Многофазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Использование: изобретение может быть использовано в качестве импульсного преобразователя многофазного переменного напряжения в постоянное и регулятора постоянного тока (напряжения). Сущность изобретения: обеспечивается сокращение числа управляемых вентилей и, следовательно, их управляющих источников, увеличивается коэффициент использования многофазного трансформатора, уменьшаются массогабаритные показатели исключением дополнительного многофазного трансформатора, расширяется диапазон изменения выходного сигнала за счет использования включения вторичной обмотки многофазного трансформатора в виде треугольника, повышается надежность устройства за счет ограничения тока при коротких замыканиях как нагрузки, так и вторичной обмотки трансформатора и выпрямителя. Устройство содержит многофазный трансформатор 5 с первичной 6 и вторичной 7 обмотками, выпрямитель 8, нагрузку 11, подключенную к выводам 9,10, управляемый вентиль 1, датчик (ограничитель) тока 2, управляемое сопротивление 3 с управляющим выводом 16, выполненной на транзисторе 4 с дополнительным выходом 17 и управляющим входом 22, выводы 14 и 15 для подключения управляющего источника, а выход 12 - для подключения многофазного переменного источника, вентильный многофазный мост 13, управляемые ключи (сопротивления) 18,19, дополнительный источник 20, выполненный в виде предварительно заряженного конденсатора, дополнительный или датчик, или индикатор, или управляющий источник 23. Новым в устройстве являются датчик (ограничитель) тока 2 и его связи, управляемое сопротивление 3 и его связи, подключение второго вывода 15, выпрямителя 13 и управляемых ключей 18, 19 и их последовательных цепей, исполнение управляемого вентиля 1 в виде дополнительно управляемого. 7 з. п. ф-лы, 43 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях многофазного переменного напряжения в постоянное и регуляторах постоянного напряжения (тока).

Известен преобразователь энергии переменного тока в энергию постоянного тока [1] содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого подключены к неполностью управляемым выпрямительным мостам, которые соединены параллельно через уравнительные реакторы, мосты объединены в две группы по три моста в каждой, причем в первой группе мостов тиристоры расположены по одному в порядке чередования фаз в анодных плечах, а во второй в катодных плечах.

Недостатком преобразователя является сложность управления и относительно большое число управляемых вентилей и вентилей (мостов).

Известен также трехфазный преобразователь переменного тока в постоянный [2] содержащий силовой трансформатор, вторичные обмотки которого образуют две звездочки, причем лучи последних соединены между собой через тиристоры и каждая звездочка подключена к соответствующей группе разделительных диодов, имеющих общую точку, а также коммутирующую цепочку, состоящую из конденсатора и вспомогательного тиристора и подключенную к выводам для дополнительного источника, коммутирующая цепочка включена между общей точкой одной из групп разделительных диодов и общей точкой звезды, соединенной с этой группой.

Недостатком его является относительно большая сложность устройства, из-за наличия относительно большого числа управляемых вентилей, а также относительно большая потребляемая мощность, из-за последовательного включения управляемых и неуправляемых вентилей, необходимость использования дополнительного источника питания.

Известен также наиболее близкий к предлагаемому, трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное [3] содержащий трансформатор с трехфазной первичной и вторичной обмотками, выпрямитель, выполненный на неуправляемых вентилях, и управляемые вентили, соединенные в треугольник, вершины которого подключены к концам первичной обмотки, вторичная обмотка которого соединена со входом выпрямителя, каждая фаза трехфазной первичной обмотки дополнительного трехфазного трансформатора включена параллельно соответствующему управляемому вентилю указанного треугольника, а его вторичная обмотка соединена пофазно последовательно со вторичной обмоткой основного трансформатора.

Недостатком его является сложность устройства, вызванная необходимостью управления каждым из управляемых вентилей, узость регулирования выходного напряжения (тока), относительно большие массогабаритные показатели устройства, из-за относительно больших массогабаритных параметров трансформаторов, малая надежность устройства, из-за отсутствия защищенности устройства от перегрузки или коротких замыканий нагрузки, перегрев, отклонения нагрузки от предельно допустимых параметров, н-р перегрузка люфта, открытие двери и многие, многие др. относительно малая выходная мощность, из-за включения вторичной обмотки трансформатора в звезду, а не треугольник, несимметричность нагрузок фаз, вызванные разбросом параметров тиристоров и др.

Целью предлагаемого устройства (изобретения) является упрощение и улучшение массогабаритных показателей устройства, увеличение надежности и защищенности устройства.

Цель достигается тем, что в многофазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий многофазный трансформатор с первичной и вторичной или вторичными обмотками, выход вторичной или вторичных обмоток многофазного трансформатора подключен к входу выпрямителя, выходные выводы которого предназначены для подключения нагрузки, управляемый вентиль, управляющий вывод которого подключен к первому выводу для подключения управляющего источника, первые выводы первичной обмотки многофазного трансформатора предназначены для подключения к многофазному источнику переменного напряжения, введены дополнительно дополнительный вентильный многофазный мост, датчик (ограничитель) тока и управляемое сопротивление, причем вторые выводы первичной обмотки многофазного трансформатора подключены к входу дополнительного многофазного вентильного (неуправляемого) моста, а первый вывод выхода которого подключен к второму выводу выхода через последовательно включенную цепь из управляемого вентиля и датчика (ограничителя) тока, точка соединения первых выводов которых подключена к второму выводу для подключения управляющего источника через управляемое сопротивление, сопротивление, управляющий вывод которого подключен к второму выводу датчика (ограничителя) тока.

Достигается тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или соответствующему управляющему входу управляемого вентиля.

Достигается тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительно введенного управляемого ключа (сопротивления), причем точка соединения первых выводов управляемого вентиля и датчика (ограничителя) тока дополнительно подключена к второму выводу управляемого вентиля через или дополнительно введенный (веденное) управляемый ключ (управляемое сопротивление), или через дополнительно введенную последовательную цепь из управляемого ключа (сопротивления) и или дополнительного источника, например предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного выхода управляемого сопротивления, или датчика, или индикатора, или управляемого входа, или выхода, или дросселя, или реактора, или обмотки электромагнита, или различной их последовательности (совокупности).

Достигается тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход; подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительно введенного (первого или второго) управляемого ключа (сопротивления), причем управляющий вывод (первый или дополнительный) управляемого вентиля подключен или к второму выводу датчика (ограничителя) тока, или второму выводу управляемого вентиля через или дополнительно введенный (введенное) управляемый ключ (управляемое сопротивление), или через дополнительно введенную последовательную цепь из введенного управляемого ключа (сопротивления), и или дополнительного источника, например предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного выхода управляемого сопротивления: или датчика, или индикатора, или управляющего входа, или выхода, или дросселя, или реактора, или обмотки электромагнита, или различной их последовательности (совокупности).

Достигается тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или соответствующему дополнительному или датчику, или индикатору, или управляющему источнику, или различной их совокупности.

Достигается тем, что датчик (ограничитель) тока содержит дополнительный или соответствующий дополнительный управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или датчику, или индикатору, или выходу, или управляющему входу, или дросселю, или реактору, или управляемому вентилю н-р магнитно, или нагрузке, или выполнен в виде дополнительного или датчика, или индикатора, или электромагниту, или различной их совокупности.

Достигается тем, что датчик (ограничитель) тока содержит дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или дополнительному или соответствующему дополнительному управляющему входу или управляемого сопротивления, или управляемого ключа (сопротивления), (или первого или второго, или и первого, и второго), или дросселя, или реактора, или электромагнита, или электромагниту, (магнитно), или управляемому вентилю, или нагрузке или различной их совокупности.

Сущность изобретения заключается в изменении совокупности существенных признаков известного устройства, изменении связей, исключении дополнительного многофазного трансформатора, и двух управляемых вентилей и их устройств управления, введении неупpавляемого вентильного моста, датчика (ограничителя) тока и управляемого сопротивления, позволяющего упростить устройство, увеличить его надежность ограничением тока короткого замыкания нагрузки, расширении предельно допустимого диапазона регулирования выходного напряжения; уменьшение массогабаритных показателей, сокращением числа многофазных трансформаторов, а также уменьшением массогабаритных показателей и основного силового многофазного трансформатора, обусловленного увеличением частоты коммутации (относительно более высокочастотного многофазного трансформатора), использовании магнитных свойств трансформатора, обеспечением возможности использования управляемого вентиля с относительно малым обратным напряжением, позволяющим уменьшить его мощность потерь от прямого тока, использование комбинированного включения и выключения позволяет значительно уменьшить время включения и выключения управляемого вентиля, чем расширить предельно допустимый диапазон коммутации (увеличить его частоту), обеспечив уменьшение массогабаритных его показателей.

Проведенный патентный поиск показал отсутствие многофазных преобразователей переменного напряжения в постоянное с предлагаемой совокупностью существенных признаков, позволяющей обеспечить получение положительного эффекта (упрощение, увеличение надежности и защищенности, улучшение массогабаритных показателей, вследствие чего предлагаемое техническое решение может быть признано отвечающим критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена функциональная (принципиальная) электрическая схема, где в качестве управляемого вентиля использован одно- или двухоперационный управляемый вентиль, управляемый или электрически или комбинированно, в качестве датчика (ограничителя) тока использован или неуправляемый, или управляемый элемент, линейный или нелинейный, в качестве управляемого сопротивления использован транзистор с усилителем или без него, с дополнительным или без дополнительного управляющего входа (в управляемом сопротивлении; на фиг. 2-43 некоторые другие исполнения элементов устройства связи управления и др.

Устройство (фиг. 1) содержит управляемый вентиль 1, датчик (ограничитель) тока 2, управляемое сопротивление 3, выполненное на транзисторе 4, многофазный трансформатор 5 с первичной 6 (6-1, 6-2, 6-3), и вторичной (вторичными) обмоткой 7 (7-1, 7-2, 7-3), подключенной к входу первого неуправляемого мостового многофазного выпрямителя 8, выходные выводы 9 и 10 которого предназначены для подключения нагрузки 11, первые выводы первичной обмотки 6 многофазного трансформатора 5 подключены к соответствующим выводам 12 (12-1, 12-2, 12-3) для подключения многофазного переменного источника питания, а вторые выводы первичной обмотки 6 многофазного трансформатора 5 подключены к входу дополнительного многофазного мостового выпрямителя 13, (13-1, 13-2), первый вывод выхода которого подключен ко второму своему выводу выхода через последовательно включенную цепь из управляемого вентиля 1, управляющий вывод (управляющий электрод) которого подключен к первому выводу 14 для подключения управляющего источника, и датчика (ограничителя) тока 2, причем точка соединения первых выводов управляемого вентиля 1 (катода при использовании в качестве управляемого вентиля с управлением по катоду) и датчика (ограничителя) тока 2 дополнительно подключена к второму выводу 15 для подключения управляющего источника через управляемое сопротивление 3, управляющий вывод 16 которого подключен к второму выводу датчика (ограничителя) тока 2, управляемое сопротивление 3 содержит дополнительный выход, 17 (17-1, 17-2), включенный последовательно с транзистором 4, и выполненный в виде трансформатора, первичная обмотка которого включена в цепь тока, а во вторичную обмотку которого включены встречно параллельно включенные оптические излучатели, причем первый оптический излучатель, совпадающий с прямым (включающим) током управляемого сопротивления 3 для управляющего входа управляемого вентиля 1, подключен к дополнительному оптическому входу управляемого вентиля 1, например наиболее удаленной части структуры управляемого вентиля от места подключения электрического управляющего входа (вывода), а оптический излучатель, совпадающий с запирающим (обратным) током для управляемого вентиля 1, подключен к управляющему (или соответствующему управляющему входу) дополнительно введенного управляемого ключа (сопротивления) 18, или 19 или и 18 и 19, причем точка соединения первых выводов управляемого вентиля 1 и датчика (ограничителя) тока 2 дополнительно подключена к второму выводу управляемого вентиля (его аноду) 1 через последовательно включенную цепь из управляемого ключа (сопротивления) 18, дополнительного источника 20, выполненного в виде предварительно заряженного конденсатора, цепью 21 и управляющего входа (при его использовании) управляемого ключа 19 (сопротивления), а управляющий вывод (управляющий электрод) управляемого вентиля дополнительно подключен к второму выводу датчика (ограничителя) тока 2 через управляемый (управляемое) ключ (сопротивление) 19 (или последовательную цепь из управляемого ключа 19 и дополнительного датчика тока (датчика магнитного поля шины), управляемое сопротивление 3 содержит дополнительный управляемый вход (оптический) 22, включенный или между затвором и источником или выводом 15, или между затвором транзистора 4 и управляющим выводом 16, подключенный к дополнительному или датчику, или конденсатору или управляющему источнику 23.

Устройство (фиг. 2) отличается некоторым другим исполнением дополнительного выхода 17 управляемого сопротивления 3 и некоторым другим исполнением последовательной цепи управляемого ключа (сопротивления) или 180 или 19, или и 18 и 19, где выход управляющий 17 включен последовательно с выходом управляемого ключа (сопротивления) 18 или 19 (с комбинированным управляющим сигналом (оптическим и электрическим).

Устройство (фиг. 3-5) отличается некоторым другим исполнением или неуправляемого выпрямителя многофазного 8, или включением вторичной многофазной обмотки 7 трансформатора 5 (треугольником, зигзагом с нулевым выводом и др.) и датчика или индикатора 23. Устройство (фиг. 7, 8) отличаются некоторыми другими исполнениями или дополнительных управляющих входов, или управлением дополнительных управляемых ключей (сопротивлений) или 18, или 19, или управляющих входов 22 и др. управляемых или выходом 17, или 2; или 23 или их совокупностью (суммой).

Устройство (фиг. 8) отличается некоторым из относительно большого многообразия исполнений дополнительных выходов датчика (ограничителя) тока 2, подключенного или соответственно подключенного к управляющим входам или 18, или 19, или 22 или их совокупности и др.

Устройство (фиг. 9-42) отличаются некоторыми другими исполнениями элементов устройства, управлением, связями и др.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом (при отсутствии дополнительного выхода 17 и управляющего входа 22 и управляемых ключей 18 и 19 и их цепей).

При отсутствии на управляющих выводах 14 и 15 управляющего включающего напряжения (или наличии запирающего) управляемый вентиль 1 находится в выключенном состоянии, поэтому цепь тока первичной обмотки 6 трансформатора (многофазного) 5 разомкнутого, на вторичной обмотке 7 и на выходе неуправляемого выпрямителя 8 равно нулю (выводы 9 и 10). Напряжение на нагрузке 11 равно нулю. При наличии на управляющих выводах 14 и 15 управляющего включающего напряжения по управляющему входу управляемого вентиля 1 протекает прямой (включающий) ток: "+" вывода 14, управляющий вход (управляющий электрод-катод) управляемого вентиля 1, относительно малое сопротивление 3, так как при отсутствии падения напряжения на датчике (ограничителе) тока 2 управляющий вывод (затвор транзистора 4) 16 подключен к своему стоку и "-" вывода 15. Под воздействием управляющего прямого (включающего тока управляющего входа управляемый вентиль 1 начинает включаться, при этом по цепи первичной обмотки 6 трансформатора 5, а следовательно и по вторичной 7 начинает протекать ток: "+" вывода 12-1 (12-2, 12-3), первичная обмотка 6-1 (6-2, 6-3) трансформатора 5, вентиль 13-1), силовые выводы (анод-катод) управляемого вентиля 1, датчик (ограничитель) тока 2, вентиль 13-2 выпрямителя 13, первичная обмотка 6-2 (6-1, 6-3) трансформатора 5 и "-" вывода 12-2 (12-1, 12-3). Увеличение силового тока в первичной обмотке 6 трансформатора приводит к увеличению падения напряжения как в первичной обмотке 6 трансформатора 5, так и во вторичной обмотке 7, на входе и выходе выпрямителя 8, нагрузки 11 и датчике (ограничителе) тока 2, причем увеличение падения напряжения на датчике (ограничителе) тока 2 приводит к увеличению сопротивления 3, так как уменьшается отпирающее напряжение на транзисторе 4 (его переходе затвор-исток), что приводит к уменьшению прямого (включающего) тока управляющего входа управляемого вентиля 1, вплоть до его отсечки при токе силовой цепи управляемого вентиля 1 достаточного для его включения и удержания во включенном состоянии без включающего тока управляющего входа подхватывающем).

В связи с тем, что для самоформирования управляющего включающего тока управляющего входа управляемого вентиля 1 используется относительно узкий предельно допустимый диапазон изменения силового тока датчика тока 2 может быть выполнен в виде нелинейного, например параллельно включенных резистора (магниторезистора) и магнитодиода (диода/вентиля) и др.

Таким образом под воздействием управляющего включающего напряжения управляемый вентиль 1 включается, подключая первичную обмотку 6 многофазного трансформатора к многофазному источнику питания, при этом на нагрузке 11 появляется выпрямленное напряжение постоянного тока. При этом устройством обеспечивается самоформирование управляющего включающего тока оптимально минимальной длительности, учитывающей как параметры многофазного напряжения, его внутреннее сопротивление, намагниченность трансформатора, на- грузку 11, внешние воздействия, например нагрузку двигателя, при использовании его в качестве нагрузки, состояние нагрузки, ее изменение, влияние температуры, перегрузки управляемого вентиля и его зависимость от внешних воздействий, данное свойство позволяет значительно уменьшить скорость нарастания тока в первоначально включаемой площади управляемого вентиля, так как первоначально включаемая площадь происходит вблизи мест подключения электрического входа (управляющего электрода) управляемого вентиля, то уменьшение прямого тока управляющего входа управляемого вентиля, при нарастании силового тока в первоначально включаемой площади управляемого вентиля, позволяет уменьшать его плотность, следовательно уменьшить вероятность прожога переходов управляемого вентиля при его включении на относительно большую нагрузку 11 (или при наличии намагниченности трансформатора 5).

При наличии на управляющих выводах 14, 15 управляющего запирающего напряжения по цепи управляющего входа управляемого вентиля 1 протекает управляющий (обратный) запирающий ток: "+" вывода 15, р-n перехода подложка-сток или дополнительный вентиль управляемого сопротивления 3 (транзистора 4), обратный переход (катод-управляющий электрод) управляемого вентиля 1 и "-" вывода 14. Под воздействием обратного (запирающего) тока управляемый вентиль 1 запирается, отключая цепь тока первичной обмотки 7 многофазного трансформатора 5.

При наличии дополнительного выхода 17 управляемого сопротивления 3 при включении управляемого вентиля 1, одновременно с прямым током управляющего входа (управляющий электрод-катод) управляемого вентиля 1, на оптический управляющий вход управляемого вентиля 1 подается оптический включающий сигнал (или оптронно или с помощью волоконно-оптической линии связи ВОЛС), поступающей на наиболее удаленную часть структуры управляемого вентиля 1 от мест подключения электрического входа, причем использование оптического излучателя позволяет генерировать фотоносители одновременно с электрическим прямым током по относительно большой площади и на относительно большую глубину (толщину) (н-р при использовании GaAlAs-излучателей-светодиодов или лазеров), что приводит к увеличению силового тока вдали от места подключения электрического входа без задержки на инжекцию носителей (относительно большую свойственную для электрического управляющего входа), а использование фотоносителей, образованных относительно коротковолновой частью спектра оптического излучателя (менее глубоко генерируемых фотоносителях), приводит к увеличению плотности тока управляющего входа вдали от места подключения электрического входа, приводящее к увеличению первоначально включаемой площади структуры и уменьшению потребляемой мощности управляющего входа управляемого вентиля 1. Таким образом использование комбинированного способа включения управляемого вентиля 1 (так и управляемых ключей 18 и 19) позволяет уменьшить время задержки включения управляемого вентиля 1 (ключа 18, 19), увеличить его надежность и увеличить предельно допустимую скорость нарастания тока при включении (особенно при использовании арсенид-галиевых управляемых вентилей, или управляемых вентилей с гетероструктурой и др. н-р с толстой базой и др.). Так как для увеличения первоначально включаемой площади увеличивают расстояние от мест подключения электрического входа до катода (анода) увеличивая расстояние от места подключения управляющего выхода до катода, что приводит к уменьшению площади катода и увеличению сопротивления управляющего входа, следовательно его потребляемой мощности управляющего входа), а также увеличивают амплитуду прямого тока управляющего входа, например для тиристора типа ТЛ-150 для увеличения первоначально включаемой площади в 1,4 раза необходимо увеличить амплитуду прямого (включающего) тока более чем в 10 раз.

Таким образом использование комбинированного управления управляемым вентилем (и ключами 18, 19) 1 позволяет значительно увеличить предельно допустимую скорость нарастания тока при включении, уменьшить время включения управляемого вентиля 1 (и ключей 18, 19) уменьшить их коммутационные потери при включении, увеличить их надежность, тем самым расширить предельно допустимый диапазон используемых нагрузок (в сторону как увеличения, так и уменьшения, использование же дополнительных управляющих входов и при выключении (см. н-р фиг. 6, 7, 40, 41, 42, 17, 13, 16, 15, 14, 9, 10, 11, 18, 28 и многие, многие др. ) позволяет уменьшить и время выключения управляемого вентиля, то есть его коммутационные потери при выключении, использование же комбинированного способа выключения управляемого вентиля 1 позволяет уменьшить потребляемую мощность управляющего источника (уменьшить массогабаритные показатели блока управления), расширить предельно допустимый диапазон изменения длительностей и частоты коммутации, тем самым уменьшить массогабаритные показатели всего устройства, особенно реактивных элементов, многофазного трансформатора 5, источников питания, трансформаторов выхода, дросселей (при их использовании) и др. реактивных элементов, использование же двунаправленного выхода 17 (фиг. 40, 41, 42, 18, 15-17, 21, 6, 7, 33 и др.) позволяет обеспечить включение и удержание управляемого вентиля 1 во включенном состоянии и при относительно малой нагрузке 11 (н-р индуктивной), так как дополнительным выходом обеспечивается (двунаправленным ключом 18) увеличение силового тока управляемого вентиля 1 до величины подхватывающего-удерживающего, обеспечивая его включение и удержание во включенном состоянии при уменьшении силового тока менее удерживающего, а включение двунаправленного выхода 17, включенного последовательно с управляемым ключом 18 между первой и второй базами позволяет обеспечить запирание управляемого вентиля 1 (его n-p-перехода по всей площади равномерно), также обеспечивая уменьшение времени его выключения.

Использование датчика (ограничителя) тока 2 дополнительно в виде управляемого (фиг. 23, 22, 25, 37, 9, 30, 24, 17, 21 и многие др.), позволяющие уменьшить его проводимость при выключении (см. н-р фиг. 29) или при выключении и включении, позволяет дополнительно увеличить быстродействие коммутации управляемого вентиля 1, уменьшить его коммутационные потери, так как при выключении (на время выключения и более) ограничивается силовой ток управляемого вентиля 1, увеличивается постоянная времени заряда) перезаряда (источника 20) т.е. уменьшаются массогабаритные его показатели), уменьшается скорость нарастания прямого напряжения на управляемом вентиле (особенно при выключении на относительно большую нагрузку) 1, увеличивается запирающий ток управляемого входа как при запирании структуры, так и при нарастании прямого напряжения на силовых его выводах и др. а при включении ограничивается скорость нарастания тока и его величина, что ускоряет процесс включения структуры управляемого вентиля по всей площади.

Использование в качестве датчика (ограничителя) тока 2 магнитноуправляемого входа (см. н-р фиг. 14, 23, 22, 29 и др.) коэффициент усиления которого сильно зависит от протекающего тока (коэффициент усиления увеличивается с увеличением протекающего тока) позволяет увеличить действие датчика 2 с увеличением выключаемого тока, по сравнению с полупроводниковыми приборами, коэффициент усиления которых значительно уменьшается при увеличении силового тока (потребляемой мощности) управляемого полупроводникового прибора (н-р коэффициент усиления магнитодиодного усилителя может достигать значений 1x x10³ раз), что позволяет выравнять времена выключения больших и малых токов управляемого вентиля 1 (т.е. нагрузки 11), использование же более чувствительных магнитноуправляемых входов (н-р оптомагнитодиодов, S-диодов, магнитотиристоров, полевых гальваномагниторекомбинационных магнитотранзисторов и многих др. ), учитывая относительно большую магнитную чувствительность, они могут быть использованы и при расположении вблизи силовой шины (измеряемой) с использованием или без использования магнитных концентраторов (см. фиг. 14 где полевые магнитотранзисторы н-р-типа МДП, или МДПДМ реагируют на различные (противоположные магнитные индукции В, у одного увеличивается проводимость, а у другого уменьшается для данной полярности тока датчика шины), что дополнительно увеличивает чувствительность магнитно управляющего входа (дополнительного управляющего входа или управляемого вентиля 1, или 22, или управляемого ключа 18, 19 или 2 и др.).

Использование дополнительного выхода датчика (ограничителя) тока 2, подключенного (оптически, или магнитно, или трансформаторно, и др. н-р комбинированно) к управляемому ключу 18, 19 управляемому входу 22, или управляемому вентилю 1 и др. или соответствующим управляющим входам, н-р 18 и 22, или 19 и 22, или 18 и 22 и 1 и многие, многие др. совокупности позволяет обеспечить защищенность устройства от перегрузки или короткого замыкания нагрузки др. н-р пробоя выпрямителя 8 и др. обеспечением самовыключения управляемого вентиля 1, особенно при использовании в качестве управляющего входа 22 элемента с запоминанием сигнала 2, н-р тиристора, S-диода, и др. (см. фиг. 6, 7, 8, 22, 23 и многие, многие др.).

Таким образом, изменение совокупности существенных признаков известного устройства по авт. св. N 892622 позволяет упростить устройство, сократив число управляемых вентилей и их управляющих источников, увеличить надежность устройства, обеспечением ограничения силового тока короткого замыкания нагрузки или пробоя вентилей выпрямителя 8, обеспечить более расширенный диапазон выходной мощности, обеспечением возможности включения вторичной обмотки треугольником, исключить дополнительный многофазный трансформатор, уменьшить массогабаритные показатели и силового многофазного трансформатора, обеспечением увеличения частоты переключений (увеличить число циклов перемагничивания), уменьшить потребляемую мощность управляющего источника (введение ключей или 18, или 19, или и 18, и 19 и их последовательных цепей), дополнительно расширить предельно допустимый диапазон изменения нагрузки и частоту коммутации, увеличить защищенность устройства от перегрузки и коротких замыканий нагрузки 11 или выпрямителя 8 или вторичной обмотки 7 трансформатора 5.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение проще, так как содержит меньшее число управляемых вентилей и их управляющих источников, и многофазных трансформаторов, так как в устройстве отсутствует дополнительный многофазный трансформатор, большей надежностью, так как обеспечивается ограничение тока нагрузки и управляемого вентиля, в известном же не исключается наличие межфазных замыканий через прямосмещенные управляемые вентили звезды, не исключается обратный пробой управляемых вентилей, известного устройства и выбор параметров управляемых вентилей, с учетом их обратных напряжений (предельно-допустимых) увеличивает мощность их потерь при включении и включенном состоянии, наличие дополнительного многофазного трансформатора не исключает полного отключения питания нагрузки 11 и увеличивает намагниченность силового многофазного трансформатора в выключенном его состоянии управляемых вентилей звезды, использование же одного управляемого вентиля в предлагаемом устройстве устраняет несимметричность углов включения каждой из фаз, тем самым уменьшает вероятность намагниченности многофазного трансформатора (силового) и, следовательно увеличение его массогабаритных показателей.

Предложенное устройство (его варианты) могут быть выполнены как на существующей элементной базе, так и предлагаемой.

Дополнительное же использование предложенного способа управления управляемым вентилем и его обратными связями в инвенторах, регуляторах, стабилизаторах, устройствах защиты и др. (фиг. 41, 42) позволяет дополнительно расширить функциональные возможности известного устройства, н-р обеспечением его использования в качестве преобразователя частоты одно или многофазного переменного напряжения, стабилизатора (частоты вращения) скорости двигателя, напряжения генератора, регуляторования, н-р скорости вращения, освещенности, частоты, температуры, давления, автоматического управления, защиты от всевозможных аварийных состояний, н-р перегрузки лифта, коротких замыканий, перегрузок по току, перегреву, н-р управляемых вентилей, аккумуляторов, н-р его электролита, трансформатора, перенапряжения, неправильного направления вращения, чрезмерного увеличения числа оборотов, защиты преобразователей, трансформатора, выпрямителей 8, 24, дросселей или реакторов 25, конденсаторов 26, всевозможных исполнений нагрузок 11 (н-р двигателей, электроприводов, конденсаторов, аккумуляторов, осветительных приборов, обогрева, плавки и др. (электронной аппаратуры), причем использование датчика (ограничителя) тока 2 и в качестве регулирующего элемента, или датчика и регулирующего элемента, управляемого и дополнительным или дросселем, или реактором, или обмоткой возбуждения (ОВ) 25, н-р магнитно и др. позволяет дополнительно расширить функциональные возможности устройства, и увеличить защищенность всего устройства, н-р уменьшением вероятности опрокидывания автономного или зависимого инвертора, или регулятора и др. (см. фиг. 1-43, 17-19).

Формула изобретения

1. МНОГОФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий многофазный трансформатор с первичной и вторичной или вторичными обмотками, выход вторичной или вторичных обмоток подключен к входу многофазного выпрямителя, выходные выводы которого предназначены для подключения нагрузки, управляемый вентиль, управляющий вывод которого подключен к первому выводу для подключения управляющего источника, первые выводы вторичной обмотки многофазного трансформатора предназначены для подключения многофазного переменного источника питания (напряжения), отличающийся тем, что, с целью упрощения (управления), увеличения надежности и улучшения массогабаритных показателей, введены дополнительно многофазный вентильный мост, датчик (ограничитель) тока и управляемое сопротивление, причем вторые выводы первичной обмотки многофазного трансформатора подключены к входу дополнительного многофазного вентильного моста, а первый вывод выхода многофазного вентильного моста подключен к второму своему выводу через последовательно включенную цепь из управляемого вентиля и датчика (ограничителя) тока, точка соединения первых выводов управляемого вентиля и датчика (ограничителя) тока дополнительно подключена к второму выводу для подключения управляющего источника через управляемое сопротивление, управляющий вывод которого подключен к второму выводу датчика (ограничителя) тока.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному управляющему или соответствующему дополнительному управляющему входу вентиля.

3. Преобразователь по п.1 или 2, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности управляющего источника и расширения его функциональных возможностей и увеличения надежности, управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительно введенного управляемого ключа (сопротивления), причем точка соединения первых выводов управляемого вентиля и датчика (ограничителя) тока дополнительно подключена к второму выводу управляемого вентиля через или дополнительно введенный (введенное) управляемый ключ (сопротивление), или через дополнительно введенную последовательную цепь из введенного управляемого ключа (сопротивления) и/или дополнительного источника питания, например, предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного выхода управляемого сопротивления, или дополнительного или датчика, или индикатора, или дросселя, или реактора, или управляющего входа, или выхода, или обмотки электромагнита, или различной их последовательности (совокупности).

4. Преобразователь по п. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности управляющего источника, расширения функциональных возможностей и увеличения надежности, управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительно введенного (первого или второго) управляемого ключа (сопротивления), причем управляющий вывод (первый или дополнительный) управляемого вентиля дополнительно подключен или к второму выводу датчика (ограничителя) тока, или второму выводу управляемого вентиля через или дополнительно введенный (введенное) управляемый (управляемое) ключ (сопротивление), или через дополнительно введенную последовательную цепь из введенного управляемого ключа (сопротивления) и/или дополнительного источника питания, например, предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного выхода управляемого сопротивления, или дополнительного или датчика, или индикатора, или дросселя, или реактора, или обмотки электромагнита, или управляющего входа, или выхода, или различной их совокупности (последовательности).

5. Преобразоатель по п. 1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности и защищенности, управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или датчику, или индикатору, или управляющему источнику, или выходу, или дросселю, или реактору, или многофазному трансформатору, или нагрузке, или управляемому вентилю, или датчику (ограничителю) тока, или выполнен или соответственно выполнен в виде дополнительного или датчика, или конденсатора, или в виде различной их совокупности.

6. Преобразователь по п.1, 2, 3, 4 или 5, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности и защищенности, датчик (ограничитель) тока содержит дополнительный или соответствующий дополнительный управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или соответствующему дополнительному или датчику, или индикатору, или выходу, или управляющему входу, или дросселю, или реактору, или управляемому вентилю (например, температурно), или электромагниту (например, магнитно), или многофазному трансформатору (например, магнитно), или нагрузке, или выполненный или соответственно выполненный в виде дополнительного или датчика, или индикатора, или различной их совокупности.

7. Преобразователь по п.1, 2, 3, 4, 5 или 6, отличающийся тем, что, с целью увеличения защищенности, датчик (ограничитель) тока содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или дополнительному, или соответствующему дополнительному управляющему входу или управляемого сопротивления, или управляемого ключа (сопротивления) (первого или второго или и первого и второго), или дросселя, или реактора, или электромагнита, или управляемому вентилю, или нагрузке, или различной их совокупности.

8. Преобразователь по п.3, 4, 5, 6 или 7, отличающийся тем, что управляющий, или дополнительный управляющий вход, или соответствующий дополнительный управляющий вход управляемого или соответствующего управляемого ключа подключен к дополнительному или соответствующему дополнительному или датчику, или индикатору.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43