Понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное



Понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное
Понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное
Понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное
Понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное
Понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное
Понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное

 


Владельцы патента RU 2470450:

Щедрин Андрей Игоревич (RU)

Изобретение относится к электронной технике преобразования переменного напряжения в постоянное. Технический результат заключается в повышении коэффициента мощности и упрощении конструкции заявленного устройства. Для этого преобразователь содержит выпрямитель, подключаемый к однофазной сети переменного тока, блок управления, а также последовательную цепь, состоящую из N конденсаторов (где N больше или равно 2) и подключенную к выходу выпрямителя, а также узлы сбора и распределения тока нагрузки, связанные с указанной последовательной цепью из N конденсаторов таким образом, что указанные конденсаторы заряжаются от выпрямителя в последовательном включении, а разряжаются в цепь нагрузки в параллельном включении, кроме того в устройство введен электронный ключ, приводимый в действие сигналами блока управления и обеспечивающий протекание тока нагрузки от узла сбора тока до узла распределения тока в моменты, когда амплитуда выпрямленного напряжения меньше заданного значения, а узлы сбора и распределения тока нагрузки выполнены в виде диодных гребенок, при этом в последовательную цепь включены дополнительно N токоограничивающих резисторов и N-1 или N диодов. 6 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к электронной технике преобразования переменного напряжения в постоянное и может найти широкое применение в разнообразных вторичных источниках электропитания. Наиболее ожидаемая область применения - светодиодные осветительные приборы с питанием от сети переменного тока. Возможно также использование изобретения в преобразователях большой мощности и в преобразователях с пульсирующим выходным напряжением.

Уровень техники преобразования переменного напряжения промышленной частоты характеризуется известностью технических решений, заключающихся в выпрямлении сетевого напряжения, сглаживании его фильтрующим высоковольтным конденсатором и дальнейшим преобразованием с помощью индуктивного реактора, коммутируемого высоковольтным ключевым элементом на частоте, намного большей, чем частота питающей сети. Пример такого решения - патент США 5661645, 26.08.1997, Power supply for light emitting diode array, Hochstein. К признакам, совпадающим с признаками заявляемого изобретения, относятся наличие выпрямителя сетевого напряжения, а также наличие силового высоковольтного ключевого элемента. Недостатки таких устройств вытекают, во-первых, из свойств самого выпрямителя, характеризующегося заметной долей реактивной составляющей в полной мощности (т.е. невысоким значением коэффициента мощности), отбираемой из сети вследствие зарядки сглаживающих конденсаторов. Во-вторых, такие устройства не могут быть простыми по конструкции (а следовательно, и дешевыми) ввиду наличия высоковольтных конденсаторов большой емкости, мощных и быстродействующих высоковольтных ключей и индуктивных реакторов с качественными сердечниками и изоляцией. Кроме того, такие устройства при их массовом применении представляют определенную угрозу загрязнения окружающей среды электромагнитным излучением, связанную с работой ключевого высоковольтного элемента на высокой частоте и с наличием индуктивного реактора.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является решение, описанное в патенте США 6577072 В2, 10.06.2003, Power supply and LED lamp device, Saito et al. В этом решении описан понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрямитель, подключаемый к однофазной сети переменного тока, блок управления, а также последовательную цепь, состоящую из N конденсаторов (где N больше или равно 2) и подключенную к выходу выпрямителя, а также узлы сбора и распределения тока нагрузки, связанные с указанной последовательной цепью из N конденсаторов таким образом, что указанные конденсаторы заряжаются от выпрямителя в последовательном включении, а разряжаются в цепь нагрузки в параллельном включении. Недостатком этого устройства является невысокое значение коэффициента мощности, а также сложность конструкции. Описанное устройство содержит множество высоковольтных коммутирующих транзисторов, выполняющих роль ключей и узлов сбора и распределения тока нагрузки.

Техническим результатом, который достигается в заявленном изобретении, является увеличение коэффициента мощности и упрощение конструкции устройства.

Для достижения этого технического результата в понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрямитель, подключаемый к однофазной сети переменного тока, блок управления, а также последовательную цепь, состоящую из N конденсаторов (где N больше или равно 2) и подключенную к выходу выпрямителя, а также узлы сбора и распределения тока нагрузки, связанные с указанной последовательной цепью из N конденсаторов таким образом, что указанные конденсаторы заряжаются от выпрямителя в последовательном включении, а разряжаются в цепь нагрузки в параллельном включении, вводится дополнительно электронный ключ, приводимый в действие сигналами блока управления и обеспечивающий протекание тока нагрузки от узла сбора тока до узла распределения тока в моменты, когда амплитуда выпрямленного напряжения меньше заданного значения, а узлы сбора и распределения тока нагрузки выполняются в виде диодных гребенок, при этом в последовательную цепь включены дополнительно N токоограничивающих резисторов и N-1 или N диодов.

Необходимо отметить, что технический эффект, заключающийся в увеличении коэффициента мощности, является неожиданным для реализации отличительных признаков заявляемого изобретения. При решении изобретательской задачи указанные признаки были направлены, в первую очередь, на реализацию простой схемы коммутации последовательной цепи конденсаторов переноса заряда (charge pump). Однако, оказалось, что совокупность этих признаков может обеспечить также и увеличение коэффициента мощности.

На Фиг.1 изображена электрическая принципиальная схема преобразователя в соответствии с заявляемым изобретением.

На Фиг.2 изображены эпюры напряжения и тока выпрямителя, иллюстрирующие работу устройства в обычном режиме (а) и при компенсации реактивной мощности (б).

На Фиг.3 изображены варианты диодных гребенок узлов сбора и распределения тока нагрузки последовательные гребенки (а), параллельные гребенки (б), комбинированные гребенки (в).

На Фиг.4 изображены конструктивные варианты реализации выпрямителя - однополупериодный (а), двухполупериодный мостовой (б), с ограничением тока (в), с защитными элементами на входе (г).

На Фиг.5 изображены схемотехнические решения по практической реализации электронного ключа и способов подключения нагрузки: с подключением нагрузки к цепи распределения тока (а), с подключением нагрузки к цепи сбора тока (б), с ключом на полевом МДП-транзисторе (в), на тиристоре (г), на оптотиристоре (д).

На Фиг.6 изображена принципиальная электрическая схема, иллюстрирующая один из простейших вариантов реализации заявленного изобретения.

Устройство (Фиг.1) работает следующим образом. Выпрямитель 1 преобразует переменное напряжение питающей сети, например, синусоидальной формы с частотой 50 Гц, в полуволны одной полярности. На участке нарастания полуволны выпрямленного напряжения происходит зарядка конденсаторов последовательной цепи 3 приблизительно до напряжения U1=√2·U0/N, где U0 - действующее значение напряжения сети, а N - количество конденсаторов. Остальные элементы находятся в выключенном пассивном состоянии. Электронный ключ 7 - благодаря отсутствию открывающего управляющего сигнала от блока управления 2, а диодные гребенки 4 и 5 - благодаря воздействию запирающего выпрямленного напряжения обратной для них полярности. На спадающем участке полуволны все остается без изменений до определенного порога. В режиме без компенсации реактивной мощности этот порог выбирается ниже среднего значения напряжения нагрузки 6, а в режиме с компенсацией - выше среднего значения. После спадания значения выпрямленного напряжения до величины заданного порога блок управления 2 формирует сигнал на открывание электронного ключа 7. С этого момента в нагрузку 6 (которая может представлять собой, например, резистор R и сглаживающий конденсатор С) начинает закачиваться ток от N параллельно включенных конденсаторов C1-CN последовательной цепи 3 плюс ток, обусловленный остаточным напряжением на выходе выпрямителя 1 в текущий момент. Последний ток определяется токоограничивающим элементом выпрямителя или его внутренним сопротивлением. Назначение диодов VD1-VDN - размыкать последовательную цепь конденсаторов на момент их разряда, что позволяет произвести их перекоммутацию в параллельное включение. Суммарный ток выпрямителя показан на эпюрах Фиг.2 для режимов с компенсацией и без компенсации. Токоограничивающие резисторы R1-RN не выполняют функцию балласта для нагрузки в обычном смысле этого термина в электротехнике. Эти резисторы сравнительно небольшого сопротивления лишь ограничивают на приемлемом уровне коммутационные токи, и в этом их главное назначение. Указанные токи возникают в конденсаторах C1-CN при использовании совместно с нагрузкой сглаживающего конденсатора большой емкости, а также при коммутационных помехах со стороны сети (дребезг контактов при включении). Токоограничивающий элемент выпрямителя дополнительно уменьшает эти токи, а также служит профилактическим средством от самопроизвольного включения электронного ключа из-за эффекта dU/dt вследствие тех же коммутационных помех сети, но также не является балластом для нагрузки. Функцию балласта, ограничивающего ток нагрузки, выполняют сами конденсаторы C1-CN, переносящие с частотой сети при однополупериодном выпрямлении (или удвоенной частотой сети при двухполупериодном выпрямлении) с помощью электронного ключа 7 электрический заряд в нагрузку 6. Разряд указанных конденсаторов происходит достаточно быстро. Он прерывается на своем затухающем участке электронным ключом 7, который выключается блоком управления 2 в момент превышения значением напряжения следующей полуволны выходного напряжения выпрямителя 1 заданного порога - в случае двухполупериодного выпрямления, или в любой другой момент следующей, неактивной, полуволны - в случае однополупериодного выпрямления. Далее работа преобразователя циклически повторяется.

Для иллюстрации практического осуществления заявленного изобретения на Фиг.3 изображены варианты реализации диодных гребенок 4, 5 узлов сбора и распределения тока нагрузки. На Фиг.3 (а) изображены последовательные гребенки. В таком включении ко всем диодам гребенок предъявляются одинаковые и минимальные требования по величине допустимого обратного напряжения Uд=√2·U0/N, где U0 - действующее значение напряжения сети, а N - количество конденсаторов, хотя в такой схеме максимальны потери напряжения на диодах, так как разряд каждого конденсатора осуществляется через цепочку как минимум из N-1 последовательно включенных диодов. Такая схема предпочтительна для устройств малой мощности и в интегральном исполнении. На Фиг.3 (б) изображены параллельные гребенки. В таком случае к некоторым диодам гребенок предъявляются максимальные требования по величине допустимого обратного напряжения Uд=√2·U0 , где U0 - действующее значение напряжения сети, но в такой схеме минимальны потери напряжения на диодах, так как разряд каждого конденсатора осуществляется через цепочку из не более, чем двух последовательно включенных диодов. Такая схема предпочтительна для устройств большой мощности. На Фиг.3 (в) изображен один из вариантов комбинированных гребенок. Такие гребенки могут использоваться по специфическим технологическим соображениям. В качестве диодов гребенок 4, 5 узлов сбора и распределения тока нагрузки могут быть использованы стабилитроны для повышения надежности преобразователя. В этом случае обрыв или существенное уменьшение емкости одного из конденсаторов C1-CN последовательной цепи 3 не приведет к катастрофическому отказу преобразователя.

На Фиг.4 изображены различные аспекты практической реализации выпрямителя 1. На Фиг.4 (а) изображен однополупериодный выпрямитель, состоящий из одного диода. На Фиг.4 (б) изображен двухполупериодный мостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов. На Фиг.4 (в) изображен однополупериодный выпрямитель с ограничением тока. В качестве ограничителя может использоваться изображенный на схеме резистор R или любые другие известные решения аналогичного назначения. На Фиг.4 (г) изображен однополупериодный выпрямитель с защитными элементами на входе - плавким предохранителем F и варистором RU. Все перечисленные решения могут использоваться в различных комбинациях, а также в комбинациях с другими известными решениями из области однофазных выпрямителей. В том числе выпрямитель может быть выполнен управляемым с отсечкой фазы, то есть пропускающим определенную часть выпрямленной полуволны напряжения в соответствии с управляющими сигналами блока управления 2. Такое решение также улучшает коэффициент мощности.

На Фиг.5 изображены схемотехнические решения по практической реализации электронного ключа 7 и способов подключения нагрузки 6. На Фиг.5 (а) изображено подключение нагрузки 6 к узлу распределения тока 5, а однополюсного электронного ключа 7 - к узлу сбора тока 4 нагрузки 6. Такое решение возможно только при однополупериодном выпрямлении и в этом случае в последовательной цепи 3 должно быть N диодов. Диод VDN изображен отдельным обозначением внутри последовательной цепи 3. На Фиг.5 (б) изображено подключение нагрузки 6 через однополюсный электронный ключ 7 к узлу сбора тока 4, а узла распределения тока 5 нагрузки - к общей шине. Такое решение возможно и при однополупериодном, и при двухполупериодном выпрямлении. В качестве электронного ключа 7 возможно использование разнообразных электронных компонентов. Например, на Фиг.5 (в) изображено использование в качестве однополюсного электронного ключа 7 силового высоковольтного МДП-транзистора. На Фиг.5 (г) изображено использование в качестве однополюсного электронного ключа 7 тиристора. Такое решение целесообразно для мощных и/или высоковольтных применений. Возможны варианты подключения нагрузки 6 и без привязки ее и электронного ключа 7 к одной из выходных шин выпрямителя 1. Например, на Фиг.5 (д) изображено использование в качестве однополюсного электронного ключа 7 оптотиристора. Эта же схема иллюстрирует вариант подключения нагрузки 6 без сглаживающего конденсатора для питания ее импульсным током одной полярности. Электронный ключ 7 может быть и двухполюсным, как это показано на Фиг.1. В качестве нагрузки 6 преобразователя может быть использована вторая ступень, выполненная по схеме описываемого преобразователя. При этом роль выпрямителя второй ступени может выполнять электронный ключ первой ступени. Такое решение позволяет минимизировать аппаратные затраты при больших коэффициентах преобразования напряжения.

На Фиг.6 изображена принципиальная электрическая схема, иллюстрирующая один из простейших вариантов практической реализации заявленного изобретения. Выпрямитель 1 выполнен на диоде VD19 с токоограничивающим резистором R8 и защитой плавким предохранителем F. Электронный ключ 7 выполнен на транзисторе VT1 Стабилитрон VD21 предназначен для защиты затвора от пробоя, резистор R10 обеспечивает закрывание ключа в отсутствие управляющего сигнала. Блок управления 2 реализован на транзисторе VT2. Для его запуска при включении использован стартовый резистор R12. Анализ уровня напряжения сети осуществляется через резистор R9. Диод VD20 обеспечивает защиту эмиттерного р-n перехода транзистора VT2 от пробоя обратным напряжением. Сигнал управления для электронного ключа 7 формируется на резисторе R11 и через конденсатор развязки уровней С8 поступает на затвор транзистора VT1. Последовательная цепь 3, а также диодные гребенки сбора и распределения тока нагрузки 4, 5 реализованы на элементах С1-С7, R1-R7, VD1-VD18. Нагрузка 6 представляет собой последовательно включенные светодиоды белого цвета свечения VD23-VD29, зашунтированные электролитическим конденсатором большой емкости С9. Стабилитрон VD22 предназначен для защиты нагрузки от перенапряжений в аварийных режимах. На схеме Фиг.6 для простоты не показаны элементы гашения светодиодов при выключении и другие вспомогательные элементы. При равной емкости каждого из семи конденсаторов С1-С7, равной 1 мкФ, потребляемый от сети ток составляет 1,5 мА, при напряжении сети 220В, при этом ток нагрузки составляет 6,5 мА при напряжении нагрузки 20В. Коэффициент полезного действия - около 40%.

Конструктивно рассматриваемый преобразователь может быть выполнен в самых различных исполнениях, в зависимости от выходной мощности и напряжения сети. В частности, для микромощных применений, таких как индикаторные лампы и гибкие светодиодные линейки с питанием от сети переменного тока 220В, указанное устройство может быть выполнено по SMD-технологии поверхностного монтажа на гибкую подложку или на жесткую печатную плату. Возможно полное или частичное изготовление преобразователя в виде интегральной схемы. В отдельных случаях в качестве токоограничивающих резисторов R1-RN может выступать высокое внутреннее сопротивление диодов или конденсаторов специальной конструкции, что не меняет техническую сущность и формулу изобретения.

Рассматриваемый преобразователь содержит только два принципиально необходимых высоковольтных элемента: выпрямитель 1 и электронный ключ 7, к которому, к тому же, не предъявляются высокие требования по быстродействию. Остальные элементы могут быть низковольтными. Простота и невысокие требования к элементам позволяют сделать очень низкой стоимость реализации преобразователя при массовом изготовлении, то есть создать в некоторых случаях реальную и более экологичную альтернативу трансформаторам и высокочастотным импульсным преобразователям.

Сразу же после отключения от сети это устройство не содержит опасных источников напряжения, при соответствующем выборе количества конденсаторов. Кроме того, устройство не содержит индуктивных реакторов и работает на низкой частоте, что делает минимальным уровень электромагнитных излучений.

Понижающий преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий выпрямитель, подключаемый к однофазной сети переменного тока, блок управления, а также последовательную цепь, состоящую из N конденсаторов (где N больше или равно 2) и подключенную к выходу выпрямителя, а также узлы сбора и распределения тока нагрузки, связанные с указанной последовательной цепью из N конденсаторов таким образом, что указанные конденсаторы заряжаются от выпрямителя в последовательном включении, а разряжаются в цепь нагрузки в параллельном включении, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения коэффициента мощности, в устройство добавлен электронный ключ, приводимый в действие сигналами блока управления и обеспечивающий протекание тока нагрузки от узла сбора тока до узла распределения тока в моменты, когда амплитуда выпрямленного напряжения меньше заданного значения, а узлы сбора и распределения тока нагрузки выполнены в виде диодных гребенок, при этом в последовательную цепь включены дополнительно N токоограничивающих резисторов и N-1 или N диодов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области преобразовательной техники. .

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

Изобретение относится к устройству для преобразования частоты переменного тока с, по меньшей мере, одним фазным модулем, который имеет вывод переменного напряжения, и, по меньшей мере, один связанный с промежуточным контуром постоянного напряжения вывод постоянного напряжения, и с, по меньшей мере, одним накопителем энергии, причем между каждым выводом постоянного напряжения и каждым выводом переменного напряжения образована ветвь фазного модуля, и причем каждая ветвь фазного модуля имеет последовательное соединение из подмодулей, которое имеет, по меньшей мере, один силовой полупроводниковый прибор, причем предусмотрены полупроводниковые средства защиты в параллельном соединении с одним из силовых полупроводниковых приборов каждого подмодуля, и управляющий блок для управления полупроводниковыми средствами защиты, и накопитель(и) энергии предусмотрен(ы) для энергопитания управляющего блока.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления двухкомплектными реверсивными (3-1)-фазными преобразователями на встречно-параллельных вентильных парах с двухсторонней проводимостью тока на принципах цифрового одноканального импульсно-фазового управления.

Изобретение относится к системам электроснабжения потребителей постоянного тока, осуществляющим преобразование электрической энергии переменного тока в энергию постоянного тока с помощью вентильных преобразователей.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках электролиза алюминия, меди, цинка, хлора, водорода и др., в электротермии, на электрическом транспорте и в других отраслях, применяющих постоянный ток.

Изобретение относится к преобразовательной технике. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного автоматизированного управления величиной средневыпрямленного напряжения мостового тиристорного выпрямителя при возникновении в схеме выпрямления ситуаций, связанных с «обрывом» или «пробоем» тиристоров.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного тока для станков для повышения их быстродействия, для питания электроподвижного транспорта и для питания электрохимических производств

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании узлов управления инверторами, входящими в состав систем генерирования энергии переменного тока с жесткими требованиями по электромагнитной совместимости

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для повышения быстродействия станков, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической промышленности для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в питающей их трехфазной сети. Технический результат заключается в создании такой архитектуры преобразователя, которая позволит сократить расход активных материалов при замене трехфазного трансформатора автотрансформатором, за счет чего улучшатся массогабаритные показатели преобразователя и снизятся материальные затраты на его изготовление. Для этого заявленное устройство содержит трехфазный автотрансформатор, имеющий три катушки 1, 2, 3 первичной обмотки и шесть катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток, шесть соединенных между собой катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичной обмотки имеют отпайки 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 от витков, катушка 1 первичной обмотки первой фазы своим концом подсоединена к узлу B, в котором соединяются катушки 6 и 8 вторичных обмоток второй фазы и третьей фазы, катушка 2 первичной обмотки второй фазы своим концом подсоединена к узлу D, в котором соединяются катушки 9 и 5 вторичных обмоток третьей фазы и первой фазы, катушка 3 первичной обмотки третьей фазы своим концом подсоединена к узлу F, в котором соединяются катушки 4 и 7 вторичных обмоток первой фазы и второй фазы, начало катушки 4 вторичной обмотки соединено с началом катушки 8 вторичной обмотки, образуя узел A, конец катушки 8 вторичной обмотки соединен с концом катушки 6 вторичной обмотки, образуя узел B, начало катушки 6 вторичной обмотки соединено с началом катушки 5 вторичной обмотки, образуя узел C, конец катушки 5 вторичной обмотки соединен с концом катушки 9 вторичной обмотки, образуя узел D, начало катушки 9 вторичной обмотки соединено с началом катушки 7 вторичной обмотки, образуя узел E, конец катушки 7 вторичной обмотки соединен с концом катушки 4 вторичной обмотки, образуя узел F, и замыкая контур катушек вторичных обмоток, образующих «шестиугольник» A, B, C, D, E, F, каждая катушка вторичной обмотки автотрансформатора является стороной «шестиугольника» A, B, C, D, E, F, преобразующего симметричную трехфазную систему напряжений в симметричную шестифазную систему напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться в системах управления тиристорными выпрямителями, выполненными по трехфазной нулевой схеме. Технический результат заключается в осуществлении стабильных синхронизирующих импульсов для систем управления тиристорного выпрямителя при наличии искажающих гармонических составляющих в питающей сети при использовании меньшего количества фильтрующих апериодических звеньев. Для этого в заявленное устройство введены вспомогательные шины А2, В2, С2, шесть сумматоров и два адаптивных апериодических фильтра первого порядка, обеспечивающие фильтрацию трехфазной системы напряжений при минимально необходимом количестве апериодических фильтрующих звеньев, основанное на обобщенном векторном представлении трехфазной последовательности. 4 ил.

Изобретение относится в основном к системам передачи электроэнергии, в частности к подстанции системы передачи электроэнергии. Технический результат заключается в разработке подстанции для работы при высоких напряжениях. Подстанция имеет преобразователь, содержащий первый набор последовательно подключенных преобразовательных вентильных элементов, предусмотренных между первым и вторым потенциалами, причем абсолютное значение второго потенциала выше, чем абсолютное значение первого потенциала, и второй набор преобразовательных вентильных элементов, содержащий, по меньшей мере, один преобразовательный вентильный элемент, предусмотренный между вторым и третьим потенциалом. Абсолютное значение третьего потенциала выше, чем абсолютное значение второго потенциала, а все преобразовательные вентильные элементы второго набора размещены внутри одного или более корпусов, размещенных на удлиненной изоляции мачтового типа. При этом потенциал конца изоляции мачтового типа, на котором размещены упомянутые корпуса, находится в диапазоне между вторым и третьим потенциалами, а другой конец упомянутой изоляции мачтового типа имеет потенциал «земли». 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике. Способ управления многофазным выпрямительным агрегатом осуществляется путем плавного регулирования выпрямленного напряжения, которое осуществляется изменением выходного напряжения трехфазного автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией, подключенного зажимами переменного тока ко входу низкочастотного фильтра (Г-образного), выходные зажимы которого подключены к первичной обмотке трехфазного согласующего трансформатора, который вторичными фазными обмотками подключен последовательно с сетевой обмоткой преобразовательного трансформатора. Плавное регулирование выпрямленного напряжения осуществляется изменением фаз и амплитуд первых гармоник выходного напряжения трехфазного автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Технический результат состоит в упрощении выпрямительного агрегата и его цепей управления, с обеспечением возможности рекуперации электрической энергии из цепи постоянного тока в питающую сеть. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Выпрямительная установка возбуждения (ВУВ) электровоза состоит из выпрямительных диодов, IGBT транзисторного модуля и диода для поддержания непрерывности тока возбуждения. ВУВ подключена к трансформатору напряжения и работает на обмотки возбуждения двигателей. Цепи защиты IGBT модуля состоят из дополнительного маломощного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к вторичной обмотке тягового трансформатора электровоза. Две вторичные обмотки подключены одним из выводов к питающей обмотке ВУВ, а другим выводом к коллектору IGBT модуля через последовательно включенные диод и дополнительный управляемый электронный ключ. Способ защиты заключается в том, что большая часть энергии индуктивностей рассеяния при выключении модуля отводится с его коллектора на вторичную обмотку дополнительного маломощного трансформатора. Включение дополнительных ключей происходит в зависимости от полупериода сетевого напряжения, в момент не позже выключения IGBT модуля, а выключение - в зависимости от длительности коммутационных перенапряжений. Техническим результатом является защита выпрямительной установки возбуждения от коммутационных перенапряжений. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Выпрямительная установка возбуждения (ВУВ) состоит из выпрямительных диодов, IGBT транзисторного модуля и диода для поддержания непрерывности тока возбуждения. ВУВ подключена к трансформатору напряжения и работает на обмотки возбуждения двигателей. Цепи защиты IGBT модуля состоят из двух дополнительных секций тягового трансформатора, расположенных на одном сердечнике и работающих в зависимости от полупериода сетевого напряжения. Секции одним выводом подключены к питающей обмотке ВУВ, а другим выводом - к коллектору IGBT модуля через последовательно включенные диод и дополнительный управляемый электронный ключ. Способ защиты заключается в том, что большая часть энергии индуктивностей рассеяния при выключении модуля отводится с его коллектора на дополнительные вторичные обмотки тягового трансформатора. Включение дополнительных ключей происходит в зависимости от полупериода сетевого напряжения, в момент не позже выключения IGBT модуля, а выключение - в зависимости от длительности коммутационных перенапряжений. Техническим результатом является защита выпрямительной установки возбуждения от коммутационных перенапряжений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к полупроводниковым преобразователям параметров электрической энергии и может быть использован в системах управления выпрямителями (В), построенными на базе трансформаторов с вращающимися магнитными полями (ТВМП). Предлагаемый способ ступенчато-хордового регулирования реализуется за счет геометрического суммирования напряжений отдельных секций вторичной круговой обмотки трансформатора с вращающимся магнитным полем с помощью полупроводникового коммутатора (ПК), переключающего отводы вторичной круговой n-секционной обмотки ТВМП в соответствии с новым алгоритмом. Выходы ПК - многоплечного выпрямительного моста подключаются к сборным шинам с которых запитывается нагрузка выпрямителя. На любой ступени регулирования на сборные шины выпрямителя подключаются отводы круговой обмотки ТВМП, разделенные постоянным для каждой ступени числом секций КО, в результате этого величина выпрямленного напряжения определяется геометрической суммой ЭДС группы секций, находящихся между отводами КО, которые подключаются полупроводниковым коммутатором на плюсовую и минусовую сборные шины выпрямителя, а каждая последующая пара отводов, подключаемых на сборные шины выпрямителя, имеет минимальный отрицательный фазовый сдвиг напряжения относительно предыдущей пары отводов. Технический результат - улучшение энергетических показателей. 1 табл., 5 ил.
Наверх