Двухфазный источник напряжения с десятикратной частотой пульсации
Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве вторичного источника питания для преобразования электроэнергии двухфазного первичного источника ЭДС с фазовым их сдвигом 120 эл.град. Цель изобретения - упрощение и расширение области применения . Устройство содержит пятиячейковый вентильный мост 11 из десяти преобразовательных элементов 1-10, анодная и катодная группы которых образуют выходные выводы 12 и 13 для подключения нагрузки 14. К выводам переменного тока моста 11 присоединены секции двухфазного источника преобразуемых ЭДС, разделенных в каждой фазе на две секции. При указанном соединении этих секций и установленных их соотношениях устройство обеспечивает десятикратную частоту пульсации при малом ее уровне, равном по полному размаху 5% относительно среднего значения выходного с напряжения. 3 ил.3 Ј
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (l9) (! )) y()s Н 02 М 7/162
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
О
0с
Ь
О
В10; k 5 4
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654034/07 (22) 27.01.89 (46) 07.09.91. Бюл. М 33 (72) А.M.Påïèí (53) 621.314.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1495956, кл. Н 02 М 7/162, 1987.
Авторское свидетельство СССР
М 1561177, кл. Н 02 М 7/162, 1987. (54) ДВУХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ С ДЕСЯТИКРАТНОЙ ЧАСТОТОЙ
ПУЛЬСАЦИИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве вторичного источника питания для преобразования электроэнергии двухфазного первичного источника ЭДС с фазовым их сдвигом 120 эл.град.. Цель иэобретения— упрощение и расширение области применения. Устройство содержит пятиячейковый вентильный мост 11 из десяти преобразовательных элементов 1-10, анодная и катодная группы которых образуют выходные выводы 12 и 13 для подключения нагрузки
14, К выводам переменного тока моста.11 присоединены секции двухфазного источ- . ника преобразуемых ЭДС, разделенных в каждой фазе на две секции. При указанном соединении этих секций и установленных их соотношениях устройство обеспечивает десятикратную частоту пульсации при малом ее уровне. равном па полному размаху 5 относительно среднего значения выходного напряжения. 3 ил.
1б76040
На фиг. 1 изображена принципиальная 10 электрическая схема ycòðoécòâà, в монтажном виде; на фиг. 2 — то же, при изображении секций ЭДС и их соединений в топологическом, а пятиячейкового вентил.— ного моста Л5 — в блочном ниде; на фиг 3 — 15 десятилепестковая диаграмма знакопостоянных импульсов Sp(,u =- 1,10).
Фиг. 3 иллюстрирует каждым лепестком, показанным пунктиром, форму выходного напряжения 14 в режиме холостого 20 хода или при идеализированных условиях (без учета потерь). На векторной диаграмме показан также фазовый сдвиг периодически изменяющейся огибающей этого напряжения, равный по максимуму перво- 25 го импульса 12 эл.град. относительно максимума преобразуемой ЭДС первой фазы источника.
При этом с целью наглядности и удобства на фиг, 1 указаны число п1и исходных 30 преобразуемых ЗДС (т, = 2), число У2 их сЕкций (Y2 = 4), фазовый сдвиг b = 120 одной из двух ЭДС относительно другой, число Мд = 5 диагональных ЭДС (ДЭДС), формирующихся на входе моста, суммарное число В преобразовательных элементов
Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве вторичного источника электропитания для преобразования электроэнергии двухфазного первичного источника ЭДС с фазовым их сдвигом 120 эл,град.
Цель изобретения — упрощение и расширение области применения, (ПЗ) (В =- 10), число Вп ПЭ, одновременно последовательно обтекаемых током нагрузки в каждом из десяти контуров, циклически сменчюшихся во времени в течение одного периода преобразуемых ЗДС (Вл = 2), значение суммарной амплитуды ЭДС или суммарное число W, витков ВО ЭMA(+<=2,716), кратность П частоты пульсации выходного напряжения относительно частоты ЭДС (П = IO), коэффициент Кл пульсации по полному ее размаху относительно среднего значения Чо напряжения Uo (Кп5;4), На фиг. 3 при Sp указаны номера преобразовательных элементов моста Л5, проводя ших ток нагрузки или открытых естественным образом э данном подинтервале времени, а также приведены обозначения соответствующей пары выводов секций ЭДС, между которыми в данный и момент действует н а и большее значение соответствующей ДЭДС.
Устройство содержит десять ПЭ 1 — 10, собранных попарно последовательно в
55 пять вентильных ячеек, соединенных между собой однополярно параллельно в пятиячейковый вентильный мост 11, ПЭ пронумерованы в порядке естественного их открытия при выборе условно первого импульса S1 в качестве исходного. Причем открытие ПЭ происходит при естественном возникновении положительного значения прямого напряжения на них(плюсом на аноде, минусом на катоде), а закрытие ПЭ вЂ” при возникновении на них обратного напряжения, Одни пять ПЭ, объединенные своими анодами, образуют анодную их группу и обозначены нечетными номерами, а другие пять ПЭ, обьединенные катодами, образуют катодную группу моста и обозначены четными номерами.
Эти обьединенные электроды образуют выводы 12 и 13 моста 11 по постоянному току и к ним подключается нагрузка 14. К выводам переменного тока моста, образованным точками соединения соответствующих пар данной нентильной ячейки, присоединены выводы двухфазного источника 15 преобразуемых переменных ЗДС.
Источник на фиг. 1 реализован в виде секций двухфазной вентильной обмотки (BO) электромагнитного аппарата (31ЛА), Указанные две ЭДС сдвинуты по фазе на 120 эл.грд, относительно друг друга, и эти
ЭДС или вентильная обмотка двухфазного
ЭМА содержит н первой и второй фазах по две секции а1х1, 82х2 и Ь1у1. Ь2у2. Причем их начала обозначены буквами х, у,а концы — буквами а. b с соответствующими индексами 1 и 2, Первая секция b1y1 второй фазы снабжена двумя отводами b1 Ь1, причем отводы отсчитываются по порядку от конца Ь, секции Ь1у1, К первому отводу b1 подключена согласно своим началом х1 первая секция а1х1 первой фазы. I началу х2 второй секции той же первой фазы присоединена согласно своим концом b2 вторая секция Ь2у2 второй фазы. Вывод от начала у2 этой секции, а также выводы от начала у1 и конца b1 первой секции Ь1у1 второй фазы и от конца а1 первой секции а1х1 первой фазы подключены к соответствующим четырем выводам переменного тока пятиячейкового вентильного моста 11.
Кроме того вторая секция а2х2 первой фазы своим выводом от ее конца а2 присоединена к второму отводу b1 первой секции Ь1у1 второй фазы, а выводом от начала х2 — к пятому выводу переменного тока моста 11.
При этом первая и вторая секции а1х1 и а2х2, Ь1у1 и b2y2 первой и второй фаэ. а
1676040
45
55 также три части b1b1, b1 Ь1, bl у1 первой
I I tl л секции Ь|у1 второй фазы. разделенные (i ,первым и вторым отводами Ь1 и Ь1 (при отсчете этих частей от конца b> данной секции bury<), могут быть установлены в соотношениях а1х1:агхг:Ь1у1:bays:Ь1Ь1:b<
b(:b)ye=0,419469:0,678716:1:0,618034:
0,290266:0,240076: О, 4 6 9 659 0,4195;
0,6787:1:0,618:0,29:0.24:0,47 относительноамплитуды Uao выходного напряжения U< в режиме холостого хода (ХХ).
В обычно требующихся на практике действующих значениях напряжения на секциях и их частях в долях приводимого в техническом задании среднего значения Ч0 напряжения 0 на нагрузке вышеуказанные данные соответствуют следующим:
0,30155:0,48791:0,71887:0,20866:0,17257
:0,33764.
Устройство работает следующим образом, Как следует из фиг. 2, на подходящих к мосту линиях формируется пять диагональных ЭДС (ДЭДС). При указанных соотношениях секций и их частей эти ДЭДС образуют в фазовой плоскости правильную пятиугольную звезду, показанную пунктирными линиями.
Обе полуволны таких пяти ДЭДС выпрямляются с помощью моста 11, что как и в любой мостовой структуре приводит к удвоению числа импульсов напряжения (тока) на выходе моста относительно числа преобразуемых ДЭДС.
В результате на нагрузке 14 формируется (фиг. 3) энакопостоянное напряжение
U<>, переменная составляющая которого пульсирует с частотой в десять раз больше частоты преобразуемых ЗДС (П = 10) при сравнительно небольшом уровне пульсации (Кп -5 )
Причем такой важный эффект достигнут при наличии лишь двух исходных ЭДС (лишь двух фаэ первичного источника питания), а частотная кратность пульсации обеспечена некратной трем несмотря на преобразование ЭДС с фазовым сдвигом 120 эл.град., свойственных трехфаэной системе.
Возможно дополнительное повышение частоты пульсации и снижение ее уровня благодаря фазовому сдвигу (фиг. 3) первого . импульса S>. равному 12 эл.град., относительно ЭДС первой фазы.
Такой сдвиг отличается от симметричного сдвига на 18 эл.град. в других аналогичных реализациях источников постоянного напряжения с той же десятикратной частотой пульсации, По сравнению с известным в данном устройстве при том же числе исходных преобразуемых ЭДС (п, = 2) и том же числе Вл - 2 уменьшено в 1,2 раза суммарное число ПЭ, число вентильных ячеек моста, число присоединенных к мосту линий, его выводов переменного, тока и выводов источника ЭДС(секций ВО ЭМА), снижено в 1,162 раза суммарное число витков В0 или суммарная амплитуда ЭДС, изменено протекание электромагнитных процессов, обеспечен новый спектральный состав гармонических составляющих наг ряжения нагрузки и потребляемого тока без введения спектрапреобразователей при одновременно высоком качестве реобразования электроэнергии и сохранении возможности испсльзования устройства в качестве сравнительно эффективного средневольтного В1ЛП, Возможна реализация устройства и в качестве инвертора, обеспечивающего преобразование энергии источника постоянного тока в два переменных напряжения с фазовым сдвигом 120 эл.град„при возможности получения трехфазного переменного напряжения. При этом в случае выполнения устройства управляемым возможен lpccToA алгоритм управления преобоазовательными элементами, вытекающий из той же фиг, 3. Как видно из приведенкой на лепестковой диаграмме нумерации участвующих в работе ПЭ сигналы управления от вводимой системы управления, в том числе микропроцессорной, достаточно подавать лишь на один из десяти ПЗ в каждом контуре токопрохождения (при формировании очередного выходного импульса), причем при принятой на фиг, 1 нумерации — на ПЭ 1.2,...,9,10.
Формула изобретенная
Двухфазный источник напряжения с десятикратной частотой пульсации, содержащий двухфазный источник переменных
ЭДС, одна из которых сдвинута по фазе относительно другой на 120 эл.град„а каждая фаза разделена на две секции, причем первая секция второй фазы снабжена двумя отводами, к первому из них при порядковом отсчете отводов от конца секции подключена согласно своим началом первая секция первой фазы, к началу второй секции той же фазы присоединена согласно концам вторая секция второй фазы, при этом ее начало, а также начало и конец первой секции второй фазы и конец первой секции первой фазы подключены к четырем из пяти выво1676040 началом — к пятому выводу переменного тока указанного моста, причем первая и вторая секции первой и второй фаз, а также три части первой секции второй
5 фазы, разделенные первым и вторым ее отводами, при отсчете частей от конца секции установлены в соотношениях
0,4195:0;6787: 1:0,618:0.29:0.24:0,4697. дам переменного тока пятиячейкового вентильного моста, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения области применения, вторая секция первой фазы своим концом присоединена к второму отводу первой секции второй фазы, а (Ч,Ха К !0)3), 910)3у (o 8z
Яа
92 b ;
Ю,в) ° u
7,Я)Я
Ь2 1) (2 1 7e)8 8>(s>У1 i s,e)
Фаз,3
Составитель В.Горохов
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кундрик
Редактор М.Липович
Заказ 3011 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
11l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101
