Мостовой источник постоянного напряжения (его варианты)

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания преимущественно для потребителей сравнительно повышенного постоянного тока. Цель изобретения -. повьшениекачества преобразования энергии и улучшение массогабаритных показателей. Положительный эффект достигается за счет введения дополнительных частей вентильных обмоток 20 и соответствз/тащим присоединением шестиячейкового вентильного моста 13 на вентилях 1-12. Предлагается два варианта устройства, отличаюпщхся количеством дополнительных обмоток 20. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил. с (Л 419 f |.7 у; г-п /5 Оч Aii|z S-V 0 со 4 оо со 4f f f 8 Ю 12 2 ФигЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 H 02 M 7 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛВСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3532790/24-07 (22) 30.12.82 (46) 23.10.87. Бюл. М 39 (72) А.М.Репин (53) 621.314.632(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и - 1035755, кл. Н 02 M 7/08, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1070670, кл. Н 02 М 7/08, 1982.

Федосеев П.Г. Выпрямители и стабилизаторы. — M. Искусство, 1960, с. 124.

„„SU„„1ЗЛ1ЗЗ А1 (54) МОСТОКОИ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания преимущественно для потребителей сравнительно повышенного постоянного тока. Цель изобретения повышение- качества преобразования энергии и улучшение массогабаритных показателей. Положительный эффект достигается за счет введения дополнительных частей вентильных обмоток

20 и соответствующим присоединением шестиячейкового вентильного моста 13 на вентилях 1-12. Предлагается два варианта устройства, отличающихся количеством дополнительных обмоток

20. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1 134

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания преимущественно для потребителей сравнительно повышенного постоянного тока.

Цель изобретения — повышение качества преобразования энергии и улучшение массогабаритных показателей.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема одной из возможных реализаций системы по первому варианту при встречном включении дополнительных частей относительно основных; на фиг. 2 — то же, мнемонически-топологическое изображение; на фиг. 3 — то же, при согласном включении дополнительных частей относительно основных; на фиг. 4векторная диаграмма формирования в фазовой плоскости р-х знакопостоянных импульсов S @(,и=1,12) выходного напряжения при одновременном указании для каждого p.-ro контура токопрохождения чисел и номеров .токопроводящих вентилей и выводов секций обмоток, между которыми образуются соответствующие диагональные ЭДС (ДЭДС); на фиг. 5-8 — принципиальные электрические и мнемонические схемы возможных реализаций системы по второму вари— анту при соответствующем исполнении дополнительных (Д) и вспомогательных (В ) частей, включенных согласно (с) или встречно (в) относительно основных частей (при Дв, Вс " фиг. 5, Дс, Вв — фиг. 6, Дв, Вв — фиг;,7, Дс, Вс — фиг. 8).

Пунктиром и квадратиками показаны дополнительные витки и отводы, образующие входные выводы для автотрансформаторного исполнения, Wg, Уро- суммарные витковые числа показывающие отношение суммарного числа витков вентильных обмоток и некоторым базовым числам W и 1 О витков с напряжением на них, равным соответственно амплитудному Б „, и среднему значениям выходного напряжения в режиме холостого хода; К „ =(Р„ /Р -1)»

»100Х вЂ” коэффициент превышения габаритной (вольт-амперной) мощности Р сетевых и вентильных обмоток относительно полезной (ваттной) мощности

Р, нагрузки; и--- частотная кратность пульсации; Кп — коэффициент пульсации.

Устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит двенадцать преоб7133 2 разовательных элементов (вентилей)

1-12, образующих шестиячейковый вентильный мост 13, выводы постоянного тока которого образуют непосредственно или через сглаживающий фильтр

14 выходные выводы 15 и 16. К ним подключена нагрузка 17, а также для управляемого, в частности стабилизи10 рованного режима — система 18 управ.ления.

Выводы моста 13 по переменному току соединены посредством линий

19 с источниками фазосдвинутых ЭДС, 15 сформированных посредством вентильных обмоток 20 на магнитопроводе 21.

Вентильные обмотки 20, разделенные в каждой фазе на две части а

19 а, bz, с„, с, соединены между собой последовательно-встречно и топологически образуют правильный замкнутый шестиугольник (фиг. 2). К его чередующимся через одну вершинам подключены дополнительные части а, Ъ с, к которым, как и к свободным трем

25 вершинам шестиугольника, присоединены линии 20. При этом на фиг. 1 показано одно из частных присоединений дополнительных частей a>, b, с, включенных встречно с соответствующей парой смежных с ними по фазе -основных частей. Возможно и согласное их подключение (фиг. 3).

Устройство (фиг. 1) работает сле.35

55 дующим образом.

Как следует из фиг. 2, схема по фиг. 1 формирует систему из шести фазосдвинутых диагональных ЭДС: азЬ„, выпрямления посредством вейтилей 112 моста 13 эти ДЭДС создают на выводах 15 и 16 двенадцать знакопостоянных импульсов Я p + =1,12), векторно изображенных в фазовой плоскости на фиг. 4. Здесь же указаны номера соответствующих этим контурам преобразовательных элементов, попарно последовательно проводящих ток нагрузки за период пульсации выходного напряжения U . Возможное явление коммутации или перекрытия" внутренних ветвей — ДЭДС, линий, вентилей — не учитывается. Остальные десять преобразовательных элементов закрыты в течение этого периода образующимся на них обратным напряжением. Поэтому среднее значение j. тока через вентили 2, 3, 6, 7, 10 и 11 составляет сравнительно малую всего лишь 1/12-ю часть тока Х нагрузки, что благо1347133 приятно сказывается на тепловом сос- тоянии вентилей, снижая .мощность по- терь, вес, габариты и стоимость.

Вместе с тем основные части об7

5 моток участвуют во всех двенадцати циклически сменяющихся во времени контурах прохождения тока нагрузки и это позволяет в каждом чередующемся через один токопроводящем контуре перераспределить ток нагрузки по двум параллельно соединенным симметричным ветвям с уменьшенным в .2 раза амплитудным значениям тока через обмотки относительно тока нагрузки и равными активно-индуктивными сопротивлениями.

Кроме того, существенно повышено использование вольт-амперной мощности обмоток, что улучшает МГСП трансформаторного оборудования. В частности, при нагрузке (фильтре) индуктивного характера с условно "бесконечной" индуктивностью электромагнитного элемента первой продольной ветви фильтра, а также при соотношении чисел витков дополнительной и основной секций обмоток, равном (3ГЗ-1)/2:2, коэффициент К„ превышения вольт-амперной мощности трансформатора 6,82Х.

Аналогичным образом работает система и при согласном подключении дополнительных частей a» b, с относительно основных (фиг. 31.

Система по второму варианту (фиг. 5-8) отличается дополнительно введенными вспомогательными частями а4, Ъ, с, а также измененными присоединениями соответствующих линий.

Система (фиг. 5-8) работает аналогично описанной выше.

Коэффициент К„ превышения мощности трансформатора в реализациях второго варианта возрастает относительно первого варианта (фиг. 1) и в пределе (т.е. при "стягивании" шестиугольника условно в точку) составля- 45 ет 19Х. Суммарное витковое число WX

7о остается при этом неизмененным Ж Xo

=3,035.

Тем самым, варьируя лишь соотно- 5О шением чисел витков основных либо дополнительных и вспомогательных-частей обмоток, можно установить оптимальный вариант исполнения относительно соответствующим образом выбранных или заданных критериев.

Реализация источников фазосдвинутых ЭДС в виде трех однофазных трансформаторов либо выполнение магнитопровода пространственным с замкнутыми по внешнему контуру ярмами (например, многоугольными), а также выполнение обмоток нз облегченного ленточного материала или/и компонента с повышенной электропроводностью существенно снижает асимметрию магнитных потоков, упрощает и унифицирует конструкцию, улучшает МГСП фильтров и системы электропитания в целом.

Регулирование (стабилизацию) выходных параметров можно обеспечить, если преобразовательные элементы

1-12 или/и источники переменных ЭДС выполнить управляемыми от введенной системы 18 управления, в частности путем введения элементов ключевого типа, в том числе двухпозиционных, или/и путем изменения магнитного состояния указанного магнитопровода.

Формула изобретения

1. Мостовой источник постоянного напряжения, содержащий трансформатор, сетевые обмотки которого образуют входные выводы, а вентильные, гальванически разделенные в каждой фазе на две основные равные части, соединены между собой последовательновстречно и топологически образуют правильный замкнутый шестиугольник и шестиячейковый вентильный мост из преобразовательных элементов с присоединенными к его выводам по переменному току шестью линиями, три из которых подключены к чередующимся через одну трем вершинам шестиугольника, а выводы укаэанного моста по постоянному току образуют выходные выводы, .отличающийся тем, что, с целью повышения качества преобразования энергии и улучшения массогабаритных показателей, вентильные обмотки снабжены в каждой фазе дополнительной частью, которая одним выводом подключена к одной из свободных вершин шестиугольника, а другим— к одной из остальных трех линий.

2. Источник по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что дополнительные части вентильных обмоток подключены к каждой вершине шестиугольника встречно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей.

3. Источник по и. 2, о т л и ч аю щ и й-с я тем, что числа витков дополнительной и основной частей

1347133 вентильных обмоток установлены в соотношении (Д-1)/2:1.

4. Источник по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что дополнительные части вентильных обмоток подключены к каждой вершине шестиугольника согласно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей.

5. Источник по п. 4, о т л и— ч а ю шийся тем, что число витков дополнительной и основной частей вентильных обмоток установлены в соотношении (2- Й):1.

6. Мостовой источник постоянного напряжения, содержащий трансформатор, сетевые обмотки которого образуют входные выводы, а вентильные, гальванически разделенные в каждой фазена две основные равные части, соединены между собой последовательновстречно и топологически образуют правильный замкнутый шестиугольник и шестиячейковый вентильный мост из преобразовательных элементов с присоединенными к его выводам по переменному току шеетью линиями, выводы которого по постоянному току образуют выходные выводы, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью.повышения качества преобразования энергии и улучшения массогабаритных показателей, вентильные обмотки снабжены в каждой фазе дополнительной и вспомогательной частями, которые одними выводами подключены к диагонально противоположным вершинам шестиугольника, а другими выводами — к соответствующим линиям.

7. Источник по п. 6, о т л и ч аю шийся тем, что дополнительные и вспомогательные части вентильных обмоток подключены к каждой вершине шестиугольника встречно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей.

8. Источник по п. 7, о т л и ч аю шийся тем, что числа витков основной, вспомогательной и дополнительной частей вентильных обмоток установлены в соотношении (13/3-Ж ):

: (W>„+1-2/13):W>» где W: =И /М„отношение-числа W витков дополни1 тельной части к некоторому базовому числу М витков с амплитудой напряжения на них, равной амплитуде выходного, напряжения.

13. Источник по п. )2 о т л ич а ю щ и, и с я тем, что числа витков основной, вспомогательной и дополнительной секций установлены в каждой фазе в соотношении (2/ 1 3+3):

:1:1. 14. Источник по пп. 1-13, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью использования его в автотрансформаторном исполнении, основные

50 или дополнительные либо вспомогательные секции вентильной обмотки выполнены в качестве сетевых обмоток и снабжены отводами либо дополнительными витками, образующими вход55 ные выводы для подключения первичного источника трехфазного переменного тока.

9. Источник по п. 6, о т л и ч аю шийся тем, что дополнительные и вспомогательные части вентильных обмоток подключены к каждой вершине

5 шестиугольника согласно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей.

10, Источник по п. 9, о т л и ч а ю шийся тем, что числа витков основчой, вспомогательной и дополнительной частей вентильных обмоток установлены в соотношении (Ъ „+

+ ГЗ/3): (Ъ +2/ 3-1):W)„где Ъ

15 7

=W./W — отношение числа W витков дойолнительной части к некоторому базовому числу W витков с амплиту0, дой напряжения на них, равной амплитуде выходного напряжения.

11. Источник по п. 6, о т л и-ч а ю шийся тем, что дополнительные и вспомогательные части вентильных обмоток подключены к каждой иэ трех чередующихся через одну вершин шестиугольника встречно, а в каждой из трех остальных вершин — согласно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей.

12. Источник по п, 11, о т л и30 ч а ю шийся тем, что числа витков основной, вспомогательной и дополнительной секций вентильной обмотки установлены в каждой фазе в соотношении (1/f3-W р):(2/ I!3-1-W>,):

: W > где W> М /Ъ р — отношение чиЗ5 сла W витков дополнительной секции к некоторому базовому числу 11р витков с амплитудой напряжения на них, равной амплитуде выходного напряжения в режиме холостого хода.

1347133

Ао

I гС Ь С7 г

Ж ф $7 Зр 05х t:а . а а 1; f: (Д=-.Ц р

Кпр <8<> Кд=. Р(5

Фиг:2

С2

07 .4

СЗ

4 7

Фиг.з

Оу 7(= 12

%(zb; М

$ 1 ю (у (; (у) Н / 32((73 Сф ) ф)

sag Г.:.:i, Ь(М дц (с,а, f7 ) .ф:)" (8ц - "" -" «)з {ь,су

° Ф °

I (. )).":: .."" <

> S(> n7;SS)

° ° ° ) fy (зюфуЯФ) g, / $ (ф 6 .5g) з ю 98) 7 2@АВ) рщ <

1347133

1347133

0 g> в г

z C

Составитель

Техред Л.Олийнык

Корректор В.Бутяга

Редактор О.Головач

Тираж 658 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5124/49

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4