Преобразователь переменного тока в постоянный

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()991562 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07. 05. 81 (21) 3284532/24-07

И11М. Ка. с присоединением заявки ¹

Н 02 М 7/155

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.03 83, Бюллетень ¹ 3

t$3) УДК 621.314.5 (088. 8) Дата опубликования описания 23.01.83 !

В.Н . Ломакин, В,П. Губенков, С.В. Горчак н н В.Н. Соловьев Г =:.

/ ":

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель ("54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ GEPENEHHOIQ ТОКА

В ПОСТОЯННЫЙ

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для преобра- . зования электрической энергии переменного тока и-фазной сети в электрическую энергию постоянного тока и может быть использовано в оборудовании тяговых подстанций, в электротермических установках, в источниках питания для заряда аккумулятор1ных батарей, накопительных конденсаторов и т.д.

Известны трехфаэные выпрямительные устройства для заряда емкостных накопителей. Эти устройства имеют трехфазные силовые трансформаторы, подключенные через токоограничивающий дроссель и выпрямитель или через управляемый выпрямитель и дроссель к накопительному конденсатору. Данные устройства обладают высоким КПД и надежностью (1) и (2).

Недостатком данных устройств являются.ниэкие массогабаритные характеристики, обусловленные наличием трехфазного силового трансформатора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь переменного тока в посто" янный, содержащий ключ, однофазный трансформатор, блок регулирования и фазосмещающее устройство, причем клЮч входом соединен с и-фаэной сетью, а выходом - с входом однофазного трансформатора, выход которого через выпрямитель соединен с выходными выводами и с первым входом блока регулирования, синхронизирующие входы фаэосмещакщего устройства соединены

10 с и-фаэной сетью, а выходы - с управляющими входами ключа (2) °

Недостатком этого преобразователя, является значительная масса трансформатора, работающего на частоте питающей сети., что приводит к увелнче нию общей массы преобразователя.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных характеристик.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий ключ, однофазный трансформатор, блок регулирования и фазосмещающее устройство, причем ключ входом соединен с,n-фазной сетью, а выходом - с входом од25 нофазного трансформатора, выход которого через выпрямитель соединен а выходными выводами и с первым входом блока регулирования, синхронизи» рупие входы фазосмещающего устройства соединены с и-фазной сетью, а

991562 выходы — с управляющими входами ключа, введено устройство стабилизации частоты, соединенное первым входом с выходом блока регулирования а первым

I вторым и третьим выходами соответственно с управляющим и стробирующим входами фаэосмещающего устройства и вторым входом блока регулирования, причем второй вход устройства стабилизации частоты соединен с выходными выводами.

При этом устройство стабилизации частоты состоит из фильтра, компаратора и логической схемы И, причем пер вый вход устройства стабилизации частоты соединен с входом фильтра, выход которого соединен с первым выходом устройства стабилизации частоты и с входом компаратора, выход которого соединен с одним из входов логической схемы И, выход схемы И соединен с вторым выходом устройства стабилизации частоты, второй вход которого соединен с другим входом логической схемы И и третьим выходом устройства стабилизации частоты.

Кроме того, устройство стабилизации частоты может состоять из блока формирования, компаратора и логической схемы И, причем первый вход устройства стабилизации частоты соединен с первым его выходом и с входом -ЗО компаратора, выход которого соединен с одним иэ входов логической схемы

И, выход схемы И соединен с вторым выходом устройства стабилизации частоты, а второй вход устройства ста- 35 билизации частоты соединен с другим входом логической схемы И и с входом блока формирования, выход которого соединен с третьим выходом устройства стабилизации частоты. 40

Преобразователь работает следую.щим образом.

Блок 5 регулирования вырабатывает напряжение управления в зависимос,ти от выбранного закона управления и входных сигналов. При выполнении устройства б стабилизации частоты(фиг .2) напряжение с выхода блока 5 регулирования поступает на вход фильтра 9 и далее на управляющий вход фазосмещающего устройства 7, которое вырабатывает импульсы управления ключом

1, причем сдвиг импульсов во времени относительно синхронизирующих напряжений, поступающих на синхрониэирующий вход фазосмещающего устройства 7, зависит от напряжения на управляющем входе фазосмещающего устройства 7. Импульсы управления, формируемые фазосмещающим устройством

7, обеспечивают поочередное открытие симисторов ключа. 1 таким образом, что на вторичной обмотке трансформатора 2 появляются разнополярные импульсы напряжения, частота следования которых в установившемся режиме работы (напряжение на управляющем входе фазосмещающего устройства 7 не изменяется) равна трехкратной частоте питающей сети (фиг. 4а,б,в,г,д). При угле 60 эл.град открытия симисторов и угле 120 зл.град. закрытия, к первичным обмоткам трансформатора прикладывается импульс напряжения с номинальной вольтсекундной площадью

Ян(фиг. 4д). При изменении напряжения на выходе блока 5 регулирования, которое соответствует увеличению угла сдвига импульсов управления на выходе фазосмещающего устройства 7, фильтр

9 ограничивает скорость изменения напряжения на управляющем входе фазосмещающего устройства таким образом, чтобы на первичные обмотки трансформатора прикладывался импульс напряжения с вольтсекундной площадью не более Аоп = 6н+ hS, где hS - гриращение вольтсекундной площади при изменении напряжения на управляющем входе фазосмещающего устройства 7.

При отключении преобразователя напряжения переменного тока на входные выводы 8 поступает внешний сигнал, который далее поступает на один из входов логической схемы И и на второй вход блока 5 регулирования, напряжение на выходе которого изменяется, причем это изменение соот10

На фиг. 1 представлена схема преобразователя напряжения переменного тока при питании, например, от трехфазной сети переменного тока; на фиг. 2 и 3 даны схемы устройства стабилизации частоты; на фиг. 4 эпюры напряжений.

Преобразователь переменного тока в постоянный (фиг, 1) состоит из клю- -5О ча 1, входом подключенным к трехфазной сети A Â,Ñ, а выходом — к первичным обмоткам однофаэного трансформатора 2, который через выпрямитель 3. соединен с выходными выводами 4. Блок 55

5 регулирования выходом соединен с устройством б стабилизации частоты, выходы которого соединены с управляющим и стробирующим входами фазосмещающего устройства 7 и с входом бло- бО ка 5 регулирования. Выходы фазосмещающего устройства 7 соединены с управляющими входами ключа. Входные выводы 8 соединены с входом устройства б стабилизации частоты. 65

Схема устройства стабилизации частоты (фиг. 2), состоит из фильтра 9, логической схемы И 10, компаратора 11

На фиг. 3 представлен второй. вариант схемы устройства стабилизации частоты, состоящего иэ логической схемы И 10> компаратора 11 и блока

12 формирования, входов 13 и 14 устройства и его выходов 15-17.

991562 ветствует увеличению угла сдвига импульсов управления на выходе фазосмещающего устройства. Фильтр 9 ограничивает скорость изменения напряженйя таким образом, чтобы на первичные . обмотки трансформатора прикладывался импульс напряжения с вольтсекундной площадью не более SpoII. ПРи значении напряжения на управляющем входе фазосмещающего устройства 7,которое соответствует такому углу откры 1 тия симисторов,при котором вольтсекунд— ная площадь импульса напряжения,при-. кладываемого к первичным обмоткам трансформатора,от момента открытия симистора до угла, равного 180 эл.град. (напряжение, прикладываемое к первичным обмоткам трансформатора, в этот момент равно О) равна S oII, срабатывает компаратор 11. На второй вход логической схемы И 10 поступает сигнал от компаратора 11, она срабатывает. Сигнал с выхода логической схемы И 10 поступает на стробирующий вход фазосмещающего устройства 7, и импульсы .Управления на выходе фазосмещающего устройства 7 прекращаются, преобразователь напряжения переменного тока выключается. ляющем входе фазосмещающего устройства 7 такова, что к первичным обмоткам трансформатора 2 прикладываются импульсы напряжения с вольтсекундной . площадью, меньшей SAoII При значении напряжения на управляю цем входе фазосмещающего устройства 7, которое соответствует такому углу открытия симисторов, при котором .вольтсекундная площадь импульса напряжения от

О момента открытия симистора до угла, равного 180 эл.град. равна Spyy срабатывает компаратор 11. На второй вход логической схемы И 10 поступает сигнал от коьнаратора 11, она сраба5 тывает, и импульсы управ.пения на выходе фазосмещающего устройства 7 прекращаются. Преобразователь напряжения переменного тока выключается.

Таким образом, во всех режимах

0 работы преобразователя напряжения переменного тока на первичные обмотки трансформатора прикладываются импульсы напряжения с вольтсекундной площадью, меньшей Я оп. Допустимая

g5 вольтсекундная площадь S on меньше, чем вольтсекундная площадь импульсов напряжения, прикладываемых к первичной обмотке трансформатора в известном устройстве .

Формула изобретения

1. Преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий ключ, од40 нофазный трансформатор, блок регулирования и фазосмещающее устройство, причем ключ входом соединен с и -фаз-, ной сетью, а выходом — с входом однофазного трансформатора, выход ко45 торого через выпрямитель соединен с

- выходными выводами и с первым входом блока регулирования, синхронизирующие входы фазосмещающего устройства соединены с и-фазной сетью, а выходы— управляющими входами ключа, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных характеристик, в него- введено устройство стабилизации частоты, соединенное первым входом с выходом блока регулирования, а первым, вторым и третьим выходами соответственно с управляющим и стробирующим входами фазосмещающего устройства и вторым входом блока регулирования, причем второй

О вход устройства стабилизации частоты соединен с выходными выводами.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, усг. ройство стабилизации частоты состоит

65 из фильтра, компаратора и логической

При выполнении устройства 6 стабилизации частоты (фиг. 3) напряжение с выхода блока 5 регулирования поступает на управляющий вход фазосмещакщего устройства 7. В -этом случае трансформатор 2 в преобразователе напряжения переменного тока. работает во всех режимах с частотой не менее трехкратной частоты питающей сети и с вольтсекундной площадью импульса напряжения, прикладываемого к первичным обмоткам трансформатора, не более S кроме режима выключения.

В этом случае блок 5 регулирования формирует напряжение на управляющем входе фазосмещающего устройства, изменяющееся таким образом, что угол сдвига импульсов управления на выходе фазосмещающего устройства умень" шается (например, при заряде накопительных конденсаторов). Тогда к первичным обмоткам трансформатора 2 прикладываются импульсы напряжения с вольтсекундной площадью не более

SH При выключении преобразователя напряжения переменного тока сигнал поступает на входные .выводы 8 и далее на вход логической схемы И 10 и на вход блока 12 формирования. На выходе блока 12 формирования появляется изменяющееся напряжение, которое поступает на второй вход блока 5 регулирования. Напряжение на управляющем входе фазосмещающего устройства

7 начинает изменяться, и это изменение приводит к уве.личению угла сдвига импульсов управления, причем скорость изменения напряжения на управВследствие этого масса трансформатора в преобразователе переменного тока в постоянный значительно уменьшается,991562

tO схемы И, причем первый вход устройства стабилизации частоты соединен с входом фильтра, выход которого соединен с первым выходом устройства стабилизации частоты и с входом компаратора, выход которого соединен с одним из входов логической схемы И, выход схемы И соединен с вторым выходом устройства стабилизации частоты, второй вход которого соединен с другим входом логической схемы И и третьим выходом устройства стабилизации частоты.

3. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что устройство стабилизации частоты состоит из блока формирования, компаратора и логической схемы И, причем первый, вход устройства стабилизации частоты соединен с первым его выходом и с входом компаратора, выход которого соединен с одним из входов логической схемы И, выход схемы И соединен с вторым, выходом устройства стабилизации частоты, а второй вход устройства стабилизации частоты соединен с другим входом логической схемы И и с входом блока формирования, выход которого соединен с третьим выходом устройства стабилизации частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ермилов М.A. и др. Трансформаторно-выпрямительные устройства для зарядки конденсаторов. — Электротехника, 1975, Р 9, с. 32-34.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 394902 кл. Н 02 N 7/06, 1971.

991562

ФиаЯ

) () Фиг Ф

Составитель Л. Устинкииа

Редактор Н. Пушненкова Техред Т. Иаточка Корректор Г. Решетник

Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 160/74

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (! ! (1 (1! (l !! ((1