Фильтр с переменной структурой

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве выходного каскада унифицированного преобразователя электроэнергии, выполняющего одновременно функции трехфазных выпрямителя и инвертора попеременно. Фильтр содержит первую группу клемм, включающую плюсовую и минусовую клеммы для подключения выхода выпрямителя и первую, вторую и третью клеммы для подключения выхода трехфазного инвертора, вторую группу клемм, включающую плюсовую и минусовую клеммы для подключения потребителей постоянного тока и первую, вторую и третью клеммы для подключения потребителей трехфазного тока, а также дроссель с первого по третий, конденсаторы с первого по третий и реле постоянного тока, управляющее замыкающими контактами с первого по десятый и с первого по третий размыкающими контактами и блок реле переменного тока, содержащий первой, второе и третье реле переменного тока, каждое из которых управляет четырьмя замыкающими контактами и одним размыкающим контактом. При этом одни и те же фильтрующие элементы образуют сглаживающий трехзвенный фильтр при срабатывании реле постоянного тока трехфазный резонансный фильтр при срабатывании всех трех реле переменного тока. Технический результат - расширение функциональных возможностей, ил. 1.

Полезная модель относится к области преобразовательной техники и может быть использована в качестве выходного каскада унифицированного преобразователя электроэнергии, выполняющего одновременно функции трехфазных выпрямителя и инвертора попеременно.

Известен фильтр с переменной структурой, содержащий первую группу клемм, включающую плюсовую и минусовую клеммы для подключения выхода выпрямителя и первую, вторую и третью клеммы для подключения выхода трехфазного инвертора, вторую группу клемм, включающую плюсовую и минусовую клеммы для подключения потребителей постоянного тока и первую, вторую и третью клеммы для подключения потребителей трехфазного тока, а также блок реле, содержащий реле постоянного тока [1].

Данный фильтр нашел широкое применение из-за схемной простоты и высокой надежности. Кроме того он позволяет одни и те же элементы использовать как в сглаживающем фильтре, так и в резонансном, в зависимость от рода входного тока. Недостаток схемы состоит в том, что в ней не контролируется состояние двух фаз инвертора, поскольку установлено только одно реле переменного тока.

Техническим результатом полезной модели является расширение функциональных возможностей схемы фильтра.

Требуемый технический результат достигается тем, что в фильтре с переменной структурой, содержащем первую группу клемм, включающую плюсовую и минусовую клеммы для подключения выхода выпрямителя, первую, вторую и третью клеммы для подключения выхода трехфазного инвертора, вторую группу клемм, включающую плюсовую и минусовую клеммы для подключения потребителей постоянного тока и первую, вторую и третью клеммы для подключения потребителей трехфазного тока, дроссели с первого по третий и конденсаторы с первого по третий и реле постоянного тока с замыкающими и размыкающими контактами, причем минусовая клемма для подключения выхода выпрямителя соединена с минусовой клеммой для подключения потреби гелей постоянного тока, плюсовая клемма для подключения выхода выпрямителя соединена с плюсовой клеммой для подключения потребителей постоянного тока через последовательно соединенные первый замыкающий контакт реле постоянного тока, первый дроссель, второй замыкающий контакт реле постоянного тока, второй дроссель, третий замыкающий контакт реле постоянного тока, третий дроссель и четвертый замыкающий контакт реле постоянного тока, второй вывод первого дросселя соединен с минусовой клеммой для подключения выхода выпрямителя через последовательно соединенные пятый замыкающий контакт реле постоянного тока, первый конденсатор и шестой замыкающий контакт реле постоянного тока, второй вывод второго дросселя соединен с минусовой клеммой для подключения выхода выпрямителя через последовательно соединенные седьмой замыкающий контакт реле постоянного тока, второй конденсатор и восьмой замыкающий контакт реле постоянного тока, второй вывод третьего дросселя соединен с минусовой клеммой для подключения выхода выпрямителя через последовательно соединенные девятый замыкающий контакт реле постоянного тока, третий конденсатор и десятый замыкающий контакт реле постоянного тока, введено три реле переменного тока, каждое из которых содержит четыре замыкающих контакта и один размыкающий контакт, первая клемма обмотки реле постоянного тока подключена к плюсовой клемме для подключения выхода выпрямителя, вторая клемма обмотки указанного реле подключена к минусовой клемме для подключения выхода выпрямителя через последовательно соединенные размыкающие контакты всех трех реле переменного тока, каждое из трех реле переменного тока включено па линейное напряжение трехфазного инвертора, при этом первое из указанных реле включено между первой и второй клеммами для подключения выхода трехфазного инвертора, второе из названных реле включено между второй и третьей клеммами для подключения выхода трехфазного инвертора, третье реле переменного тока включено между третьей и первой клеммами для подключения выхода трехфазного инвертора, первая, вторая и третья клеммы для подключения выхода трехфазного инвертора соединены с первыми выводами первого, второго и третьего дросселей через последовательно включенные соответствующий размыкающий контакт реле постоянного тока и замыкающий контакт соответствующего реле переменного тока, вторые выводы первого, второго и третьего дросселей соединены с первой, второй и третьей клеммами для подключения потребителей трехфазного тока через замыкающие контакты соответствующего реле переменного тока, параллельно пятому замыкающему контакту реле постоянного тока подключен первый замыкающий контакт первого реле переменно тока, параллельно седьмому замыкающему контакту реле постоянного тока подключен первый замыкающий контакт второго реле переменного тока, параллельно девятому замыкающему контакту реле постоянного тока подключен первый замыкающий контакт третьего реле переменного тока, первый вывод первого конденсатора, соединенный с пятым замыкающим контактом реле постоянного тока, соединен с вторым выводом третьего конденсатора, соединенным с десятым замыкающим контактом реле постоянного тока через замыкающий контакт первого реле переменного тока; первый вывод второго конденсатора, соединенный с седьмым замыкающим контактом реле постоянного тока, соединен со вторым выводом первого конденсатора, соединенным с шестым замыкающим контактом реле постоянного тока через замыкающий контакт второго реле переменного тока; первый вывод третьего конденсатора, соединенный с девятым замыкающим контактом реле постоянного тока, соединен со вторым выводом второго конденсатора, соединенным с восьмым замыкающим контактом реле постоянного тока через замыкающий контакт третьего реле переменного тока.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема фильтра с переменной структурой.

Фильтр с переменной структурой содержит первую группу клемм 1, содержащую плюсовую 1-1 и минусовую 1-2 клеммы для подключения выхода выпрямителя и первую 1-3, вторую 1-4 и третью 1-5 клеммы для подключения выхода трехфазного инвертора, вторую группу клемм 2, содержащую плюсовую 2-1 и минусовую 2-2 клеммы для подключения потребителей постоянного тока, первую 2-3, вторую 2-4 и третью 2-5 клеммы для подключения потребителей трехфазного тока, блок реле постоянного тока 3-1, содержащий реле постоянного тока 4, управляющее замыкающими контактами с первого 4-1 по десятый 4-10, первым размыкающим контактом 4-11, вторым размыкающим контактом 4-12 и третьим размыкающим контактом 4-13, блок реле переменного тока 3-2, содержащий первое реле 5, управляющее замыкающими контактами с первого 5-1 по четвертый 5-4 и размыкающим контактом 5-5, второе реле 15, управляющее замыкающими контактами с первого 15-1 по четвертый 15-4 и размыкающим контактом 15-5, третье реле 25, управляющее замыкающими контактами с первого 25-1 по четвертый 25-4 и размыкающим контактом 25-5, первая клемма обмотки реле постоянного тока 4 подключена к плюсовой клемме 1-1, а вторая подключена к минусовой клемме 1-2 через последовательно включенные размыкающие контакты 5-5, 15-5 и 25-5 соответствующих реле переменного тока, первая клемма обмотки первого реле 5 подключена к первой клемме 1-3 для подключения трехфазного инвертора через размыкающий контакт 4-11, вторая клемма обмотки первого реле 5 подключена к второй клемме 1-4 трехфазного инвертора через размыкающий контакт 4-12, первая клемма обмотки второго реле 15 подключена к второй клемме 1-4 для подключения трехфазного инвертора через размыкающий контакт 4-12, вторая клемма обмотки второго реле 15 подключена к третьей клемме 1-5 для подключения трехфазного инвертора через размыкающий контакт 4-13, первая клемма обмотки третьего реле 25 подключена к первой клемме 1-3 для подключения трехфазного инвертора через размыкающий контакт 4-11, вторая клемма обмотки реле 25 подключена к третьей клемме 1-5 для подключения трехфазного инвертора. Фильтр также содержит дроссели с первого 6-1 по третий 6-3 и конденсаторы с первого 7-1 но третий 7-3. Плюсовая клемма 1-1 соединена с плюсовой клеммой 2-1 через последовательно соединенные первый замыкающий контакт 4-1, первый дроссель 6-1, второй замыкающий контакт 4-2, второй дроссель 6-2, третий замыкающий контакт 4-3, третий дроссель 6-3 и четвертый замыкающий контакт 4-4. Второй вывод первого дросселя 6-1 соединен с минусовой клеммой 1-2 через последовательно соединенные пятый замыкающий контакт 4-5, параллельно которому подключен первый замыкающий контакт 5-1, первый конденсатор 7-1 и шестой замыкающий контакт 4-6; второй вывод второго дросселя 6-2 соединен с минусовой клеммой 1-2 через последовательно соединенные седьмой замыкающий контакт 4-7, параллельно которому подключен замыкающий контакт 15-1, второй конденсатор 7-2 и восьмой замыкающий контакт 4-8; второй вывод третьего дросселя 6-3 соединен с минусовой клеммой 1-2 через последовательно соединенные девятый замыкающий контакт 4-9, параллельно которому подключен первый замыкающий контакт 25-1, третий конденсатор 7-3 и десятый замыкающий контакт 4-10; первый вывод первого конденсатора 7-1, соединенный с пятым замыкающим контактом 4-5, соединен с вторым выводом третьего конденсатора 7-3, соединенным с десятым замыкающим контактом 4-10 через замыкающий контакт 5-2; первый вывод второго конденсатора 7-2, соединенный с седьмым замыкающим контактом 4-7, соединен со вторым выводом первого конденсатора 7-1 через замыкающий контакт 15-2; первый вывод третьего конденсатора 7-3, соединенный с девятым замыкающим контактом 4-9, соединен со вторым выводом второго конденсатора 7-2 через замыкающий контакт 25-2; первая 1-3, вторая 1-4 и третья 1-5 клеммы для подключения трехфазного инвертора соединены с первыми выводами первого 6-1, второго 6-2 и третьего 6-3 дросселей соответственно через размыкающие контакты 4-11, 4-12 и 4-13, а вторые выводы первого 6-1, второго 6-2 и третьего 6-3 дросселей соединены с первой 2-3, второй 2-4 и третьей 2-5 клеммами для подключения потребителей трехфазного тока соответственно через замыкающие контакты 5-4, 15-4 и 25-4 соответствующих реле переменного тока.

Фильтр с переменной структурой работает следующим образом.

В статическом состоянии при отсутствии напряжения на клеммах 1-1 и 1-2 для подключения выхода выпрямителя, на первой 1-3, второй 1-4 и третьей 1-5 клеммах для подключения выхода трехфазного инвертора реле 4 блока реле постоянного тока 3-1 и реле 5, 15 и 25 блока реле переменного тока 3-2 будут обесточены, поэтому напряжения на фильтрующих элементах - дросселях 6-1, 6-2 и 6-3 и конденсаторах 7-1, 7-2 и 7-3, и плюсовой 2-1 и минусовой 2-2 шинах для подключения потребителей постоянного тока и первой 2-3, второй 2-4 и третьей 2-5 клеммах для подключения потребителей трехфазного тока будут отсутствовать. При появлении напряжения на клеммах 1-1 и 1-2 первой группы клемм 1 сработает реле 4 постоянного тока, размыкая контакты 4-11, 4-12 и 4-13 в цепи питания реле 5, 15 и 25 блока реле переменного тока 3-2 и замыкая контакты 4-14-10, при этом образуется цепь протекания тока из следующих элементов схемы: плюсовая клемма 1-1 первой группы клемм 1, замкнутый контакт 4-1, дроссель 6-1, замкнутый контакт 4-2, дроссель 6-2, замкнутый контакт 4-3, дроссель 6-3, замкнутый контакт 4-4, плюсовая клемма 2-1 второй группы клемм 2, внутреннее сопротивление потребителей постоянного тока, минусовая клемма 2-2 и минусовая клемма 1-2. Также образуются цепи заряда конденсаторов 7-1, 7-2 и 7-3, то есть дроссели и конденсаторы образуют трехзвенный сглаживающий фильтр, который сглаживает пульсации в выпрямленном напряжении, обеспечивая потребители постоянного тока энергией высокого качества. При появлении напряжения на клемма 1-3, 1-4 и 1-5 первой группы клемм 1 сработают реле 5, 15 и 25 блока реле переменного ток 3-2, которые обеспечивают замыкание контактов: 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 15-1, 15-2, 15-3, 15-4, 25-1, 25-2, 25-3, 25-4 и размыкание контактов 5-5, 15-5, 25-5, при этом образуются следующие цепи протекания трехфазного тока: клемма 1-3, замкнутый контакт 4-11, дроссель 6-1, замкнутый контакт 5-4, клемма 2-3; клемма 1-4 замкнутый контакт 4-12, дроссель 6-2, замкнутый контакт 15-4, клемма 2-4; клемма 1-5, замкнуты контакт 4-13, дроссель 6-3, замкнутый контакт 25-4, клемма 2-5, а также образуются цепи заряда конденсаторов 7-1, 7-2, 7-3, которые включены треугольником, а именно: конденсатор 7-1 заряжается по цепи: второй вывод дросселя 6-1, замкнутый контакт 5-1, конденсатор 7-1, замкнутый контакт 15-2, второй вывод дросселя 6-2; конденсатор 7-2 заряжается по цепи: второй вывод дросселя 6-2, замкнутый контакт 15-1, конденсатор 7-2, замкнутый контакт 25-2, второй вывод дросселя 6-3; конденсатор 7-3 заряжается по цепи: второй вывод дросселя 6-3, замкнутый контакт 25-1, конденсатор 7-3, замкнутый контакт 5-2, второй вывод дросселя 6-1, то есть образуется трехфазный фильтр, нейтрализующий нежелательные внесения гармоники в трехфазном напряжении несинусоидальной формы трехфазного инвертора, подключенного к клеммам 1-3, 1-4 и 1-5. Потребители трехфазного тока, подключенные к клемма 2-3, 2-4 и 2-5 обеспечиваются напряжением квазисинусоидальной формы. Величины коэффициента пульсаций постоянного напряжения на плюсовой 2-1 и минусовой 2-2 клеммах и коэффициента искажения синусоидального напряжения на клеммах 2-3, 2-4 и 2-5 зависят от величин индуктивности дросселей 6-16-3 и емкостей конденсаторов 7-17-3.

Таким образом введение дополнительно двух реле переменного тока позволяет осуществить контроль во всех фазах входного напряжения, генерируемого трехфазным инвертором, чем и достигается требуемый результат.

Источники приняты во внимание

[1]. Патент 2225670 Российской Федерации МПК⁷ H02M 1/10. Фильтрующее устройство. / Н.П. Кириллов - 2002125752/09; заявл. 30.09.2002; опубл. 10.03.2004. Бюл. 3.

Фильтр с переменной структурой, содержащий первую группу клемм, включающую плюсовую и минусовую клеммы для подключения выхода выпрямителя, первую, вторую и третью клеммы для подключения выхода трёхфазного инвертора, вторую группу клемм, включающую плюсовую и минусовую клеммы для подключения потребителей постоянного тока и первую, вторую и третью клеммы для подключения потребителей трёхфазного тока, дроссели с первого по третий и конденсаторы с первого по третий и реле постоянного тока с замыкающими и размыкающими контактами, причём минусовая клемма для подключения выхода выпрямителя соединена с минусовой клеммой для подключения потребителей постоянного тока, плюсовая клемма для подключения выхода выпрямителя соединена с плюсовой клеммой для подключения потребителей постоянного тока через последовательно соединённые первый замыкающий контакт реле постоянного тока, первый дроссель, второй замыкающий контакт реле постоянного тока, второй дроссель, третий замыкающий контакт реле постоянного тока, третий дроссель и четвертый замыкающий контакт реле постоянного тока, второй вывод первого дросселя соединён с минусовой клеммой для подключения выхода выпрямителя через последовательно соединённые пятый замыкающий контакт реле постоянного тока, первый конденсатор и шестой замыкающий контакт реле постоянного тока, второй вывод второго дросселя соединён с минусовой клеммой для подключения выхода выпрямителя через последовательно соединённые седьмой замыкающий контакт реле постоянного тока, второй конденсатор и восьмой замыкающий контакт реле постоянного тока, второй вывод третьего дросселя соединён с минусовой клеммой для подключения выхода выпрямителя через последовательно соединённые девятый замыкающий контакт реле постоянного тока, третий конденсатор и десятый замыкающий контакт реле постоянного тока, отличающийся тем, что введено три реле переменного тока, каждое из которых содержит четыре замыкающих контакта и один размыкающий контакт, первая клемма обмотки реле постоянного тока подключена к плюсовой клемме для подключения выхода выпрямителя, вторая клемма обмотки указанного реле подключена к минусовой клемме для подключения выхода выпрямителя через последовательно соединённые размыкающие контакты всех трёх реле переменного тока, каждое из трёх реле переменного тока включено на линейное напряжение трёхфазного инвертора, при этом первое из указанных реле включено между первой и второй клеммами для подключения выхода трёхфазного инвертора, второе из названных реле включено между второй и третьей клеммами для подключения выхода трёхфазного инвертора, третье реле переменного тока включено между третьей и первой клеммами для подключения выхода трёхфазного инвертора, первая, вторая и третья клеммы для подключения выхода трёхфазного инвертора соединены с первыми выводами первого, второго и третьего дросселей через последовательно включенные соответствующий размыкающий контакт реле постоянного тока и замыкающий контакт соответствующего реле переменного тока, вторые выводы первого, второго и третьего дросселей соединены с первой, второй и третьей клеммами для подключения потребителей трёхфазного тока через замыкающие контакты соответствующего реле переменного тока, параллельно пятому замыкающему контакту реле постоянного тока подключён первый замыкающий контакт первого реле переменного тока, параллельно седьмому замыкающему контакту реле постоянного тока подключён первый замыкающий контакт второго реле переменного тока, параллельно девятому замыкающему контакту реле постоянного тока подключён первый замыкающий контакт третьего реле переменного тока, первый вывод первого конденсатора, соединённый с пятым замыкающим контактом реле постоянного тока, соединён с вторым выводом третьего конденсатора, соединённым с десятым замыкающим контактом реле постоянного тока через замыкающий контакт первого реле переменного тока;

первый вывод второго конденсатора, соединённый с седьмым замыкающим контактом реле постоянного тока, соединён со вторым выводом первого конденсатора, соединённым с шестым замыкающим контактом реле постоянного тока через замыкающий контакт второго реле переменного тока; первый вывод третьего конденсатора, соединённый с девятым замыкающим контактом реле постоянного тока, соединён со вторым выводом второго конденсатора, соединённым с восьмым замыкающим контактом реле постоянного тока через замыкающий контакт третьего реле переменного тока.