Преобразователь однофазного тока в постоянный



Преобразователь однофазного тока в постоянный
Преобразователь однофазного тока в постоянный

 


Владельцы патента RU 2400007:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный технический университет (RU)

Преобразователь однофазного тока в постоянный может найти применение для преобразования переменного тока в постоянный и может быть использован в источниках постоянного тока с регулируемым напряжением. Предложенный преобразователь содержит семь управляемых вентилей и однофазный трансформатор с первичной обмоткой и группой вторичных обмоток, состоящей из трех гальванически развязанных частей, причем числа витков всех частей группы вторичных обмоток равны, при этом первая и вторая части группы вторичных обмоток соединены согласно и от точки их соединения выполнен отвод, из шести вентилей сформированы две трехвентильные ячейки, каждая из которых состоит из трех последовательно согласно соединенных вентилей, причем одноименные крайние электроды вентилей ячеек соединены между собой, образуя выходные выводы устройства, к одной паре равноудаленных от выходных выводов устройства точек соединения вентилей ячеек подключены конец и начало вторичной обмотки, состоящей из первой и второй частей группы вторичных обмоток, а ко второй паре равноудаленных от выходных выводов устройства точек соединения вентилей ячеек подключены конец и начало третьей части группы вторичных обмоток противофазно с подключением обмотки, составленной из двух частей, при этом незадействованный вентиль одним электродом подключен к точке соединения двух частей группы вторичных обмоток, а вторым электродом к ближней точке соединения крайних вентилей вентильных ячеек, причем электродом, одноименным с электродами, соединенными в данной точке. Предложенный преобразователь однофазного тока в постоянный позволяет получить технический результат - имеет более высокий КПД. 2 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования переменного тока в постоянный, и может быть использовано в источниках постоянного тока с регулируемым напряжением.

Известен преобразователь однофазного тока в постоянный (Каганов И.Л. Электронные и ионные преобразователи. - Ч.III. - M.: ГЭИ, 1956, 258 с.), содержащий трансформатор - преобразователь однофазного напряжения в двухфазное с секционированными вторичными обмотками, к выводам которых подключены управляемые вентили, образующие катодную (анодную) группу вентилей преобразователя однофазного тока в постоянный.

Поскольку преобразователь собран по однополупериодной схеме, он характеризуется большими массогабаритными показателями и плохим использованием вентилей по обратному напряжению, достигающему в π раз большего значения, чем среднее значение выпрямленного напряжения.

Кроме того, известен преобразователь однофазного тока в постоянный (Засорин С.Н., Мицкевич В.А., Кучма К.Г. Электронная и преобразовательная техника. - M.: Транспорт, 1981, С.162), являющийся прототипом, содержащий три последовательно согласно соединенных однофазных вентильных моста, в каждом из которых два последовательно включенных вентильных плеча оснащены управляемыми вентилями, два других плеча неуправляемыми вентилями, а к полярным выходам крайних мостов подключена нагрузка, и однофазный трансформатор с первичной обмоткой и тремя гальванически развязанными вторичными обмотками, каждая из которых соединена с одним из мостов, причем начала (концы) обмоток подключены к соответствующим точкам соединения управляемых вентилей, концы (начала) подключены к соответствующим точкам соединения неуправляемых вентилей, а числа витков вторичных обмоток равны.

Недостатком данного преобразователя является относительно невысокий КПД из-за большого числа вентилей, последовательно включаемых в цепи тока нагрузки.

Задачей предлагаемого изобретения является создание преобразователя однофазного тока в постоянный с более высоким КПД.

Поставленная задача достигается тем, что преобразователь однофазного тока в постоянный содержит шесть управляемых вентилей и однофазный трансформатор с первичной обмоткой и группой вторичных обмоток, состоящей из трех гальванически развязанных частей, причем числа витков всех частей группы вторичных обмоток равны, а в преобразователь введен дополнительный управляемый вентиль, при этом первая и вторая части группы вторичных обмоток соединены согласно и от точки их соединения выполнен отвод, из шести вентилей сформированы две трехвентильные ячейки, каждая из которых состоит из трех последовательно согласно соединенных вентилей, причем одноименные крайние электроды вентилей ячеек соединены между собой, образуя выходные выводы устройства, к одной паре равноудаленных от выходных выводов устройства точек соединения вентилей ячеек подключены конец и начало вторичной обмотки, состоящей из первой и второй частей группы вторичных обмоток, а ко второй паре равноудаленных от выходных выводов устройства точек соединения вентилей ячеек подключены конец и начало третьей части группы вторичных обмоток противофазно с подключением обмотки, составленной из двух частей, при этом незадействованный вентиль одним электродом подключен к точке соединения двух частей группы вторичных обмоток, а вторым электродом к ближней точке соединения крайних вентилей вентильных ячеек, причем электродом, одноименным с электродами, соединенными в данной точке.

На Фиг.1 приведена схема предлагаемого преобразователя; на Фиг.2 приведены временные диаграммы выпрямленного напряжения для трех поддиапазонов регулирования.

Преобразователь однофазного тока в постоянный (Фиг.1) содержит однофазный трансформатор, имеющий первичную обмотку (на фигуре не показана) и группу вторичных обмоток, имеющую две гальванически согласно связанные части 1 и 2 и одну, гальванически не связанную с первыми двумя, часть 3, причем числа витков всех частей равны, и семь управляемых вентилей 4-10, катоды вентилей 4, 7 и 8 соединены соответственно с началом, средней точкой и концом вторичной обмотки, состоящей из двух частей, катоды данных вентилей образуют один выходной вывод 11 устройства, аноды вентилей 5 и 9 соединены соответственно с началом и концом вторичной обмотки, состоящей из 1 и 2 частей группы вторичных обмоток, а их катоды соединены, соответственно, с концом и началом третьей части группы вторичных обмоток, к которым подключены также, соответственно, аноды вентилей 6 и 10, катоды которых образуют второй выходной вывод 12 устройства. К выходным выводам 11 и 12 подключена нагрузка 13.

Работа устройства (Фиг.1) по формированию плавно изменяющегося выпрямленного напряжения в разных поддиапазонах (зонах) обеспечивается при нескольких способах подачи управляющих сигналов на управляющие электроды вентилей.

Весь диапазон регулирования выпрямленного напряжения разделен на 3 поддиапазона (зоны), которые представлены временными диаграммами выпрямленного напряжения на Фиг.2 для углов регулирования α1≈90°. Для примера рассмотрим второй поддиапазон (зона II).

Во втором поддиапазоне (зона II) при положительной полуволне питающего напряжения, положительную полярность которого примем соответствующей более высоким потенциалам начал секций, сначала включаются вентили 7, 5, 6 с углом α=0°; при этом на нагрузке 13 формируется напряжение секции 1. Затем с углом α1>0° включается вентиль 10 и на нагрузке 13 формируется суммарное напряжение секций 1 и 3. Ток при этом протекает сначала по контуру: вывод 12 - нагрузка 13 - вывод 11 - вентиль 7 - секция 1 - вентиль 5 - вентиль 6 - вывод 12, а после включения с углом α1>0° вентиля 10 ток из вентиля 6 в силу естественной коммутации переходит в цепь, состоящую из вентиля 10 и секции вторичной обмотки 3. Мгновенное значение выпрямленного напряжения на нагрузке 13 возрастает от 1/3 полного напряжения всех секций вторичной обмотки трансформатора до значения 2/3, как это показано на Фиг.2 (зона II) при угле регулирования α1>0°.

При отрицательной полуволне питающего напряжения сначала с углами α=0° включается вентиль 7, 9, 10, а затем с варьируемым углом α1>0° вентиль 6. Форма выпрямленного напряжения в этой полуволне будет такой же двухступенчатой, как и в предыдущей полуволне, показанной на Фиг.2 (зона II). С уменьшением угла α1 среднее значение выпрямленного напряжения плавно возрастает.

Зона Фаза Углы отпирания вентилей
4 5 6 7 8 9 10
I +
-
II +
-
III +
-

Аналогично прослеживается работа преобразователя во всех остальных поддиапазонах (зонах) плавного регулирования. В приведенной таблице представлен один из нескольких возможных вариантов алгоритма подачи управляющих сигналов на управляющие электроды управляемых вентилей преобразователя (Фиг.2), где ○ - нулевой сигнал (α0) и ● - регулирующий сигнал (α1). Знаки (+) и (-) в столбце «Фаза» обозначают полупериод подачи на вентили управляющих сигналов.

Кривые выпрямленного напряжения на Фиг.2 получены на компьютерной модели с применением индуктивных сопротивлений.

В предлагаемом преобразователе в цепи протекания тока нагрузки включены последовательно только три вентиля, а в прототипе 6 вентилей. Это способствует снижению мощности потерь в вентилях и повышает КПД.

Таким образом, предлагаемое изобретение: преобразователь однофазного тока в постоянный имеет более высокий КПД.

Преобразователь однофазного тока в постоянный, содержащий шесть управляемых вентилей и однофазный трансформатор с первичной обмоткой и группой вторичных обмоток, состоящей из трех гальванически развязанных частей, причем числа витков всех частей группы вторичных обмоток равны, отличающийся тем, что в преобразователь введен дополнительный управляемый вентиль, при этом первая и вторая части группы вторичных обмоток соединены согласно и от точки их соединения выполнен отвод, из шести вентилей сформированы две трехвентильные ячейки, каждая из которых состоит из трех последовательно согласно соединенных вентилей, причем одноименные крайние электроды вентилей ячеек соединены между собой, образуя выходные выводы устройства, к одной паре равноудаленных от выходных выводов устройства точек соединения вентилей ячеек подключены конец и начало вторичной обмотки, состоящей из первой и второй частей группы вторичных обмоток, а ко второй паре равноудаленных от выходных выводов устройства точек соединения вентилей ячеек подключены конец и начало третьей части группы вторичных обмоток противофазно с подключением обмотки, составленной из двух частей, при этом незадействованный вентиль одним электродом подключен к точке соединения двух частей группы вторичных обмоток, а вторым электродом - к ближней точке соединения крайних вентилей вентильных ячеек, причем электродом, одноименным с электродами, соединенными в данной точке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для оптимизации преобразователей, например для преобразования однофазного переменного напряжения в переменное или/и постоянное, с опережающим углом отсечки регулируемого напряжения естественно коммутируемыми тиристорами с первичной стороны трансформатора, выполненного на двух магнитопроводах, или унификации трансформаторного и вентильного оборудования.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, 6-пульсное или 12-пульсное, на двух выпрямляющих диодах при регулировании напряжения тиристорами с первичной стороны группового трансформатора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в измерительной технике, преимущественно, в высоковольтной и силовой электронике. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано как источник стабилизированного напряжения постоянного тока.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение для питания потребителей постоянного тока. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в первом варианте для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, 6-пульсное на двух однофазных трансформаторах, вторичные обмотки которых включены по мостовой схеме выпрямления на 4-х диодах, а во втором варианте - тоже в постоянное, 12-пульсное

Изобретение относится к электротехнике, в частности к полупроводниковой технике, и может быть использовано на электроподвижном составе для регулирования мощности тягового электродвигателя и других потребителей электроэнергии, получающих питание от электрической сети переменного и постоянного тока

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано на электроподвижном составе

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве простого и экономичного источника постоянного тока низкого напряжения, включаемого к сети переменного тока

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве зависимого многозонного инвертора на электроподвижном составе, получающем питание от контактной сети однофазного переменного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления выпрямителем с емкостным фильтром на выходе при создании электромеханических систем

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве простого и экономичного источника постоянного тока низкого напряжения, включаемого к сети переменного тока, и содержит однополупериодные выпрямители и конденсатор фильтра нижних частот, две последовательно включенные однополупериодные цепи из последовательно включенных первого и второго диодов и первого и второго накопительных конденсаторов, заряжаемых от сети переменного тока поочередно от разнополярных полупериодов переменного напряжения, последовательно включенные накопительные конденсаторы подключены к конденсатору фильтра нижних частот через высокочастотную катушку индуктивности и силовой тиристор, управляющий электрод которого подключен через разделительный трансформатор к выходу компаратора, управляющий импульс которого образуется в момент достижения максимального напряжения в последовательно включенных первом и втором накопительных конденсаторах

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для питания автономных инверторов, станций катодной защиты, установок микродугового оксидирования и для питания других различных электротехнологических установок. Импульсный регулятор постоянного напряжения содержит соединенные последовательно первый диод, управляемый ключ, индуктивность фильтра и нагрузку, два нулевых диода и конденсаторы фильтра, управляющий микроконтроллер, драйвер управления, цепь обратной связи и пульт ручного управления, блок синхронизации, два входа которого соединены со вторыми разноименными выводами первых диодов, а два выхода подключены, соответственно, к входам драйвера управления и управляющего микроконтроллера. Индуктивности фильтра выполнены на общем магнитопроводе магнитосвязанными. Дополнительно импульсный регулятор содержит два дополнительных конденсатора и два вторых диода. Каждая из индуктивностей фильтра выполнена с дополнительным выводом. Выводы дополнительных конденсаторов присоединены к дополнительным выводам соответственно индуктивностей фильтра и общей клемме первичного источника питания переменного тока, а выводы вторых диодов подключены к дополнительному и выходному выводам соответствующих индуктивностей фильтра. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх