Трехфазный выпрямитель с умножением напряжения

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическии

Республик

<щ 1005250 (61) Дополнительное к авт. свид-еу— (22) Заявлено 02 ° 09. 81;(21)3334820/24-07 (gq}М.Ка.з с присоединением заявки №вЂ”

Н 02 И 7/10

Госуаарственный комитет

СССР по аелам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 150383. Бюллетень ¹ 10

133} УДК 621 314 .б (088. 8) Дата опубликования описания 15.03 (A.Ã.Íèêîëàåâ, В.A.Ñû÷åâ и С.В.Сычев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫПРЯ!1ИТЕЛЬ С УМНОЖЕНИЕ!1 НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования переменного тока в постоянный с одновременным увеличением его выходного напряжения и стабилизацией мощности, передаваемой в нагрузку за счет падающей внешней выходной характеристики выпрямителя.

Известен выпрямитель трехфазного тока с утроением напряжения, содержащий три вентиля-диода и три конденсатора, один иэ кото1ых играет роль фильтра низких частот и включен меж.ду выходными клеммами выпрямителя Г 1).

Однако этот выпрямитель, утраивающий напряжение на выходе, требует использования трех вентилей и трех конденсаторов, два из которых перезаряжаются, что исключает воэможность использования в схеме электролитических конденсаторов,в результате чего

его технико-экономические показатели (габарнты,. масса и стоимость} являются завыаенными.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является трехфазный выпрямитель с умножением напряжения, имеющий трн входных вывода для подключения трехфазного источника переменного тока (ИГТ) и положительный и отрицательный выходные выводы для-подключения сопротивления наг- ° рузки и содержащий токоограничивающий линейный дроссель, два конденсатора и два диода, один из которых своим анодом подключен к отрицательному, другой катодом — к положительному выходному выводам, в анодом — к первому входному выводу и одной обкладке конденсатора фильтра низких частот, причем один вывод обмотки токоограничивающего линейного дросселя подключен ко второму входному выводу (5 g2)

В этом выпрямителе два конденсатора фильтра низких частот заряжаются, а затем подзаряжаются (на частоте источника) через дроссель фильтра. Такая передача энергии HIIT в нагрузку характеризуется сравнительно высоким КПД и производится при напряжении на нагрузке, в 2"4б раза поевышающем амплитуду линейного (в

4 24 фазного) напряжения источника т переменного тока, однако недостатком этого выпрямителя с умножением нап-, ряжения является опасность переполю . совки обоих его конденсаторов, что

З0 исключает воэможность использования 1005250 в устройстве электролитических конденсаторов, обладающих малыми массой и габаритами, а это, в свою очередь, ухудшает технико-экономические показатели.выпрямителя в целом.

Целью изобретения является улуч- 5 шение технико-экономических показателей трехфазного выпрямителя с умножением напряжения (уменьшение массы и стоимости. выпрямителя за счет использования полярного электролити- 10 ческого конденсатора в качестве фильтра низких частот взамен более дорогого и имеющего большую массу неполярного в базовом объекте) путем устранения возможности переполюсовки кон- .1 5 денсатора Фильтра низких частот.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфаэном выпрямителе с умножением напряжения, имеющем три

ВыхОдных ВывОда для пс1ттключения трех-20 фаэного источника переменного тока и положительный и отрицательный выходные выводы для подключения сопроI тивления нагрузки и содержащем токоограничивающий линейный дроссель,пер- 25 вый и второй конденсаторы и два диода, один из которых своим анодом )тодт<лючен к отрицательному, другой катодом — к положительному выходному выводам, а

30 анодом — к первому входному выводу и одной обкладке первого конденсатора, причем один вывод обмотки токоограничивающего линейного дросселя подключен к второму входному выводу, другая обкладка первогО конденсатора соедИиена с отрицательным выходным выводом, другой вывод обмотки указанного дросселя соединен со свободным катодом диода, а второй конденсатор включен между третьим входным и отрицатель- 40 ным выходным выводами °

На Фиг. 1 представлена принципиаль.ная электрическая схема неуправляемого трехфазного выпрямителя с умножением 45 напряжения; на Фиг.2 — ее управляемый вариант.

Предлагаемый, выпрямитель содержит три входных вывода 1, 2 и 3 для подключения ИПТ, положительный 4 и отрицательиый 5 выходные выводы для подключения сопротивления нагрузки б, два диода 7 и 8, два конденсатора

9 и 10 и токоограничивающий линейный дроссель ll, один вывод обмотки которого подключен ко входному выводу 2, а другой — к катоду вентиля-диода

7, анод которого соединен с отрицательным выходным выводом 5 непосредственно и через конденсатор 10 — с входным выводом 3 для подключения ИПТ60

Кроме того, диод 8 включен,в прямом направлении между входным выводом 1 и положительным выходным выводом 4, а конденсатор. 9 подключен к выходным выводам 4 и 5. 65

В схеме на фиг.2 в качестве вентиля 8 использован тиристор, фазовое управление которым осуществляется от блока 12 контроля напряжения и управления вентилями, который может быть выполнен по любой известной схеме.

При Рассмотрении работы трехфазного выпрямителя с умножением напряжения будем считать, что фазные обмотки трехфазного источника переменного тока, например вторичные обмотки трансформатора, соединены по схе ме электрической звезды и, таким образом, мгновенные значения фазных (линейных) напряжений трехфазного

ИПТ сдвинуты друг относительно друга на 120 эл.град. Кроме того, будем считать,:что сопротивления реактивных элементов схемы

)(c«®"" "<<о= <юс„„ где<ай) — круговая частота изменения тока источника, равны.

Рассмотрим работу трехфазного. выпрямителя с умножением напряжения для случая, когда сопротивление наг- рузки б бесконечно велико. Пусть в начальный момент времени к клемме 3 приложено положительное (относительно клеммы 2) линейное напряжение.

Тогда по цепи вывод 3 — конденсатор

10 — диод 7 — дроссель 11 — вывод

2 — вывод 3 происходит резонансный заряд конденсатора 10, максимальное напряжение на обкладках которого, спустя 180 эл.град. после начала заряда, определяется по формуле ч = -,50

Vccoe= 2,„= ;Ъ вф, где Ч„<т< — амплитуда линейного напряжения источника, Утаи — амплитуда фазного напряжения ИПТ.

При этом потенциал верхней по схеме обкладки конденсатора 10 становится положительным. Сттустя 210 эл.град. от начала заряда конденсатора 10 конденсатор 9 оказывается также заряженным до максимального напряжения.

Это напряжение формируется путем суммирования напряжения конденсатора

10 с линейным напряжением фаз источника переменного тока. Так как конденсатор 1 заряжается резонансно,. напряжение на его обкладках в 2 раз .превыт«ает амплитуду линейного напряжения ИПТ. Поэтому максимальное значение напряжения конденсатора

9 Фильт ра низ ких частот в 4, 45 раза (Х/3 + -) 3) превышает амплитуду фазной го напряжения источника.

В том случае, если сопротивление нагрузки б не является бесконечно большим, конденсатор 9 подразряжается на нагрузку до Величины меньшей, чем 4,45Чт ф, однако потенциал его

1005250

Формула изобретения верхней по схеме обкладки и в этом случае остается полоя:ительным.

При несбходимости. плавного регулирования выходного напряжения вместо вентиля-диода 8 можно использова ть вентиль-тиристор (фиг.2) . Регулируя 5 частоту следования импульсов от блока 12 контроля напряжения и управления вентилем и их длительность, можно регулировать время, в течение которого тиристор находится в открытом 30 состоянии.

В случае уменыаения величины сопротивления нагрузки 6, ток в нагрузке увеличивается, а .конденсатор 9 фильтра, обеспечивающий проведение тока 5 в нагрузку в интервалах между импульсами тока источника,подразряжается, поэтому напряжение на нем уменылается. Подзаряд этого конденсатора осуществляется по двум каналам. Первый каналх вывод 2- вывод 1- — диод 8— вывод 4 — кснденсатор 9 (нагрузка 6)— вывод 5 — диод 7 — дроссель ll—

4 вывод 2; второй: вывод 3-вывод 1 диод 8 — вывод 4 — конденсатор 9 (нагрузка 6) — вывод 5 — конденсатор 10 — вывод 3. При этом, если сопротивление нагрузки 6 мало и нап- . ряжение на конденсаторе 9 фильтра

: низких частот не превосходит амплитуды линейного напряжения ИПТ по рассмот- ЗО ренной выье цепи вывод 3 — конденса" тор 10 — диод 7 — дроссель 11 вывод 2 — вывод 3, осуществляется периодический резонансный заряд конденсатора 10 . В результате, при прохождении тока по второму каналу конденсатор 10 вначале разряжается до нуля, а затем, ограничивая ток источника, заряжается обратной полярностью, поэтому последующий его резонансный r 40 заряд осуществляется при ненулевых начальных условиях и энергия, запасаемая в нем в конце цикла заряда, увеличивается на значение, равное величине, энергии,. накопленной в этом 45 конденсаторе. во время перезаряда.

Поэтому .скорость передачи энергии из источника переменного тока в нагруз-ку в этом случае автоматически увеличивается.

Все это позволяет улучыить техни-ко-экономические показатели трехфазного выпрямителя с умножением напрякения за счет использования полярно-. го электролитического конденсатора в качестве конденсатора -фильтра низких частот, обладающего меньщими удельными массой, объемом и стоимостью при одинаковых с прототипом значениях емкостей конденсаторов и сопротивлений нагрузки. трехфазный выпрямитель с умножением напряжения, имеющий три входных вывода для подключения трехфазного источника переменного тока и положи» тельный н отрицательный выходные выводы для подключения сопротивления нагрузки и содержащий токоограничивающнй линейный дроссель, первый и второй конденсаторы и два диода, один из которых своим анодом подключен к отрицательному,:другой катодом — к положительному выходному выводам, а анодом — к первому входному выводу и одной обкладке первого конденсатора, причем один вывсд обмотки токоограничивакхцего линейного дросселя подключен к второму входному выводу, о т л и ч а ю щ и .йс я тем, что,с целью улучыения его технико-экономических показателей, другая обкладка первого конденсатора соединена с отрицательным выходным выводом, другой вывод обмотки указанного дросселя соединен со свободным катодом диода, а второй конденсатор включен между третьим входным и.отрицательным выхсдным выводами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 462259, кл. H 02 Н 7/10 1973

2. Лвторское свидетельство СССР

Р 5374?0, кл. H 02 J 7/34, 1975.

ВНИИПИ Заказ 1921/74

Гираж 685 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4