Полупроводниковый преобразователь рода тока

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может также использоваться в качестве компенсатора реактивной мощности управляв мого трансформатора. Целью изобретения является снижение габаритов Преобразователь содержит полупроводниковые пластины (Ш1) 1, размещенные . в зазоре магнитной системы 3с обмотками возбуждения (ОВ) 4, 5. ПП 1 секционированы и с помощью подводящих проводников 6,7 соединены с первичными обмотками 8 трансформатора с .1 магнитопроводом 9 и вторичными об (Л мотками 10. ОВ 4, 5 выполнены с числами витков соответственно tJ| и Wi . При правильном согласовании полярto о СП со 01

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК () 4 H 02 И 7/44, 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3820396/24-07 (22) 30. 11.84 (46) 23.10.86. Бюл. Р 39 (71) Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г.M. Кржижановского (72) Ю.Н. Вершинин, С.Е. Дворчик, С.Ю. Реуцкий и С.P. Троицкий (53) 621.314.57(088,8) (56) Автономные инверторы/Под ред.

Г.В. Чалого. — Кишинев: Штиинца, 1974, с. 336., Хомерики О.К. Гальваномагнитные элементы и устройства автоматики и вычислительной техники. — M.: Энергия, 1975, с. 72.

Вайсс Г. Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов - и их применение. — M.: Энергия, 1974, с.384.

ÄÄSUÄÄ 1265950 А1 (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РОДА ТОКА (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может также использоваться в качестве компенсатора реактивной мощности управляемого трансформатора. Целью изобретения является снижение габаритов.

Преобразователь содержит полупроводниковые пластины (НП) 1, размещенные . в зазоре магнитной системы 3 с обмотками возбуждения (ОВ) 4, 5. ПП 1 секционированы и с помощью подводящих проводников 6,7 соединены с первичными обмотками 8 трансформатора с магнитопроводом 9 и вторичными обмотками 10. ОВ 4, 5 выполнены с числами витков соответственно Ц, и Й

При правильном согласовании поляр1265950 ности ОВ 4, 5 амплитуда тока в одной из фаз начинает расти, что приводит к появлению поля возбуждения второй фазы, возникающий в ней ток, в свою очередь, приводит к уменьшению тока первой фазы. Необходимые для компенсации реактивной мощности

Изобретение относится к преобразователям постоянного тока в многофазный переменный, в том числе регулируемой частоты, многофазного переменного тока в постоянный и может 5 также использоваться в качестве компенсатора реактивной мощности управляемого трансформатора.

Целью изобретения является снижепие габаритов преобразователя.

На фиг. 1 представлена фаза преобразователя группового типа, общий вид на фиг. 2 — электрическая схема соединения по поперечному току двухфазного преобразователя на фиг.3 !

5 вариант электрической схемы соединений по переменному току трехфазного преобразователя (грансформатор опущен) .

Полупроводниковый преобразователь . рода тока содержит полупроводниковые пластины 1, размещенные под полюсом

2 в зазоре магнитной системы 3 с обмотками 4 и 5 возбуждения с числом витков г.г,н LJ, соответственно полу25 проводниковые пластины секционированы, пары секциопированных электродов с помощью подводящих проводников 6 и 7 соединены с первичными обмотками 8 трансформатора с магнитопрово.дом 9 и вторичными обмотками 10.

Схемы групггового типа (фиг.1-3) составлены из однофазных систем возбуждеггия и трансформаторов. Преобра- 35 зователь может быть выполнен с общим иагнитопроводом возбуждения и трансформатор ом. Схемы приведены для режима преобразования постоянного то-. ка в переменный, нагрузка в цепь мо- 40 жет подклгочаться либо последовательно в цепь вторичной обмотки 10 транс1 форматора, либо к отдельной обмотке витки l4 при больших параметрах

Холла существенно меньше, чем основные витки 14 . При этом в магнитном поле удается запасти на 2-3 порядка больше энергии в единице объема, чем в электрическом поле. 2 з.п. ф-лы, 3 ил, Л

4 или 5 возбуждения параллельно вторичной обмотке 10 тоансфоггггатора °

Преобразователь в режиме генерации переменного тока работает следующим образом.

Подается постоянное напряжение на последовательно соединенные пластины 1 разных фаз. При достижении некоторой критической напряженности электрического поля E „ в системе «ачинают мягко развиваться автоколебания (от имеющих место случайных флуктуаций) . При правильном согласовании полярности обмоток возбуждения амплитуда тока в одной из фаз начинает расти, что приводит к появлению поля возбуждения второй фазы, возникающий в которой ток, в свою очередь, приводит к уменьшению тока первой фазы, и т.д ° Это приводит (фиг.2) к появлению двухфазных колебаний (сдвинутых на 90 эл.град.), в схеме (фиг.3) возникает трехфазный ток. Трехфазные колебания могут быть поггучены как при согласном, так и встречном включении витков Й,и И,, а также при наличии трех обмоток возбуждения в каждой фазе. Ток (напряжение) ограничивается на заданном уровне за счет нелинейности Холловского типа.

Необходимые для компенсации реактивной мощности витки Ц при больших параметрах Холла существенно меньше, чем основные витки Ц. Таким образом, в магнитном поле удается запасти на 2-3 порядка больше энергии в единице объема, чем в электрическом поле, т.е. дополнительный нес магнитной системы оказывается существвенно меньше, чем вес конденсаторов, необходимых для компенсации реактивной мощности. и, 2. Преобразователь по п. f, о тл и ч а ю шийся тем, что полупро-,. водниковые пластины выполнены иэ,ан"

g0 тимонпда индия и охлаждаются жидким азотом.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, о т.л и ч а ю шийся тем, что маг-. нитная система с обмотками воэбужде55 ния выполнена сверхпроводящей.

3 1265

Для оптимально выбранной нагрузки КЛД преобразователя без учета потерь на возбуждение определяется из соотношения ф +7-1

5 — Фг+ . 1 (1) где 1" — число Холла, =4" = У где — подвижность носителей заряда, 10

 — действующее значение индук" ции магнитного поля, Для получения высокого 1 нужно иметь P >> 1, при P = — 100 — 200) может быть 99Х и выше. Высокие Р 15 можно получать, применяя материалы с высоким Р. при больших индукцияхЬ .

Так, .возможно применение в качестве рабочего тела преобразователя антимонида индия (= 7,8 м /B„c при 20

300 К и / =120 И /В.с при 77 К. Применение антимонида индия при 77 К (аэотной температуре) позволяет получить преобразователь с высоким КПД даже при обычных индукциях магнитно- 25 го поля Ь 1 — 1,5 В с/м .(Тл), а при,менение сверхпроводящих магнитных систем с индукцией Ь =- 5 — 10 Тл позволяет получить высокий КПД на антимониде индия даже при нормальной тем-30 пературе.

Частотой генерируемых колебании можно управлять числами витков И и

И, закорачиванием отдельных пар электродов преобразователя. 35

Преобразователь по свойствам ближе к генератору тока, чем к генератору напряжения, для него не опасно короткое замыкание, но холостой ход приводит к резкому увеличению потреб-10 ляемого постоянного .тока. Регулирование можно осуществлять либо закорачиванием части секций преобразователя, либо управлением магнитным по,лем преобразователя. В отсутствие других нелинейностей кроме Холловско" преобразователь вырабатывает строго гармонический ток, Если преобразователь подключить к многофазной сети переменного тока с нужным порядком чередования фаз в режиме ведомого сетью инвертора, то при частоте сети ч> и соответствующей частоте анто колебаний инвертора V. последний име ет Cos

Q. Cosf > О, что эквивалентно индуктивной нагрузке.".

Таким образом, в рассматриваемом режиме преобразователь выполняет функции компенсатора реактивной мощности.

Если в ведомом сетью переменного тока преобразователе отключить источник постоянного тока и вместо него включить нагрузку, то по ней потечет постоянный ток, т.е. имеем преобразователь переменного тока в постоянный.

И в данном случае в условиях симметрии фаз получаем постоянное напряжение без применения каких-либо фильтров.

Формула изобретения

1. Полупроводниковый преобразователь рода тока, содержащий подключаемые с торцов к источнику постоянного тока полупроводниковые пластины . с секционированными электродами на боковых поверхностях, попарно подсоединены к отдельным первичным обмоткам трансформатора, причем указанные ! пластины размещены между парами полюсов в зазоре магнитной системы с обмотками возбужцения, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью снижения габаритов, трансформатор и магнитная система выполнены многофазными, каждая пара IIoJIIocQB магнитной системы содержит по крайней мере две обмотки возбуждения, вторичная обмотка трансформатора каждой фазы соединена последовательно с обмоткой возбуждения своей пары полюсов, и по крайней мере с одной обмоткой возбуждения соседней пары полюсов, торцы пластин разных фаэ соединены в последовательную замкнутую цепь, подключенную к источнику постоянного тока.

1265950

Фиг.2

Составитель Г. Ныцык

Редактор О. Юрковецкая Техред A.Êðàâ÷óê, Корректор.И. Поко

Заказ 5678/55 Тиразк 631 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и: открытий

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

Производствейно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4