Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного вторичного источника электропитания . Цель изобретения - улучшение качества преобразования энергии. Положительный эффект обеспечивается связями между элементами устройства, содержащего две электромагнитные системы с обмоткой со средней точкой каждая. Средние точки образуют выходные выводы, отводы одной из обмоток и ее выводы соединены с выводами другой обмотки через четыре преобразовательных элемента 1-4. 7 з.п.ф-лы, 10 ил. S (Л со со О5 СО . /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1336179 A 1 (sg 4 Н 02 М 7 155

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3971118/24-07 (22) 20.09.85 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (72) А. М. Репин (53) 621.314.632 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1156218, кл. Н 02 М 7/12, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 408437, кл. Н 02 М 7/12, 1971. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного вторичного источника электропитания. Цель изобретения — улучшение качества преобразования энергии. Положительный эффект обеспечивается связями между элементами устройства, содержащего две электромагнитные системы с обмоткой со средней точкой каждая. Средние точки образуют выходные выводы, отводы одной из обмоток и ее выводы соединены с выводами другой обмотки через четыре преобразовательных элемента 1 — 4. 7 з.п.ф-лы, 10 ил.

1336179

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного вторичного источника электропитания.

Цель изобретения — улучшение качества преобразования энергии.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — векторная диаграмма формирования р-х фазосдвинутых импульсов (ц=1,4) выходного напряжения Uo, поясняющая в фазовой плоскости принцип действия устройства; на фиг. 3 — модификация устройства при перефазировке обмоток; на фиг. 4 — векторная диаграмма устройства; на фиг. 5 — 7 — модификации устройства при перефазировке обмоток и при дополнительном обратном включении преобразовательных элементов; на фиг. 8—

10 — векторные диаграммы.

При этом на векторных диаграммах указаны также обеспечиваемые устройством фазовые сдвиги основной токообразующей ЭДС относительно преобразуемой ЭДС вентильной обмотки а, принятой за базовую, необходимые соотношения витков, относительные суммарные витковые числа % . и

Wyo вентильных обмотков для каждой реализации, принятые относительно единых для них базовых чисел W и W< витков с напряжением, равным соответственно амплитудному U.o и среднему Vo значениям выходного напряжения Uo устройства в режиме холостого хода. Другие приведенные данные пояснены ниже.

Такие данные обеспечивают удобство и наглядность сопоставления различных реализаций между собой, а также иллюстрируют достижение соответствующих положительных результатов относительно известных устройств.

Источник по фиг. 1 содержит четыре преобразовательных элемента (ПЭ) 1 — 4 и электромагнитную систему с вентильными обмотками а и b. Обмотки имеют выводы от средних точек 0 и 0, образующие выходные выводы (+, — ) . К выводам первой обмотки а попарно подключены одноименными электродами преобразовательные элементы 1,4 и 2,3. Разноименные выводы обмоток а и Ь соединены через ПЭ 1 и 3. Вторая обмотка b снабжена двумя отводами b и b>, к которым подключены одноименными электродами ПЭ 2 и 4. Объединенные электроды ПЭ 1 и 4 подключены к выводу а первой обмотки.

При этом формируемые на обмотках переменные ЭДС сдвинуты по фазе на 120 эл. град. относительно друг друга, а числа витков обмоток а и b, а также частей

bo (уо ) и bio (b o ) могут быть установлены в соотношениях 1: ($3+1) /2, 1:

:(- /3 — 1 2 а в схеме по фиг. 5 — 1:2/ 3, 1:1 / „/3.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Полуобмотки ао и хо обмотки а связаны через ПЭ 1 и 3. последовательно, согласно с частями уо и bo обмотки b.

В результате переменные ЭДС, действующие

5 на этих частях, складываются между собой векторно, и этим обеспечивается фазовый сдвиг токообразующих ЭДС относительно преобразуемых ЭДС, в частности относительно ЭДС обмотки а, принятой на фиг. 2 за базовую.

При указанных на фиг. 1 электрических связях и принятых соотношениях витков этот фазовый сдвиг составляет 75 эл. град., а контур токопрохождения в схеме по фиг. 1 при формировании знакопостоян-!

5 ного импульса Si выходного напряжения Uo содержит следующие элементы: средняя точка о обмотки а, образующая отрицательный выходной вывод — полуобмотка ао—

ПЭ 1 — часть уо обмотки b — ее средняя точка o, образующая положительный

20 выходной вывод.

Остальные три контура токопрохождения аналогичны, но содержат в своем составе другие элементы, а формируемые при этом импульсы Sq, Sq, S сдвинуты относительно друг друга на 90 эл. град. (фиг. 2).

Таким образом, частота пульсации выходного напряжения увеличена в 4 раза относительно частоты преобразуемых ЭДС, а уровень пульсации по полному относительному размаху в режиме холостого хода обеспеЗ0 чен равным к„=aUo/Vo32,5О (no амплитуде первой гармоники =13,3О).

Помимо улучшения формы потребляемого тока, снижения потока реактивной мощности, указанное улучшение качества преобразования энергии приводит к улучшению масЗ5 со-габаритных и стоимостных показателей (МГСП) сглаживающих фильтров, других компенсирующих устройств. При этом, в отличие от обычно используемого с той же целью усложнения схем, в устройстве сохранено относительно известного устройства

40 число Ч вентильных обмоток (Ч, = 2) при сохранении длительности работы каждого преобразовательного элемента (1=90 ), среднего тока l- через них (l =1О) и потерь мощности в ПЭ. Сохранено также

5 амплитудное значение i-- тока через ПЭ и обмотки (Р=!ав/ 1О=1 при индуктивном характере нагрузки) и амплитуда Uaоб обратного напряжения на ПЭ снижена примерно на 0,1Vo. При этом Wgo4,29.

5р При сохранении рассмотренных положительных эффектов можно достичь дополнительного увеличения фазового сдвига токообразующих ЭДС относительно ЭДС базовой обмотки от 30 до 90 эл. град., если относительно схемы на фиг. 1 изменить со55 отношения витков (фиг. 5 — !0), (фиг. 3,7 и

8) или изменить относительно схемы на фиг. 3 и 7 направление включения всех

ПЭ на обратное (фиг. 9 и 10). Этим дополнительно расширены функциональные

13:36179

Формула изобретения

Sy 6"

Sg

60" фиг. 3 возможности и область применения устройства.

Промежуточные значения указанных фазовых сдвигов при одновременном изменении и суммарного числа витков (%п4,79) можно обеспечить, если путем изменения связей и соотношения витков реализовать устройство по фиг. 5 — 10.

При этом во всех реализациях устройства по фиг. 1,3,5,7,9 действующее значение тока I любой части обмотки, участвующей в работе один раз за период преобразуемых ЭДС, равно половине тока 1о нагрузки (D)l/lo=0,5), а ток части обмотки, участвующей дважды, составляет 0,711О.

Отношения действующих значений напряжения отдельных частей обмоток к среднему напряжению Vo нагрузки различны в разных схемах и указаны под соответствующими векторными диаграмами, но коэффициенты К р= (Pr/Po — 1) 100% превышения габаритной (вольтамперной) мощности P. первичных К.pi и вторичных Кпрц обмоток, а также всей электромагнитной системы К.р (при трансформаторном ее исполнении) одинаковы во всех реализациях и относительно полезной мощности Ро равны соответственно 28,25, 88, 58,1% при индуктивном характере нагрузки без потерь.

Вредного явления постоянного подмагничивания, свойственного ряду известных лучевых схем и приводящего к увеличению массы и объема источника, в представленных схемах нет. Во всех реализациях обеспечена, кроме того, вентильная развязка силовых обмоток между собой, а выполнение магнитной системы в виде двух магнитно не связанных систем обеспечивает также магнитную их развязку.

1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий электромагнитную систему с двумя вентильными У2 2 ,Ь:а =У: (V7- 1); Bbu =0,87б;

Вiуа, ьд = <

10 через третий и четвертый преобразовательные элементы соединены с выводами первой обмотки, разноименные выводы обмоток соединены через первый и второй преобразовательные элементы, а средняя точка второй обмотки образует второй выходной

15 вывод.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что фазовый сдвиг ЭДС, формируемых на обмотках, установлен 120 эл. град.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что введенные отводы обмотки выполнены по разные стороны от ее средней точки.

4. Преобразователь по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что числа витков первой и второй обмоток устарновлены в соотношении 1: (ГЗ+1) /2.

5. Преобразователь по пп. 3 и 4, отличающийся тем, что числа витков каждой полуобмотки второй обмотки и ее части от средней точки до отвода установлены в соотноше30 нии 1:(МЗ вЂ” 1)/2.

6. Преобразователь по пп. 1 — 5, отличающийся тем, что, с целью изменения фазовых сдвигов, вентильные обмотки перефазированы между собой.

7. Преобразователь по пп. 1 — 6, отличаю35 щийся тем, что, с целью изменения фазовых сдвигов, все преобразовательные элементы включены в обратном направлении.

8. Преобразователь по пп. 1 — 7, отличающийся тем, что магнитная система выполнена в виде двух магнитно не связан4О ных систем.

1336179 а Ь=й(Л 14ВаР0876)

Ваа ьо =gAXZ; 16@ 8 "

Фиг. Ф фиг.

Фиг. 7

5у и у

Ь:а =1:Г/ б; b0 :b<0 =

=1 1/О ; Вао 0,907;

Вьг =07ИФ; Вуу,=0,,У,У ; 1 еа =4 > <ха 4, 7Я

Составитель Е. Мельникова

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

За каз 3812/53 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

l

J

Sg ф

0 и> а b =г:g/ Ó; аа :а,о =

=!:1/ У; Вьр =0,907

Вао =0.7854; Ваа =О,.732

Ибла=4,31; +so =- г,7У а:b =1г2/ /Р;

В„= О Я07

Жы т = 0,7894

,, = 4,