Преобразователь переменного напряжения в постоянное



Преобразователь переменного напряжения в постоянное
Преобразователь переменного напряжения в постоянное
Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 


Владельцы патента RU 2460202:

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

Изобретение относится к электротехнике. Преобразователь необходим для питания регулируемых электродвигателей постоянного напряжения и содержит трехфазный трансформатор с разделенной на n секций вторичной обмоткой, 3-фазную мостовую схему, в которой каждое плечо моста выполнено из 2-х групп из m последовательно включенных управляемых вентилей, к точкам соединения этих управляемых вентилей в каждое плечо моста подключены две дополнительные группы неуправляемых вентилей, причем одна группа из m управляемых вентилей подключена катодом крайнего вентиля к началу вторичной обмотки трансформатора, а анодом другого крайнего вентиля группы - к одному концу нагрузки, вторая группа управляемых вентилей подключена анодом крайнего вентиля к началу вторичной обмотки одной фазы трансформатора, а катодом - ко второму концу нагрузки, при этом между анодами последовательно включенных управляемых вентилей первой группы и отводами секций вторичной обмотки одной фазы трансформатора включены неуправляемые вентили первой дополнительной группы, катодами к отводам вторичной обмотки трансформатора, аналогично, между катодами управляемых вентилей второй группы и отводами секций вторичной обмотки одной фазы трансформатора также включены неуправляемые вентили второй дополнительной группы, анодами к отводам обмотки. Предлагаемый преобразователь переменного напряжения в постоянное характеризуется техническим результатом - меньшим обратным напряжением на вентилях, что уменьшает количество управляемых вентилей и ведет к упрощению преобразователя. 3 ил.

 

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования переменного напряжения в регулируемое постоянное, и может быть использовано в регулируемых электроприводах постоянного тока и в качестве регулируемого первого преобразователя в преобразователях частоты с промежуточным звеном постоянного напряжения.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное (Каганов И.Л. Электронные и ионные преобразователи. - ч. III. М.: ГЭИ, 1956, с.258), который содержит трансформатор трехфазного напряжения, к вторичным обмоткам которого подключены управляемые вентили, образующие катодную (анодную) группу вентилей преобразователя переменного напряжении в постоянное, то есть выпрямителя.

Поскольку выпрямитель собран по мостовой схеме, то обратное напряжение на вентилях достигает величины среднего значения выпрямленного напряжения, а также увеличивается количество последовательно включенных управляемых вентилей, если используются вентили низкого класса.

Кроме того, известен преобразователь переменного напряжения в постоянное (Южаков Б.Г. Электрический привод и преобразователи подвижного состава. М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007), являющийся прототипом, содержащий трехфазный трансформатор с разделенной на n секций вторичной обмоткой и три одинаковых вентильных комплекта (ВКФ А, ВКФ В, ВКФ С) на каждую фазу, соединенные по выходу последовательно. Каждый из вентильных комплектов состоит из двух групп управляемых вентилей - первой группы и второй (ПГУВ и ВГУВ), подключенных к вторичной обмотке трансформатора. Причем первая группа n управляемых вентилей подключена катодами к началу секционированной вторичной обмотки трансформатора, а анодами - к общему «-» нагрузки. Вторая группа управляемых вентилей подключена анодами к началу секционированной вторичной обмотки трансформатора, а катодами - к вентильному комплекту фазы В (ВКФ В). Далее аналогично соединены вентильный комплект фазы В и вентильный комплект фазы С. Вторая же группа управляемых вентилей вентильного комплекта фазы С, в свою очередь, соединена катодами с общим «+» нагрузки.

Недостатком преобразователя является плохое использование вентилей по обратному напряжению, т.к. обратное напряжение на вентилях достигает среднего значения выпрямленного напряжения, что в высоковольтных выпрямителях потребует включения нескольких управляемых вентилей последовательно в каждое плечо моста, что, в свою очередь, увеличивает сложность преобразователя.

Задачей предлагаемого изобретения является создание преобразователя переменного напряжения в постоянное с лучшим использованием вентилей по обратному напряжению за счет уменьшения обратных напряжений на вентилях, что в высоковольтных выпрямителях приведет к уменьшению числа последовательно включенных управляемых вентилей в каждом плече моста, что, в свою очередь, уменьшит сложность высоковольтного преобразователя.

Поставленная задача достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с разделенной на n секций вторичной обмоткой и 3-фазную мостовую схему, в которой каждое плечо моста выполнено из 2 групп n-последовательно включенных управляемых вентилей, отличающийся тем, что введены две группы дополнительных неуправляемых вентилей, при этом одна группа m управляемых вентилей подключена катодом крайнего вентиля к началу вторичной обмотки трансформатора, а анодом другого крайнего вентиля группы - к одному концу нагрузки, вторая группа управляемых вентилей подключена анодом крайнего вентиля к началу вторичной обмотки одной фазы трансформатора, а катодом - ко второму концу нагрузки, при этом неуправляемые вентили первой дополнительной группы включены между анодами последовательно включенных управляемых вентилей первой группы и отводами секций вторичной обмотки одной фазы трансформатора, катодами к отводам вторичной обмотки трансформатора, аналогично, неуправляемые вентили второй дополнительной группы включены между катодами управляемых вентилей второй группы и отводами секций вторичной обмотки одной фазы трансформатора, анодами к отводам вторичной обмотки трансформатора.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого преобразователя, на фиг.2 приведена диаграмма выпрямленного напряжения для третьего поддиапазона регулирования и диаграммы межфазных напряжений трех секций вторичных обмоток трансформатора фазы А и трех секций фазы В, а также межфазного напряжения двух секций вторичных обмоток трансформатора фазы А и трех секций фазы В. На фиг.3 приведена диаграмма выпрямленного напряжения для второго поддиапазона регулирования и диаграммы межфазных напряжений двух секций вторичных обмоток трансформатора фазы А и двух секций фазы В, а также межфазного напряжения одной секции вторичных обмоток трансформатора фазы А и двух секций фазы В.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное (фиг.1) содержит трехфазный трансформатор 1, имеющий первичные обмотки 2 и, в общем случае, n секций вторичных обмоток (на фиг.1 изображен случай с n=3 секциями 3, 4, 5 вторичной обмотки трансформатора). Для каждой фазы питающего напряжения существует 3 одинаковых вентильных комплекта (6, 7, 8), один из которых будет рассмотрен ниже. Вентильный комплект состоит из первой группы n-последовательно включенных управляемых вентилей 9 (для рассматриваемой фиг.1 с n=3 отводами вторичной обмотки это вентили 10, 11, 12), подключенной катодом к началу вторичной обмотки и к одному из выводов нагрузки 13 преобразователя, второй группы из n-последовательно включенных управляемых вентилей 14 (в рассматриваемой фиг.1 с n=3 это вентили 15, 16, 17), подключенной анодом к началу вторичной обмотки трансформатора и ко второму выводу нагрузки преобразователя, к точкам, соединения которых включены в две группы диодов - первая 18 и вторая 19, состоящих в первой группе из n диодов (в случае фиг.1 n=3 это диоды 20, 21 и во второй группе из n диодов, в случае фиг.1 n=3 это диоды 22, 23), подключенных катодами первой группы диодов к отводам вторичной обмотки трансформатора и анодами к анодам первой группы последовательно включенных управляемых вентилей 10, 11, 12 и подключенных анодами второй группы диодов к отводам обмотки, а катодами - к катодам второй группы управляемых вентилей 15, 16, 17.

Устройство работает следующим образом. Весь диапазон регулирования выпрямленного напряжения разделен на n поддиапазонов, в рассматриваемом случае на n=3 поддиапазона. В третьем поддиапазоне при наиболее положительной фазе А питающего напряжения сначала включаются ключи вентильного комплекта фазы А (6) 16 и 17 с углами α=0 и затем с углом α1>0, вентиль 15, одновременно с ними аналогично включаются ключи вентильного комплекта фазы В (2) 10 и 11 с углами α=0 и затем с углом α1>0, вентиль 12. Ток при этом протекает сначала по контуру вентиль 10 - вентиль 11 - диод 21, секции 4, 3 и 3', 4' вторичных обмоток трансформатора - диод 22 - вентиль 16 - вентиль 17 - нагрузка. Затем с углом α1>0 включаются вентили комплектов 6 и 7 - 15 и 12 соответственно и ток из диода 21 переходит в силу естественной коммутации в цепь из вентиля 12 и секции вторичной обмотки 5 трансформатора. Мгновенное значение выпрямленного напряжения на нагрузке 13 возрастает до полного напряжения всех секций вторичной обмотки трансформатора, как показано на фиг.2, где, наряду с выпрямленным напряжением, показаны линейные напряжения 4 и 5', 5 и 5' секционированной, вторичной обмотки трансформатора.

Во втором поддиапазоне регулирования выпрямленного напряжения при наиболее положительной фазе А питающего напряжения сначала включается вентиль 17 вентильного комплекта фазы А (6) с углом α=0, а также вентиль 10 вентильного комплекта фазы В (7) и на нагрузке 13 действуют линейные напряжения секции 3 и 3' вторичной обмотки. Ток протекает по контуру вентиль 10 - диод 20 - секция 3' и 3 - диод 23 - вентиль 17 - нагрузка 13. Затем с варьируемым углом α2>0 включается вентиль 16 вентильного комплекта фазы А (6), а также вентиль 11 вентильного комплекта фазы В (7) и напряжение на нагрузке 13 становится равным линейному напряжению секций 3, 4 и 3', 4' вторичной обмотки трансформатора. Результирующая кривая напряжения на нагрузке показана на фиг.3 для второго поддиапазона регулирования.

В первом поддиапазоне регулирования выпрямленного напряжения при наиболее положительной фазе А питающего напряжения включается с варьируемым углом α3>0 вентиль 17 вентильного комплекта фазы А (6), а также вентиль 10 вентильного комплекта фазы В (7), и ток течет по контуру вентиль 10 - диод 20 - секция 3' и 3 вторичной обмотки - диод 23 - вентиль 17 - нагрузка 13. Результирующая кривая выпрямленного напряжения на нагрузке такая же, как в классической схеме выпрямления напряжения.

Таким образом, создан преобразователь переменного напряжения в постоянное с улучшенным использованием вентилей по напряжению, т.к. он имеет меньшие обратные напряжения на вентилях, а значит, и меньшее количество управляемых вентилей, что ведет к упрощению высоковольтного преобразователя.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с разделенной на n секций вторичной обмоткой и 3-фазную мостовую схему, в которой каждое плечо моста выполнено из 2-х групп из m последовательно включенных управляемых вентилей, отличающийся тем, что введены две группы дополнительных неуправляемых вентилей, при этом одна группа из m управляемых вентилей подключена катодом крайнего вентиля к началу вторичной обмотки трансформатора, а анодом другого крайнего вентиля группы - к одному концу нагрузки, вторая группа управляемых вентилей подключена анодом крайнего вентиля к началу вторичной обмотки одной фазы трансформатора, а катодом - ко второму концу нагрузки, при этом неуправляемые вентили первой дополнительной группы включены между анодами последовательно включенных управляемых вентилей первой группы и отводами секций вторичной обмотки одной фазы трансформатора, катодами - к отводам вторичной обмотки трансформатора, аналогично, неуправляемые вентили второй дополнительной группы включены между катодами управляемых вентилей второй группы и отводами секций вторичной обмотки одной фазы трансформатора, анодами - к отводам вторичной обмотки трансформатора.



 

Похожие патенты:

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 области преобразовательной техники и может быть использовано на электроподвижном составе. .

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 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 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 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.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования во вторичных источниках электропитания приборов и устройств измерительной техники. Технический результат - снижение значения потребляемой активной мощности и повышение стабильности выходного напряжения. Преобразователь напряжения состоит из двух одинаковых секций узла гашения избыточного напряжения, выполненных в виде последовательно соединенных конденсатора и резистора, включенных соответственно в оба провода между выводами для подключения источника питания и входами первого и второго мостовых выпрямителей, выход первого выпрямителя подключен параллельно со входом стабилизатора напряжения, а в обоих проводах на выходе второго выпрямителя введены первый и второй регулирующие элементы, которые включены последовательно со входом стабилизатора напряжения. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в переменное - инверторам и регуляторам напряжения, и предназначено для использования в автономных системах электропитания и в электроприводах перспективных авиакосмических летательных аппаратах с преимущественно или полностью электрифицированным приводным оборудованием. Технический результат заключатся в расширении функциональных возможностей устройства при его реализации, а именно получении выходного напряжения с произвольно задаваемой периодически-непрерывной формой, в частности синусоидальной, при сохранении свойств простоты схем реализации его и жесткой нагрузочной характеристики. Для этого заявленное устройство, содержащее нагрузку, первую и вторую входные клеммы, первую и вторую выходные клеммы, ключевой транзистор, индуктивность, разрядный диод, конденсатор, образующий с индуктивностью индуктивно-емкостной фильтр Г-образного типа, резистивный датчик выходного напряжения, блок сравнения напряжения датчика с напряжением блока опорного напряжения и блок управления ключевым транзистором, дополнительно снабжено блоком изменения направления тока в нагрузке, при этом блок выполнен с возможностью изменения направления тока в нагрузке. 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное. Техническим результатом является увеличение надежности и повышение коэффициента полезного действия. Двухтактный обратноходовой преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит первичную обмотку первого трансформатора, конец которой соединен со стоком первого МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом, исток которого соединен с отрицательным полюсом входного напряжения, а затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр1; начало первичной обмотки второго трансформатора соединено с истоком второго МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом, сток которого соединен с положительным полюсом входного напряжения, а затвор является входом для управляющего сигнала Uупр2. Один вывод накопительного конденсатора соединен между концом первичной обмотки первого трансформатора и стоком первого МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом, второй вывод которого соединен между началом первичной обмотки второго трансформатора и истоком второго МОП-транзистора с n-каналом и с встроенным диодом. Начало вторичной обмотки первого трансформатора соединено с отрицательным выводом нагрузки, конец которой соединен с анодом первого выпрямительного диода, катод которого соединен с положительными выводами нагрузки, выходного конденсатора, отрицательный вывод которого соединен с отрицательным выводом нагрузки. Начало вторичной обмотки второго трансформатора соединено с отрицательным выводом нагрузки, конец которой соединен с анодом второго выпрямительного диода, катод которого соединен с положительным выводом нагрузки. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях трехфазного переменного напряжения в постоянное 9-пульсное с купированием всех видов намагничивания трансформатора и равными углами коммутации вентилей. Технический результат - отсутствие всех видов намагничивания трансформатора и равные углы коммутации вентилей. Преобразователь содержит трехфазный трансформатор с тремя группами вторичных фазных обмоток, соединенных каждая в звезду. Вывод каждой фазной обмотки первой подключен к одноименным электродам вентилей, другие электроды которых подключены к свободным одноименным с ним выводам разноименных фазных обмоток второй группы и свободному разноименному с ним выводу одноименной фазной обмотки третьей группы. Число витков фазной обмотки второй группы равно 1,8794·w, а число витков фазной обмотки третьей группы - 1,5321·w, где w - число витков фазной обмотки первой группы. Трансформатор дополнительно содержит четвертую и пятую группы вторичных фазных обмоток, соединенных каждая в разомкнутый треугольник. Общая точка одноименных выводов второй группы фазных обмоток соединена с одноименным с ней крайним выводом фазной обмотки четвертой группы. Общая точка одноименных выводов третьей группы фазных обмоток соединена с одноименным с ней крайним выводом фазной обмотки пятой группы. Общая точка свободных крайних выводов фазных обмоток четвертой и пятой групп и общая точка одноименных выводов фазных обмоток первой группы образуют выходные выводы. Фазная обмотка четвертой группы состоит из основной и дополнительной частей. Число витков фазной обмотки пятой группы и основной части фазной обмотки четвертой группы соответственно равно 0,844·w и 0,2931·w. Дополнительная часть фазной обмотки четвертой группы состоит из пары равных встречно последовательно соединенных частей, число витков каждой из которых равно 0,21756·w. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное. Технический результат заключается в увеличении надежности и повышении коэффициента полезного действия. Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит первичную обмотку первого трансформатора, начало которой соединено с анодом первого диода, катод которого соединен с анодом второго диода, катод которого соединен со стоком первого МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр1, исток которого соединен со вторым входом преобразователя. Начало первичной обмотки второго трансформатора соединено с анодом третьего диода, катодом соединенного с анодом четвертого диода, катодом соединенного со стоком второго МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр2, а исток соединен с первым входом преобразователя. Входной конденсатор подключен параллельно входам преобразователя. Первый вывод накопительного конденсатора подключен между катодом первого диода и анодом второго диода, второй вывод накопительного конденсатора подключен между катодом третьего диода и анодом четвертого диода. Начало вторичной обмотки первого трансформатора подключено к положительному выходу преобразователя, а конец подключен к отрицательному выходу преобразователя. Первый вывод выходного конденсатора подключен к положительному выходу преобразователя, второй вывод выходного конденсатора - к отрицательному выходу преобразователя. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, многопульсное, с равными углами коммутации вентилей. Технический результат заключается в повышении качества преобразования за счет устранения неравенства углов коммутации разных вентилей цепей и более рационального использования трансформирующих элементов, позволяющего повысить периодичность выпрямления до m = 18 или m = 24. Преобразователь в первом варианте содержит уравнительное устройство с тремя обмотками, каждая с дополнительным выводом, трансформатор с двумя обмотками, одноименные крайние выводы первой из которых подключены к фазным входным выводам, а второй - к входным выводам вентильного моста, первая обмотка содержит промежуточный вывод в каждой фазе, между каждой парой крайних выводов смежных фаз первой обмотки включен управляемый вентиль, образующий с двумя другими аналогично включенными управляемыми вентилями последовательное замкнутое соединение, каждый промежуточный вывод соединен с общей точкой пары обмоток уравнительного устройства, дополнительные выводы которых подключены к электродам управляемых вентилей, свободные электроды которых подключены к промежуточным выводам разноименных фазных обмоток, обмотки уравнительного устройства, реактанс которого выбран управляющим, индуктивно связаны, каждая общая точка пары обмоток уравнительного устройства делит число витков между смежными с ней дополнительными выводами на неравные части, а реактанс уравнительного устройства дополняет разность реактансов вентильных цепей разного уровня подключения к первой обмотке до нуля. Второй вариант преобразователя отличается от первого тем, что содержит дополнительные вентили и три дополнительные индуктивно связанные обмотки уравнительного устройства, каждая с дополнительным выводом, которые соединены между собой и крайними выводами первой обмотки аналогично соединению трех основных обмоток уравнительного устройства с вентилями и промежуточными выводами первой обмотки, каждая общая точка, одна - пары основных обмоток, а другая - пары дополнительных обмоток уравнительного устройства, делит число витков между смежными с ней дополнительными выводами на попарно неравные друг с другом неравные части, а реактанс основных обмоток уравнительного устройства, выбранный управляющим, дополняет разность реактансов вентильных цепей разного уровня подключения к первой обмотке до нуля. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх