Двухфазный трехлучевой преобразователь напряжения
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного источника знакопостоянного напряжения с трехкратной частотой пульсации . Цель изобретения - расширение схемно-функциональных возможностей и области применения Устройство содержит двухфазный источник переменных ЭДС с фазовым сдвигом на 120 эл град по одной секции с отводами в каждой фазе Один из отводов каждой секции образует выходной вывод, а между другим отводом данной и одним из выводов другой фазной секций, а также между другими разноименными их выводами подключены однонаправленно три преобразовательных элемента, что обеспечивает при соответствующих соотношениях образованных отводами частей трехкратную частоту пульсации при одновременном сдвиге огибающей выходного напряжения относительно преобразуемых ЭДС при синхронном перемещении соответствующих отводов 1 з п ф-лы.18 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАПИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о Ql СО Cd (К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4487006/07 (22) 23.09.88 (46) 23.06.91. Бюл. М 23 (72) А, М. Репин (53) 621.314.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР hk 996644991122, кл. Н 02 М 7/08, 1980. Авторское свидетельство СССР hk 1053240, кл. Н 02 М 7/08, 1980. (54) ДВУХФАЗНЫЙ ТРЕХЛУЧЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного источника знакопостоянного напряжения с трехкратной частотой пульсации. Цель изобретения — расширение схемно-функциональных воэможностей и Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного источника энакопостоянного напряжения с трехкратной частотой пульсации при наличии двухфазного источника переменных ЭДС, сдвинутых по фазе на 120 эл.град относительно друг друга, Цель изобретения — расширение схемно-функциональных возможностей и области применения. На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема трехлучевого двухфазного низковольтного преобразователя напряжения, в котором двухфазный источник переменных ЭДС со сдвигом по фазе на 120 эл.град относительно друг друга реализован на двух секциях вентильной обмотки (ВО) по „.,5U„„1658336 А1 области применения. Устройство содержит двухфазный источник переменных ЭДС с фазовым сдвигом на 120 эл.град. по одной секции с отводами в каждой фазе. Один из отводов каждой секции образует выходной вывод, а между другим отводом данной и одним из выводов другой фаэной секций, а также между другими разноименными их выводами подключены однонаправленно три преобразовательных элемента, что обеспечивает при соответствующих соотношениях образованных отводами частей трехкратную частоту пульсации при одновременном сдвиге огибающей выходного напряжения относительно преобразуемых ЭДС при синхронном перемещении соответствующих отводов. 1 з.п. ф-лы. 18 ил. одной секции в каждой фазе и в котором, наряду с преобразованием напряжения, обеспечивается в поддиапаэоне (0;30 ) фазовый сдвиг р огибающей выходного напряжения относительно образующих его переменных напряжений, причем сдвиг ЭДС показан большими, а перемещение дополнительного отвода при росте p — малыми стрелками; на фиг.2 — векторная диаграмма формирования в фазовой плоскости трех импульсов Sp (p = 1,3 ) выходного знакопостоянного напряжения Up в схеме по фиг,1, причем для каждого импульса указаны номера преобразовательных элементов (ПЭ), а также обозначения выводов или отводов соответствующих секций и их частей, участвующих в работе в данном 1658336 циклически сменяющемся во времени контуре токопрохождения в течение одного периода преобразуемых ЭДС; на фиг.З вЂ” 6 — то же, что на фиг.1 и 2 (частные реализации при р -ОиЗОэл.градсоответственно, причем в каждой из них дополнительные отводы отсутствуют за счет совпадения их с основными отводами данной фазной секции (фиг.З) или с ее выводами (фиг.5); на фиг.7 и 8 — то же, что на фиг,1, для поддиапазона фазового угла р - (30, 60) эл,град; на фиг.9 и 10 — то же, частная реализация при р =60; на фиг,11 и 12, 13 и 14, 15 и 16 — то же, для поддиапазонов угла р =(60;90) и (90;120 ) эл.град соответственно, причем частные реализации при у> - 90 и 120 изображены на фиг.13, 14, и 1,2, соответственно; на фиг.17 — зависимость от угла суммарногочисла Wg> витков 80 относительно амплитуды U выходного напряжения Up в режиме холостого хода; на фиг.18 — зависимости от угла р относительных значений и первой (ао), второй (хо) частей и части а о между промежуточным и основным отводами первой фазной секции ах при равенстве их соответствующим частям второй фаэной секции by, причем размерное значение и напряжения этих частей определяется через относительное их значение и как 0=0 2Ugp/уЗ, а условный знак "-" у а„о означает выполнение промежуточного отвода во второй из разделяемых основным отводом частей данной секции, что соответствует равенству oaj =-a o, при этом аю = ох — а х. Преобразователь (фиг.1) содержит три ПЭ 1 — 3 и двухфазный источник переменных ЭДС с фазовым сдвигом 120 эл,град относительно друг друга, реализованных на двух секциях ax,by двухфазной ВО ЭМА, по одной секции в каждой фазе. Каждая фазная секция снабжена одним основным (о,о ) и дополнительным (а, Ь ) отводами. Причем основной отвод делит каждую фазную секцию на две части, в общем случае на равные — первую (ао, Ьо ) и вторую (ох, о у), причем дополнительный отвод (а, Ь ) выполнен во второй из них, а I основные отводы о .о образуют выходные выводы "+", "-". Между одними разноименными выводами разных по фазе секций, а именно между вторым выводом х первой (ах) и первым выводом Ь второй (by) фазных секций подключен ПЭ 3. Два других ПЭ 2 и 1 присоединены по одному разноименными электродами (ПЭ 2— катодом, ПЭ 1 — анодом) к другим раэноименным выводам у и а этих фазных секций by u ах, причем все три ПЭ 1-3 подключены однонаправленно относительно одного из вы50 55 ся фазовый сдвиг огибающей выходного напряжения в пределах (О:30 ) эл.град относительно образующих его переменных ЭДС, включая крайние значения этого предела (фиг.2, 4, 6). При крайних этих значениях схема по фиг.1 дает частные реализации, приведенные на фиг.3 и 5, и, таким образом, для данного поддиапазона угла р получен ряд новых схемных исполнений, расширяющих возможности преобразователя. Причем xoäHûõ выводов "+". "-". Другие электроды этих двух ПЭ 2 и 1, присоединенных к данной фаэной секции (ах и by), подключены по одному к дополнительным отводам b> и а> 5 секций by и ах. При этом первая и вторая части и часть между отводами могут быть установлены для схемы по фиг.1 в соотношении (ао= Ьо ):(а о = - Ь о ):(аю-bio)= cos (30 - p):cos (30 + 10 + Р):sin ip что в действующих значениях напряжения на этих частях, выраженных относительно среднего значения Vp выходного напряжения в режиме хх. соответствует (2 л Г/9)(ао:ох:a>o)= (nlf223/ 3;2 7гй/9): 15;Pt471$/3; л /2/9):(О; л 2 /9 )=(0,85503; 0.98731 ): (0,855; 0,4937 ): (О: 0,4937 ) при ф -(О; ЗО Д. Далее такие значения для данного и других поддиапазонов угла р обозначены звездочкой *, например, ао, ох, а1о . Предельные значения угла p = 0 и 30 соответствуют частным реализациям на фиг.3 и 5. Преобразователь (фиг.1) работает следующим образом. При наличии переменных ЭДС на секциях ах и by на выходных выводах "+" и "-" формируется энакопостоянное напряжение вследствие выпрямления с помощью ПЭ 1-3 трех условно "положительных" полуволн вновь образованных ЭДС. Эти три новые ЭДС, формирующиеся путем векторного сложения исходных ЭДС, сдвинуты по фазе на 120 эл.град, и такой эффект обеспечивается. благодаря выбранным соотношениям 35 складывающихся между собой частей разноименных по фазе секций и установленным на фиг,1 электрическим связям этих частей через ПЭ 1 — 3. В результате выходное напряжение Оо содержит три последова40 тельно фаэосдвинутых импульса S с одина/ " ковыми амплитудой и длительностью. При этом первый и третий импульсы образуются при согласном, а втором — при встречном соединениях этих разноименных 45 по фазе частей фаэных секций. При синхронном, в разных фазах, изменении положения основного отвода и соответствующего синхронного перемещения дополнительного отвода обеспечивает1658336 каждому исполнению свойственны свои значения суммарного числа витков ВО или, что то же, необходимой суммарной амплитуды преобразуемых ЭДС, Таким суммарные числа Wa-a u W q о, определяемые, соответственно, относительно амплитуды U» и среднего значения Чг выходного напряжения 14, при изменении угла р в пределах первого поддиапазона (0;ЗОО) изменяются по косинусоидальному закону: W > = 4 cosp = (4; 2 V3 )=(4; 3,464 ) Wgo =(2л/3 1 3)Wgq=1,21 W g = (8 Л/3 Уз ) cos P = (8 Л/3 \ 3; 4 Л/3 ъ(4,84; 4,2 ) согласно фиг.17. Аналогично реализуются схемы в трех остальных поддиапазонах угла р (фиг.716), в результате чего в целом обеспечивается значительное множество новых базовых схем с П=З для широкого диапазона значений фазового сдвига — от 0 до 120 зл.град. Вместе с тем при изменении положения отводов, осуществляемом в соответствии с установленными соотношениями их витков, в преобразователе одновременно обеспечено совмещение или интеграция ряда функций — преобразования напряжения (выпрямления или инвертирования), умножения частоты пульсации в 3 раза относительно частоты преобразуемых ЭДС, снижения (редукции) уровня пульсации, и дополнительных функций — регулирования величины выходного напряжения (в случае фиксированного значения ЭДС одной из фаэных секций ВО) и/или изменения фазового его сдвига относительно исходных преобразуемых ЭДС. При этом необходимые значения ЭДС фазных секций и их частей могут быть установлены по данным таблицы и по зависимостям на фиг.17 и 18. Из них следует, что каждой схеме при данном значении угла р свойственны свои особенности, которые, являясь положительными в одних и не оцениваемые таковыми в других случаях, позволяют в каждом конкретном практическом варианте обеспечить выбор наилучшей (оптимальной) схемы в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями и при учете заданных либо вновь устанавливаемых критериев оптимизации. Формула изобретения 1, Двухфазный трехлучевой преобразователь напряжения, содержащий двухфазный источник переменных ЭДС, сдвинутых по фазе на 120 эл.град относительно другдруга, причемисточниксодержит в каждой фазе одну секцию, которая снабжена основным отводом, образую5 щим один иэ двух выводов, между одними разноименными выводами разных по фээе секций подключен первый преобразовательный элемент, а два других присоединены по одному 10 разноименными электродами к другим разноименным выводам фаэных секций при однонаправленном подключении всех трех элементов относительно одного иэ выходных выводов, о т л и115 ча ю щи йс я тем,что,с цельюрасширения схемно-функциональных воэможностей и области применения, каждая данная секция снабжена дополнительным отводом, и к нему сво20 бодным электродом подключен соединенный с другой секцией один из двух других преобразовательных элементов, причем дополнительный отвод выполнен в первой или во вто25 рой частях данной секции, образованных основным отводом, при соответствущих соотношениях этих двух частей и части между основными и дополнительными отводами, уста30 новленных для четырех поддиапаэонов фазового сдвига p .(0:30 ),(30;60 ), 0;90) и (90, 120 ) эл.град, где p — некоторый фазовый угол, а квадратная скобка означает, что указанная при ней цифра 35 принадлежит данному поддиапазону без исключения из него, причем при 0 < p< 30" первый преобразовательный элемент подключен между вторым выводом первой и первым выводом второй фазных 40 секций, а дополнительнь и отвод выполнен в каждой иэ них во вторых их частях, при 30 < p < 60 первый преобразовательный элемент подключен между первым выводом первой и вторым выводом второй 45 фазных секций, при 60" < p < 90 и соответственно при 90 < p < 120 дополнительный отвод выполнен в первой части каждой фаэной секции. 2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю50 шийся тем, что первая и вторая части и часть между дополнительным и основным отводами каждой фазной секции установлены в соотношениях cos (ЗОΠ— p): соэ(30 + p):sin p при р =(0;30), cos» 55 i (p — 30О): sin p; s i n (60Π— p ) при p = (30;90), sin(p — 60 ): sin p. cos(p - 30 ) при p = =(90; 120 )эл.град. 1658336 120 60 зо щ о 3/2 / 3/2 О, 866 3/2 0,5 0,866 0,866 i/ (з 2 /+3 ао О, 5774 Х, 1547,lс ф/3 3 4. 2 /3 0,855 О, 4937 Жс/2/В У 2./ . 1(2 / 9 0,855 0,9873 К /2/ 3 3 0,855 во" СОИ(30о+Щ) Sin@ ох 3/2 0,866 л 3/2 3/2 0,866 1/2 0,5 О, 866 a/ /з 2/ 3 f., 1547 ох 0,5774 А /2 / 3(3 0,855 И2 3 0,855 4а 2/9 0,4937 Й1/2/3+3 0,855 2Л.т(2/9 0,9873 - - g — — Ъ Я вЂ” 60o MS(Q 30о) а. о — 1/2 — 0,5 Q2 0,5 с/ з — f./Ð вЂ” 0,5774 а 0,5774 X+2/ 9 О, 4937 — А 1/2/ 9 — 0,4937 Дополнительный отвод относительно основного: удаляется †в-сблииается удаляется — сблииается-ю» Соединены черве преобраэовательные элементы: а, с Ъ -согласно — э ! l встречно — ч 2 /Т 2 Г 3, 464 31464 8Л 3 3 4,84 4Г/3 4,2 8 /3Л 4,84 44 / 3 4,2 8 /ж/Т 4,84 а. су а су ц сЬ х сЬ хс Ъ с — — — соя (30 — ч ) — — !<†din (4 — co i I.е- — согласно -к- согласно l ) согласно — 1<-- ватречно — 4 I = согласно — 3 l - — — согласно -4 С вЂ встреч)согласно -+(165833 F Фиа1 Фц8. 3 / « 2 (2) Фиг.4 an з1 (3) (Фиг.б 309 / Ь,х 0 gz (2) Фиг. 2 а y oi Пь 71 Ф,(1) «300 I t, / gl у г® 1658336 1658336 Фиг, 15 фцг. 13 0=3. ц 0) (1) (2) ь х фце.)6 b X Фиг. 14 О. 0.6 3,б 0.2 0 га ж 60 80 Юа рС.У Фиг, 17 Ы 80 100уС2 Фиа.18 Редактор В. Данко Заказ 1720 Тираж 395 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Ио ) 0 (3 S /3 1 1 0 а0 ol () з Г 1 I 1 (2) Составитель В. Горохов Техред М,Моргентал Корректор М. Самборская
