Устройство для ослабления гармоник переменного тока на входе однофазного выпрямителя

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в выпрямителях. Цель изобретения - повышение эффективности и увеличение выходного напряжения. Устройство содержит дроссель 4 с W обмотками, включенными между входным 16 и выходным 2 выводами. Каждая из обмоток дросселя, кроме последней, своими выводами соединена с неподвижными контактами ключевых элементов, подвижные (замыкающие и размыкающие) контакты которых объединены в общую точку. Использование дополнительных ключевых элементов с размыкающими контактами, а также обеспечение блоком 17 управления синхронного переключения ключевых элементов, принадлежащих к одной и той же обмотке дросселя, в первой четверти периода работы в прямой последовательности включения, а во второй четверти - в обратной последовательности выключения и определенный выбор суммарного числа витков обмоток дросселя позволяют приблизить форму потребляемого из сети тока к синусоиде и получить значение выходного напряжения больше среднего значения выпрямленного напряжения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 5 Н 02 И 1/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4106914/24-07 (22) 25.08.86 (46) 30 .0 1. 90 . Бюл . ¹ 4 (72) Б.Н.Каржавов . (53) 621. 314. 5 (088. 8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (56) Авторское свидетельство СССР № 412658, кл. Н 02 И 1/14, 1974.

Авторское свидетельство СССР

77778?, кл, Н 02 М 1/14, 1980, (54) УСТРО11СТВО ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ГАРМОНИК ИЕРЕИЕ1ШОГО ТОКА НА ВХОДЕ ОДНОФАЗНОГО ВЬ111Р111ЯТЕЗЬЧ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в выпрямителях. Цель изобретения повышение эффективности и увеличение выходного напряжения. Устройство содержит дроссель 4 с N обмотками, включенными между входным 16 и выходным 2 выводами. Каждая из обмо2 ток дросселя, кроме последней, своими выводами соединена с неподвижными контактами ключевых элементов, подвижные (замыкающие и размыкающие) контакты которых объединены в общую точку. Использование дополнительных ключевых элементов с размыкающими контактами, а также обеспечение блоком 17 управления синхронного переключения ключевых элементов, принадлежащих к одной и той же обмотке дросселя, в первой четверти периода работы в прямой последовательности включения, а во второй четверти— в обратной последовательности выключения и определенный выбор суммарного числа витков обмоток дросселя позволяют приблизить форму потребляемого из сети тока к синусоиде и получить значение выходного напряжения больше среднего значения выпрямленного напряжения. 2 ил.

1539919

II II з 4N 12

w =wcosec--=wcosec —,,.

С .. 1марное. число витков в обмотках 7 и 6 л л

1» 1

1»

w =wcosec (— +-,- =11созес3--. (2) 4N 2Ц 12

Число витков в обмотке 7

w =wcosec -"-+ — J=wcosec5 —.

1 4И 221.1 1 2

Принцип работы устройства основан на постоянстве величины намагничивающей силы в дросселе (P=Iw), в связи с чем при изменении числа витков изменяется и величина тока.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии напряжения на входе фильтра (на выводах 16,3) все 2(N-1) ключевые элементы занимают исходное положение. В этом случае все N обмоток оказываются включенными в после45 (3) Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике и может быть использовано в схемах преобразователей переменного напряже5 ния в постоянное.

Цель изобретения — повышение эффективности и увеличение выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена функцио- 10 нальная схема устройства, на фиг. 2 временная диаграмма кривой потребляемого тока (в интервале от 0 до II ).

Устройство (фильтр) содержит выходной конденсатор 1, подключенный к выходному 2 и общему 3 выводам, дроссель 4 с тремя.(в общем случае с N) обмотками 5 — 7, два (в общем случае N- 1) ключевых элемента 8 и 9 с замыкающими контактами и два (в об- 20 щем случае N-1) ключевых элемента 10 и 11 с размыкающими контактами, Подвижные контакты пары ключевых элементов (8, 10 и 9, 11), неподвижные ,контакты (12, 13 и 14,15) которых 25 подключены к выводам одной и той же обмотки (5 и 6 соответственно); объединены и образуют общую точку i-й пары (по номеру данной обмотки). Общая точка первой пары ключевых элементов подсоединена .к входному выводу 16 фильтра. Фильтр содержит также блок

17 управления ключевыми элементами, который обеспечивает синхронную работу каждой пары ключевых элементов.

Суммарное число витков в обмот,ках 5 -7 (5) так как число витков в дросселе стало равным w, .

11

Через интервал времени — (т. Р, в момент времени -) блок управления

3 включает вторую пару (9, 11) ключевых элементов, которая исключает вторую обмотку (6) из указанной цепи. Это приводит к тому, что в интервале от

Л л

II — до — число витков в дросселе ста3 2 новится равным w и, соответственно, величина тока

1» 1

I =I sin(- -,+2- .).

12 6 (7)

Такая величина тока сохраняется и на интервале от -" до -." (Фиг.2), так как число витков в дросселе не л меняется. В момент времени 2- (фиг.2) блбк управления выключает последнюю (N-1)-ю (вторую на фиг. 2) нару ключевых элементов, подсоединяя к N-й (третьей 7) обмотке (N-1)-ю (вторую

6) обмотку, что увеличивает число витков в дросселе до значения wz . л /\

И р

При этом в интервале от 2- до 5- то3 6 ки в дросселе имеют величину, o+eделяемую формулой (6) . В моме11т вреII мени, соответствующий углу 5- на довательную цепь между выводами 16 и 2, При увеличении мгновенного значения входного (выпрямленного) напряжения от нулевого значения (при t=0 на фиг. 2) до значения

UI=Б з1п-, (4) где V»», — максимальная амплитуда, т.е, через интервал времени т т

4N 12 6

--=--- (-. на фиг. 2) блок 17 управления включает первую пару (8,10) ключевых элементов, которая исключает первую обмотку (5) из указанной цепи.

В этот момент времени ток, определявшийся ранеP (в интервале 0-1/6) величиной (при равном 11 )

II,=I s in12 где Т,„— мак симальная амплитуда, становится равным величине

Iã Iòs1n(, + )» (6) 1539919 фиг. 2, блок управления выключает первую пару ключевых элементов, что приводит к увеличению числа витков цо ъ и уменьшению тока до первоначальной величины (формула (5)). Таким образом осуществляется прямой порядок включения пар ключевых элементов и обратный порядок их выключения в четвертях периода.

Величина тока, потребляемого вы прямителем в общем случае, может быть представлена выражением

i=I .о —.----s in (4N1+1) wt

m 304N1 -1 (8) или в рассматриваемом случае

i=I Å ----sin(121+1)wt, р 12+1 т. е. в спектре отсутствуют третья, пятая, седьмая и девятая гармоники выпрямляемой частоты, что существенно улучшает форму потребляемого тока.

Величина напряжения на выходе предлагаемого фильтра оказывается больше среднего значения выпрямляемого напряж ния (B отличие от обычных

ЬС-фильтров) . Для рассматриваемого случая, когда И=З, U =0,750, т.е, . на 17,51 больше средней величины Б, Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает улучшение форлы потребляемого оцнофазным выпрямителем из сети тока, приближая ее к синусоиде, и повышает величину выходного напряжения.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для ослабления гармоник переменного тока на входе однофазного выпрямителя, содержащее входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника напряжения и нагрузки, конденсатор, включенный между выходными и общим выводами, дроссель с N обмотками, ключевые элементы с замыкающими контактами, неподвижный контакт каждого из которых соединен с началом соответствующей обмотки дросселя, а также блок управления ключевыми элементами,отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и увеличения выходного напряжения, дополнительно введены ключевые элементы с размыкающими контактами, неподвижный контакт каждого из которых соединен с концом соответствующей обмотки, число ключевых элементов с размыкающими и замыкающими контактами выбрано одинаковым и равным N-1, подвижные контакты ключевых элементов, неподвижные контакты которых соединены с соответствующими выводами одной и той же обмотки дросселя, объединены в общую точку, подключен20 ную к концу предыдущей обмотки, при этом общая точка ключевых элементов, соециненных с первой обмоткой дросселя, подключена к Входном5 вывод5, начало и конец N-й обмотки подключе2S ны соответственно к концу (N-1)-й обмотки и выходному выводу, а для пар ключевых элементов, имеющих общую точку, блок управления выполнен обеспечивающим их синхронное пере3Q ключение, причем в первой четверти периода, начиная с момента времени

Т/4N, через интервал времени, равный Т/4И, блок управления выполнен осуществляющим поочередное включение указанных нар ключевых элементов

35 в прямой последовательности, во второй четверти периода — их выключение в обратной последовательности, а суммарное число витков обмоток дросселя в каждом из указанных интервалов времени выбрано пропорциональным значению г

cosec(-.-+--(N-и) (4И 2И где и — количество обмоток дросселя, включенных на данном интервале времени.

1539919

Составитель А.Кириллов

Редактор А.Orap Техред И.Ходанич Корректор И.Кучерявая

Заказ 227 Тираж 480 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101