Двухфазный преобразователь электроэнергии

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве неполнофазного вторичного источника электропитания для потребителей постоянного напряжения среднего диапазона. Цель изобретения - упрощение. К секциям двухфазной вентильной обмотки электромагнитного аппарата, соединенным в открытый треугольник (V - схему), с присоединенными к его отводам дополнительными разноименными по фазе секциями подключен шестиячейковый вентильный мост 13 из преобразовательных элементов. Выводы 14, 15 постоянного тока моста образуют выходные выводы "+", "-", к которым подключается нагрузка. Установлением соответствующих соотношений чисел витков секций обмотки и их частей, а также упрощенного алгоритма управления обеспечены высококачественный спектр напряжения нагрузки и потребляемого тока, а также повышенная эффективность системы управления. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 М 7 162

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И%

° °

° °

МЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

М А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4353986/24-07 (22) 31.12.87 (46) 30,03,90. Бюл. 9 12 (75) А.М.Репин (53) 621.314.632(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1319205, кл. Н 02 М 7/162, 1985..

Авторское свидетельство СССР

М 1070669, кл. Н 02 М 7/08, 1982. (54) ДВУХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве неполнофаэного вторичного источника электропитания для потребителей постоянного напряжения среднего диапазона. Цель изобрете,ния — упрощение. К секциям двухфазИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве неполнофазного вторичного источника электропитания для потребителей постоянного напряжения среднего диапазона при наличии лишь двух источников переменных ЭДС с фазовым сдвигом 120 эл. град.

Цель изобретения — упрощение..

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема двухфазного преобразователя; на фиг. 2— то же, в более упрощенном виде за счет изображения соединений секций вентильной обмотки (ВО) электромагнитного аппарата (ЭМА) в топологическом, а шестиячейкового вентиль.ного моста - в блочном виде; на.

Л0„„1554091 А 1

2 ной вентильной обмотки электромагнитного аппарата, соединенным в открытый треугольник (V-схему), с присоединенными к его отводам дополнительными разноименными по фазе секциями подключен шестиячейковый вентильный мост 13 из преобразовательных элементов. Выводы 14, 15 постоянного тока

tt 1! моста образуют выходные выводы + к которым подключается нагрузка, Установлением соответствующих соотношений чисел витков секций обмотки и их частей, а также упрощенного алгоритма управления обеспечены высококачественный спектр напряжения нагрузки н потребляемого тока, а так- а е же повышенная эффективность системы управления. 2 з,п. ф-лы, 4 ил. фиг. 3 и 4 - векторные диаграммы, .поясняющие в фазовой плоскости при указанных на них соотношениях чисел витков ВО принцип формирования знакопостоянных импульсов S > (pI,12) выходного напряжения 0, где для каждого из двенадцати циклически сменяющихся во времени контуров протека- Ж ния тока нагрузки указаны при Яр токопроводящие или открытые в данном ! интервале дискретности преобразовательные элементы (ПЭ) моста, а также обозначены выводы секций ВО ЭМА, между которыми в данный момент образуется наибольшая разность потенциалов, определяющая наибольшие значения действующих в этот момент переменных

ЭДС, именуемых диагональными (ДЭДС).

1554091

На фиг, 2 и 3 указаны также соответствующие изображенным диаграммам соотношения витков всех частей и секций ВО ЭМА; число 4 отдельных ее

5 секций и число m èñõoäíûõ фаз или источников переменных ЭДС, сдвинутых по фазе на 120 эл. град.и преобразуемых посредством моста в постоянное напряжение. Кроме того, для той и другой реализаций устройства, отли— чающихся соотношением витков, и в связи с этим несколько иным принципом ф6рмирования выходных импульсов, приведены для удобства сопоставления алгоритмы управления преобразовательными элементами моста, устанавливающие порядок последовательной подачи сигналов управления от введенной системы управления через интервал дискрет-20 ности в 30 эл. град. Через Ч и 11 О обозначены витковые числа ВО как отношение суммарного числа ее витков к числу витков с напряжением, равным амплитудному или среднему Vo значени- 25 ям выходного .напряжения без учета потерь на элементах схемы.

Устройство (фиг. 1 или 2) содержит

ПЭ 1-12, образующие шестиячейковый 30 вентильный мост 13, и ЭМА с двухфазной ВО. Вентильная обмотка ЭМА разделена в каждой фазе на две секции— основные (ax, by) и дополнительные (а х,, Ь,у ). Основные и одна дополнительная секции снабжены соответственно отводами а, Ь, b,, причем ( основные секции ах и Ъу соединены между собой последовательно согласно, топологически образуя открытый треугольник yba, похожий на знак

V (фиг.2), в связи с чем такое соединение именуют V-схемой. ЭМА реализуем и в виде двух отдельных электромагнитных систем, например, двух однофазных трансформаторов, автотрансформаторов и др.

К отводам а и b основных секций присоединены встречно разноименные им по фазам дополнительные сек50 ции, причем одна из них (Ь,у,) отводом Ь<, а другая (а,х,) — выводом а<. Свободные выводы а, Ь,, b, х„, у, у, всех четырех секций подключены к выводам переменного тока шестиячейкового вентильного моста 13, Его выводы 14 и 15 постоянного тока

I t I l 11 11 образуют выходные выводы +, — к

1 которым подключается нагрузка 16.

Возможно также введение системы управления (СУ), обеспечивающей подачу сигналов управления на ПЭ 1-12 в соответствии с установленными алгорит— мами, а числа витков отдельных частей и секций ВО могут быть установлены в соотношениях, указанных на ,фиг. 3 и 4.

Преобразователь работает следующим образом.

Как видно из фиг, 2, устройство формирует шесть ДЭДС по две независимых в каждом из трех секторов, сдвинутых по фазе на 120 эл. град.: аЬ и у Ь в секторе аЬУ, Ъу и Ь,у в секторе Ъуа, уа и х<а в секторе уаЬ. В связи с секторным принципом формирования ДЭДС такие схемы называют

"секторными" или, сокращенно, С-схемами, а мостовая (M) структура соединения ПЭ обуславливает применение устройства в диапазоне средних (С) напряжений, что определяет принадлежность его к подгруппе СС-схем. С учетом V-соединения вентильной обмотки изображенная на фиг. 1 и 2 схема относится к виду CVM-схем со свойственными им особенностями и эффектами, В частности, несмотря на наличие лишь двух фаз (ли=2) в устройстве формируется шесть ДЭДС (И =6), и в результате их выпрямления посредством шестиячейкового моста 13 на нагрузке создается знакопостоянное напряжение Uz, содержащее за один период преобразуемых ЭДС двенадцать импульсов, последовательно примыкающих друг к другу через 30 эл, град. при выполнении указанных соотношений витков °

Механизм формирования импульсов

S поясняющий принцип преобразованйя переменных напряжений в знакопостоянное, ясен из фиг. 3 и 4, согласно которым частота пульсации переменной составляющей напряжения

Но, увеличена в 12 раз относительно частоты ЭДС (П=12), а ее уровень обеспечен достаточно малым (Кд=Щ /

/V =3,45 ), Несмотря на П=12, суммарное витковое число И осоставляет в устройстве всего лишь около 2,887, что в 4,732:2,887=1,64 раза меньше, чем в известном устройстве, содержащем традиционное соединение двухсекционной трехфазной ВО в правильные трехлучевую звезду и замкнутый треугольник, 5 1554091 6 из об ре те ния витков равных первых секций, частей от их отводов до соединенных между преобразователь собой выьодов и второй с отводом сексодержащий электро5 ции второй фазы, а также меньшей ее т, двухфазная вентиль- части до отвода и равной ей второй рого разделена в секции первой фазы установлены в сове секции, первые отношениях: 1,1 /"ГЗ:(43-1):(2/ГЗ-1) з выполнены с отво- или (43-1):1/W3:1:(1-1/-ГЗ).

Формула

1, Двухфазныи электроэнергии, магнитный аппара ная обмотка кото каждой фазе на д секции разных фа дом каждая, соединены между собой по, следовательно †соглас, топологичес— ки образуя открытый треугольник, три вывода которого, а также один из вы= водов второй секции второй фазы подключены K.четырем из шести выводам переменного тока шестиячейкового вентильного моста на преобразовательных элементах, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы, отличающийся тем, что, с 20 целью упрощения, к отводу первой секции первой фазы присоединен при встречном включении секций введенный отвод второй секции второй фазы, другой вывод которой, а также один из 25, выводов второй секции первой фазы, присоединенной другим выводом встречно к отводу первой секции второй фазы, подключены к двум остальным выводам переменного тока указанного 30 моста, 2. Преобразователь по п. 1, о тлич ающий с я тем, что числа

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что введенная система управления обеспечивает подачу сигналов управления через интервал дискретности последовательно на второй, третий, пятый, четвертый, шестой, седьмой, девятый, восьмой, десятый, одиннадцатый, первый и двенадцатый при первом или на первый, четвертый, шестой, третий, пятый, восьмой, десятый, седьмой, девятый, двенадцатый, второй и одиннадцатый преобразовательные элементы моста при втором соотношениях витков при нечетной нумерации элементов с первого по одиннадцатый в анодной и четной нумерации с второго по двенадцатый в катодной их группах в порядке естественного вступления в работу и выборе очередного из.двенадцати импульсов выходного напряжения в качестве исходного.

1554091

g,(ox; t,7) (ак. Фу) (аЬ и И

:a,и,: (В, а, .а,к,).

*1:/Ю (v3 -Ф

:(t/ä-1)1

ЙФ,Д4 у Я ю sg(wj;3,7) ((юуЯ2 . М .. ь Ъ "

Ф 9, ° . . 42) ю I ю

3 Щ

° ° ° е ° ° ° ° ° Ф

Зл (® " 1, . и Ю (, ; ) алие)иg ll .у 3 ) s,(>y;

Я@к,a) SI ".« 4." $)t(xg,;7,6)

Зг(Ха) У,6)

Фиг. а а

yt а ф 13 Оху иг, ахи 7

Ялеюритю уприУланив

Z, 3, $, 4, $, t, |), д,Щtt,ti tZ

Фиа . 2 п= г ах,;14) 33 (b1X133

t6l

Sg (ь1уду) Алгоритм упра 6Ленюй:

1,4,6,8, Е, 8,10, 7,0, fZ,8,11

Составитель Е.Мельникова

Редактор И.Сегляник Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 463 Тираж 493 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 иа $((y(A f, t,2) (ю),г у,х) з г C y,, д, (ЩЬ,)Е 1 Ь . а1 а

g ) х! х ."у-а t 6 .....)...у, . ° у ° ° I ° (ущип)у у ) .. а у, % у! 4х. . уг / ц ; х b . ф bb(brit (у,ахи)уу ") . 4 Г s,é х1 и у Iai .х" (7 )у,х а) g ñ Qx b Sb fхg Й,у)

S7 fx,yt 1у,(О)

ФОВ. 4 (ах-by): (A» ЬЬ):

:) ру : (М/-а х1)

- (fan-f): t/vs: l:

: (и/л); 2 "4 ран=2