Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Г к-".

P.À. Ахмеров, А.И. Латыпов и Ю.А. Лось

Г

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (?2) Авторы изобретения (75) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕИЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к регули:руеиым выпрямителям и может быть использовано для управления различными технологическими процессами и электротехнологическими установками, особенно, где требуется сочетание глубокого регулирования пульсирующего напряжения с- сохранением его качества.

Известно устройство для .регулирования выпрямленного напряжения, содержащее один или несколько по числу фаз питающей сети переменного тока однофазных ферромагнитных удвоителей частоты, подключенных входными зажимами к питающей сети, а выходными зажимами через однополупериодные выпря" мители к нагрузке. В случае получения пульсирующего напряжения с числом пульсаций п > 6 питание указанного устройства осуществляется от преобразователя трехфазной системы напряжений в требуемую многофазную (преобразователя числа фаз, ПЧФ) 1).

Недостатком данного устройства яв= ляется изменение коэффициента пульсаций с изменением глубины регулиро-. . вания.

Наиболее близким к предлагаемому является регулируемый преобразователь переменного напряжения в лостоянное, содержащий подключенный к источнику питающего напряжения магнитно-тирис-торный умножитель частоты, выход которого соединен с цепью первичной.обмотки согласующего трансформатора, в цепь вторичной обмотки которого включен однофазный диодный выпрямитель, и линейный дроссель (2 ).

Недостатками известного устройст» ва являются невозможность регулирования выпрямленного напряжения в сторону его понижения, непостоянный го коэффициент пульсаций на всем диапа-.: зоне регулирования.

Цель изобретения — получение выходного напряжения с постоянным коэф"

3 99 фициентом пульсаций на всем диапазо» не регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемый преобразователь переменного напряжения е постоянное, содержащий подключенный к источнику питающего напряжения магнитно-тиристорный умножитель частоты, выход которого соединен с цепью первичной обмотки согласующего трансформатора, в цепь вторичной обмотки которого включен однофазный диодный выпрямитель, и линейный дроссель, введен конденсатор, включенный параллельно первичной обмотке согласующего трансформатора, последовательно с которой соединен указанный линейный дроссель, образующий с конденсатором колебательный контур, собственная частота которого не менее, чем в 1,5 раза превосходит выходную частоту магнитно тиристорного умножителя частоты.

На Фиг. дана блок-схема регулируемого преобразователя переменного напряжения в постоянное; на Фиг. 2принципиальная электрическая схема преобразователя для случая, когда кратность умножения частоты равна девяти; на фиг. 3 - эпюры токов и напряжений.

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное (фиг. 1) содержит магнитно-тиристорный умножитель частоты в целое число раз, состоящий из двух блоков: блока 1 преобразования числа фаз (ПЧФ) и блока 2 тиристоров. На вход ПЧФ 3-5 подается трехфазное напряжение промышленной частоты. Между нулевой точкой ПЧФ 1 и общей точкой тиристоров 2 включен блок 6 коммутации. Через однофазный согласующий трансформатор 7 однофазный выпрямитель 8 под .ключен к блоку 6 коммутации. Нагрузка подключена к выводам 9 и 10.

На фиг. 2 магнитно-тиристорный умножитель частоты представлен в виде выходных фазных обмоток ПЧФ 11-19, к которым подключены встречно-параллельно соединенные тиристоры 20-37, свободные концы которых объединены и их общая точка соединения через линейный дроссель 38 соединена с одним выводом первичной обмотки согласующего трансформатора 39, другой вывод которой подключен к общей точке соединения выходных фазных обмоток ПЧФ 11-!9. K вторичной обмотке согласующего трансформатора 39 под3409 4 ключен однофазный диодный выпрямитель, выполненный на диодах 40-43.

Выход постоянного тока выпрямителя соединен с выводами 9 и 10 для подключения нагрузки. Параллельно первичной обмотке согласующего трансформатора 39 включен конденсатор 44.

Работа преобразователя происходит следующим образом.

Тиристоры, подключенные к обмоткам !1-19, работают в следующей очередности: 2 1-30-23-32-25-34-27-3629.-20-31-22-33-24-35-26-35-26-37-28.

На фиг. 3а показано преобразова15 ние входного трехфазного напряжения в девятифазное U, где цифрами l1- 19 показаны напряжения на обмотках (11-19).

Выходное пульсирующее напряжение нагрузки 0 9, 10 (Фиг. Зв,д).определяется напряжением на конденсаторе 44, и его мгновенное значение равно, о„=L — ), у5 где UH - мгновенное напряжение на нагрузке;

0 - мгйовенное значение напряжения на конденсаторе 44;

К - коэффициент трансформации по напряжению выходного согласующего трансформатора 39.

Пусть при t (ôèã 3б,в,г,д) напря" жение на кондейсаторе 44 имеет поляр35 ность, как показано на фиг. 2, а управляющий импульс подан на тиристор

21. Параметры дросселя 38 и конденсатора 44,. а также значение приведенного к первичной обмотке однофазного

40 трансформатора 39 активного сопротивления нагрузки выбраны таким образом, чтобы ток, протекающий через тиристоры, имел колебательный характер, т.е.. вышеперечисленные элементы об45 разуют колебательный контур, частота которого

M ) 1,5Кр где и) - круговая частота питающей сети;

К - кратность промежуточного умножения частоты (в данном случае K> = 9).

На интервале й2-t> работы тиристора 21 конденсатор 44 перезаряжается, меняя знак в момент tg, и напряжение

55 на нем достигает максимального значения в момент t>, когда ток тиристора 21 спадает до нуля, а сам он закрывается.

5 993409 6

На интервале t -t напряжение кон- зить установленные мощности и габариЭ 4 денсатора 44 уменьшается за счет его ты выходных реактивных фильтров вследразряда на приведенное сопротивление ствие постоянства коэффициента пульсанагрузки с постоянной времени. ций. выходного напряжения, что соот-. г= К R С, 2.

5 ветственно повышает динамичность все " где RH - сопротивление нагрузки; го устройства. Кроме того, позволяет

С - величина емкости конденса- уменьшить влияние выпрямителя на пи-: тора 44. тающую сеть, так как коэффициент исВ момент времени t включается ти- кажений потребляемых из сети токов ристор 30 и колебательный процесс о не меняется при регулировании выходперезаряда конденсатора 44 повторя- ного пульсирующего напряжения выпря-. ется. В момент времени tg заряд меня- мителя, ет свой знак и достигает максимального значения при t . Далее работа устройства происходит аналогично вы- формула изобретения шеописанному.

Кан показали расчеты, при выполнении соотношения

1 и С " н

Источники информации, принятые во внимание при -экспертизе

1. Сарв В. Оявээр И, Саккс Т., Хунт Ю. Магнитные преобразователи электроэнергии с удвоением частоты.

Таллин, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

И 394902, кл. Н 02 И 7/06, 1973что всегда возможно при правильном выборе К и изменении угла регулирования о от 90 до 180 эл,град. длительность протекания тока через тиристоры не меняется, а коэффициент пуль. саций выходного пульсирующего напряжения выпрямителя остается постоянным.

На фиг. 3б,в даны эпюры тока 1щ 30 на дросселе 38 и напряжения Ug на нагрузке при угле регулирования, равном oL= 90 эл.град., на фиг. 3г,д, даны эпюры тока i38 и напряжения 0 при угле регулирования, равном о =

= 150 эл.град. Цифрами обозначены ной,".„ра включающихся тиристорав.

Техническими и технико-экономическими преимуществами регулируемого преобразователя переменного напряже- @ ния .в постоянное является то, что он позволяет получить широкодиапазонное а регулирование выпрямленного напряжения как в сторону увеличения, так и в сторону понижения с возможностью длительной работы на любом установленном уровне при работе устройства на активно-индуктивную нагрузку. СниРегулируемый преобразователь, пере" менного напряжения в постоянное, содержащий подключенный к источнику питающего напряжения магнитно-тиристорный умножитель частоты, выход ко=. торого соединен с цепью первичной обмотки согласующего трансформатора, в цепь вторичной обмотки которого включен однофазный диодный выпрями-. тель, и линейный дроссель, о т л и -. чающий с я тем, что, с целью получения выходного напряжения с по". стоянным коэффициентом пульсаций на всем диапазоне регулирования, введем конденсатор, включенный параллельно первичной обмотке согласующего трансформатора, последовательно с которой, соединен указанный линейный дроссель, образующий с конденсатором нолебательный контур, собственная частота которого не менее, чем в 1,5 раза пре" восходит выходную частоту магнитнотиристорного умножителя частоты.

993409

4зя г

ФигЗ

Составитель Л. Устинкина

Редактор В. Пилипенко Техред О.Неце

Корректор Г. Реаетниь

Тираж 68 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Заказ 499/73

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4