первого вентиля соединен с одним из выходных выводов, а свободный вьгоод обмотки линейного дросселя соединен с другим выхоДньш вьшодом, отличающийсятем, что, с целью улучшения энергетических показателей при регулировании выходного напряжения, в него дополнительно введены управляемые вентили, каждый из которых анодом подключен к общей точке соединения вентилей одной цепочки , а катодом - к общей точке соединения второго вентиля и обмотки линейного дросселя каждой из других цепочек.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(sI) Н 02 И 7 145

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3435276/24-07> (22) 14,05.82 (46) 15.04.85. Бюл. и 14 (72) Б.А. Багинский (7 1) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. С.И. Кирова (53) 621.314.6(088.8) (56) .1. Маевский О.А. Энергетические показатели вентильных преобразователей. М., "Энергия", 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

В 547016, кл. Н 02 М /06, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 2938437/07, кл. Н 02 И 7!145, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРВКЕНИЯ В РЕГУЛИРУЕМОЕ ПОСТОЯННОЕ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное, содержащий входные и выходные выводы для подключения соответственно ш-фазной сети переменного тока и нагрузки, m цепочек, каждая из которых состоит . из последовательно соединенных первого и второго неуправляемых вентилей и обмотки линейного дросселя, а также конденсатор,включенный параллельно выходным выводам, причем в каждой из ука= занных цепочек общая точка соединения первого и второго вентилей подключена к одному из входных выводов, свободный вывод первого вентиля соединен с одним из выходных выводов, а свободный вывод обмотки линейного дросселя соединен с другим выходным выводом, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей при регулировании выходного напряжения, в него дополнительно введены управляемые вентили, каждый из которых анодом подключен .к общей точке соединения вентилей одной цепочки, а катодом - к общей точке соединения второго вентиля и обмотки линейного дросселя каждой из других цепочек.

1150717

50 I5

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что указанные дополнительно введенные вентили полностью управляемые.

3. Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное, содержащий входные и выходные выводы для подключения соответственно сети переменного тока и нагрузки, две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого и второго неуправляемых венти= лей и обмотки линейного дросселя, а также конденсатор, включенный па раллельно выходным выводам, причем в каждой из укаэанных цепочек общая точка соединения первого и второго вентилей подключена к одному из входных выводов, свободный вывод первого вентиля соединен с одним из выходных выводов, а свободный вывод обмотки линейного дросселя соединен с другим выходным выводом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей при регулировании выходного напряжения, в него дополнительно введены два управляемых вентиля, каждый из которых анодом подключен к общей точке соединения второго вентиля и обмотки линейного дросселя одной цепочки, а катодом — к общей точке соединения второго вентиля и обмотки линейного дросселя другой цепочки.

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для преобразования переменного напряжения в регулируемое либо стабилизированное постоянное и может быть использовано для питания постоянным током электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей при регулировании выходного напряжения.

На фиг. 1 — 3 изображены схемы однофаэных преобразователей; на фиг. 4 и 5 — диаграммы изменения на пряжения U и тока I питающей сети; на фиг,. 6 — схема трехфазного

4. Преобразователь по и. 3, о тл и ч а ю шийся тем, что указанные дополнительно введенные вентили полностью управляемые.

5. Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное, содержащий входные и выходные выводы для подключения соответственно m-фазной сети переменного тока и нагрузки, m цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого и второго неуправляемых вентилей и обмотки линейного дросселя, а также конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, причем в каждой из указанных цепочек общая точка соединения первого и второго вентилей подключена к одному иэ входных выводов, свободный вывод первого вентиля соединен с одним из выходных выводов, а свободный вывод обмотки линейного дросселя соединен с другим выходным выводом, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей при регулировании выходного напряжения, дополнительно введены управляемые вентили, каждый из которых включен параллельно одному иэ линейных дросселей.

6. Преобразователь по п. 5, о тл и ч а ю шийся тем, что указанные дополнительно введенные вентили полностью управляемые. преобразователя переменного напряжения в регулируемое постоянное.

Однофазный преобразователь (фиг.1) содержит две параллельно соединенные цепи, в каждой иэ которых последовательно соединены два вентиля 1 и 2 (3 и 4) и дроссель 5 (6) . Общие .точки соединения вентилей 1, 2 и 3, 4 присоединены к питающей сети переменного тока, причем точка соединения вентилей 1 и 2 через управляемый вентиль 7 подключена к точке соединения вентиля 3 и дросселя 6, а точка соединения вентилей 3, 4 через управляемый вентиль 8 - к точке соединения вентиля 1 и дросселя 5. Сво3 1150 бодные выводы дросселей 5 и 6, а также вентилей 2 и 4 объединены и к ним подключены параллельно соединенные конденсатор фильтра 9 и нагрузка 10. 5

Однофаэный преобразователь по фиг. 2 отличается от преобразователя по фиг. 1 тем, что управляемые вентили 7 и 8 включены встречно-параллельно между общей точкой соединения 10 вентиля 1 и дросселя 5 и общей точкой соединения вентиля 3 и дросселя

6. Однофазный преобразователь по фиг.3 отличается от преобразователя по фиг. 1 тем, что управляемый вентиль 7 включен параллельно дросселю

5, а вентиль 8 — параллельно дросселю 6. Устройство по фиг. 6 отличается от устройства по фиг. 1 использованием трехфазного источника питающего 20 напряжения и введением дополнительно вентилей 11 и 12, дросселя 13 и управляемых вентилей 14 — 17, включенных соответствующим образом.

При рассмотрении принципа дейст- 25 вия схем будем полагать, что магнитный поток в сердечниках дросселей является непрерывным и его пульсация пренебрежимо мала.

Преобразователь по фиг. 1 работает следующим образом.

При положительной полуволне входног . напряжения (полярность обозначен:. без скобок) до момента времени (фиг.4) открыты вентили 1, 3 и 4.

Ток дросселя 5 замыкается через нагрузку, вентили 1 и 4 и питающую сеть. В момент времени ti под дейст. —, вием запускающего сигнала включается вентиль 7, что приводит к запиранню 40 вентиля 3 и переводу тока дросселя

6 также в цепь источника питания.

В момент времени t входное напряжение меняет знак (полярность обозначена в скобках), вентили 7 и 4 за- 45 .пираются, ток проводят вентили 1, 2 и 3. При этом ток дросселя 6 протекает через питающую сеть, а ток дросселя 5 замыкается через вентили

1 и 2, минуя сеть. В момент времени 50

t5 включается вентиль 8, вентиль 1 запирается и ток дросселя 5 также замыкается через источник питания.

Регулировка угла включения вентилей 7 H 8 e x 0-r o e- 55 чивает изменение выходного напряжения в два раза от Е / до 2 Е / <, где

Еп, — амплитуда входного синусоидаль717 4

/ ного напряжения, При этом потребляемый из сети ток имеет форму, показанную на фиг. 4 сплошной линией (I„ ) и коэффициент мощйости в крайних точках диапазона регулирования равен

0,9, а в процессе регулирования изменяется в пределах 0,94-0,78.

Трехфазный преобразователь работает следующим образом.

Если управляемые вентили 7, 14, 8, 15, 16 и 17 не включать, то выходное напряжение составит величину

3 Е /2Я, где Е„ — амплитуда линейного напряжения питающей сети. Ток каждой фазы составляет 2/3 тока нагрузки в течение одной трети периода и 1/3 тока нагрузки в оставшуюся часть периода. Первая гармоника тока совпадает с питающим напряжением.

При включении управляемых вентилей

7, 14, 7, 15, 16 и 17 в момент появления на них положительного напряжения режим работы схемы аналогичен трехфазному мостовому неуправляемому выпрямителю с индуктивной реакцией нагрузки. Выходное напряжение равно

3 Е„ /Я, ток каждой фазы представляет собой разнополярные прямоугольные импульсы с амплитудой, равной току нагрузки и длительностью равной 1/8 периода. Первая гармоника тока также совпадает с питающим напряжением.

Фаэное регулирование моментами включения управляемых вентилей 7, 14, 8, 15, 16 и 17 позволяет изменять выходное напряжение в 2 раза, причем коэффициент мощности в крайних точках ра-.: вен соответственно 0,827 и 0,955 (3/и) .

Работа однофазного преобразователя напряжения по фиг. 2 аналогична работе преобразователя по фиг.1. Отличием является то, что при включении управляемого вентиля 7 ток дросселя

6 замыкается через сеть и вентили

4, 1 и 7. Соответственно, при отрицательной полуволне входного напряжения (полярность на фиг.2 показана в скобках) ток дросселя 5 после включения вентиля 8 протекает через сеть и вентили 2, 3 и 8. Потребляемые от сети токи, регулировочиые и энергетические характеристики преобразователей по фиг. 2 и фиг. 1 идентичны. В схеме по фиг. 2 вентили 7 и 8 могут быть заменены одним двухнаправленным вентилем, например, симистором.

Если в схемах преобразователей по фиг. 1 и фиг. 2 выбрать вентили 7 и 8

1150717 полностью управляемыми, то можно обес;печить двукратное регулирование выходного напряжения с еще более высоким коэффициентом мощности. Действительно, если вентили 7 и 8 включить при угле g t,а выключить при угле

Il-61t1 то форма потребляемого тока будет иметь вид, показанный на фиг.4 пунктиром. Первая гармоника тока совпадает с питающим напряжением и в пределах всего диапазона регулирования коэффициент мощности превышает величину 0,9, достигая максимального значения 0,98.

В преобразователе, представленном 15 на фиг. 3, с помощью управляемых вентилей 7 и 8 производится закорачи-. вание дросселей 5 и 6 на интервалах отдачи накопленной в них энергии.

Так, при положительной полуволне 20 входного напряжения (полярность показана на фиг. 3 без скобок), когда его величина превышает напряжение нагрузки в дросселе 5, происходит накопление энергии, его ток замыкается через нагрузку, вентили 1 и

4, минуя сеть. Напряжение на обмотке дросселя имеет полярность, показанную на фиг. 3, и равно нагрузочному.

С.включением вентиля 8 вентиль 3 зо запирается, ток дросселя 6 замыкается через вентиль 8, а напряжение на дросселе скачком уменьшается до падения напряжения на открытом вентиле

8. При этом дроссель практически не отдает энергию и его ток остается неизменным. Когда входное напряжение сменит знак (полярность обозначена на фиг. 3 в скобках) и его величина превысит напряжение нагрузки, вентиль4р

8 запирается, ток дросселя 6 замыкается через вентили 2 и 3, питающую сеть и нагрузку. При данной полуволне входного напряжения дроссель 5 отдает энергию и, аналогично рассмотренному, его ток может быть переведен в цепь вентиля 7.

Регулируя время закороченного сос. тояния дросселей, т,е. обеспечивая фаэовое управление моментами включения вентилей 7 и 8, можно изменять выходное напряжение преобразователя в пределах от Е / i до Еп,. Потребляемый иэ сети ток I. имеет форму пря С моугольных импульсов с изменяющейся амплитудой и сдвинутым относительно перехода синусоидального напряжения через нуль передним фронтом (фиг.s).

Регулирование выходного напряжения в два раза от Е„ /9 до 2 Е / производится с высоким коэффициентом мощности, близким 0,9. Если вентили

7 и 8 выбрать полностью управляемыми и выключать их в момент перехода входного напряжения через нуль, то передний фронт потребляемого тока совпадает с нулем питающего напряжения, причем при регулировании изменяется лишь амплитуда тока. Коэффициент мощности во всем диапазоне регулирования равен коэффициенту мощности неуправляемого преобразователя.

Высоким коэффициентом мощности обладают также трехфазные управляемые преобразователи, у которых общие точки вентилей и дросселей через управляемые вентили связаны между собой, аналогично устройству по фиг. 2, либо управляемые вентили включены параллельно дросселям, аналогично устройству по фиг.3. В каждой из рассмотренных схем постоянная составляющая тока, потребляемого от питающей сети, равна нулю.

1150717

1150 71 7

Фиг.6

Составитель А. Кириллов

Редактор К. Волощук Техред С.Легеза Корректор С.Черни

Заказ 2158/42 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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