Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАЫИЕ

ИЗОБРЕТЕЫ ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

„,Я55444

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 29.12.80 (21) 3224858/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приорнтет— (51) М.К .

Н 02 М 7/08

//G 05 F 3/06

ГФ47ддретееннмй кемнтет

СССР (53) УДК 621.314..6 (088.8) Опубликовано 30.08.82. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 05.09.82

le делам нзабретеннй н аткрмтий (72) Авторы изобретения

Л. В. Кардаков и А. М. Репин (71) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к однофазным регулируемым преобразователям переменного напряжения в постоянное, и может быть использовано в регулируемых и стабилизированных источниках электропитания радиоэлектронной ап- 5 паратуры, аппаратуры проводной связи и вычислительной техники.

Широко известны однофазные регулируемые преобразователи переменного напряжения в постоянное. Такой преобразователь содержит преобразовательный трансформатор, первичные обмотки которого через регулирующий элемент, например, встречно включенные тиристоры, подключены к питающей сети, а вторичные обмотки соединены с однофазным выпрямительным мостом. Регулирование такого преобразователя осуществляется формированием во времени дискретного сигнала управления тиристорами, т.е. угла регулирования 11).

Недостатком преобразователя является

20 прерывистый режим протекания тока нагрузки, что увеличивает отношение амплитудного значения пульсирующего напряжения к действующему значению выпрямленного напряжения, т.е. коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является однофазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, работающий с непрерывным режимом протекания тока нагрузки. Этот преобразователь содержит два однофазных трансформатора, первичные обмотки которых соединены между собой параллельно и подключены к питающей сети, причем последовательно с первичной обмоткой одного из трансформаторов включен регулирующий элемент в виде двух встречно включенных тиристоров.

Вторичные обмотки обоих трансформаторов соединены между собой последовательновстречно, причем свободные концы обмоток и точка их последовательного соединения присоединены к трехфазному выпрямительному мосту. Трансформатор, подключенный непосредственно к сети, является основным, а трансформатор, подключенный к сети через встречно включенные тиристоры, является добавочным. При этом вторичная обмотка каждого из трансформаторов подключена на однофазный мост, а однофазные мосты объединены в трехфазный таким образом, 955444 что плечо моста, к которому подключена точка последовательного соединения вторичных обмоток, является общим для двух мостов основного нерегулируемого и добавочного регулируемого трансформаторов (2).

Регулирование такого преобразователя осуществляется за счет изменения угла регулирования добавочного трансформатора с помощью дискретного сигнала управления.

Недостатком его является сравнительно большой коэффициент пульсаций выпрямленного тока, обусловленный изменением во времени угла регулирования, а также крутым фронтом открытия тиристоров, что вызывает высокочастотные всплески выпрямленного тока, что, в свою очередь, не только увеличивает абсолютный размах пульсаций тока нагрузки в виде высокочастотных пиков, но и создает высокочастотные помехи в питающей сети.

Цель изобретения — снижение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемом преобразователе переменного напряжения и постоянное, содержащем два однофазных трансформатора, первичные обмотки которых соединены параллельно, а вторичные обмотки соединены последовательно, причем концы вторичных обмоток и вывод точки соединения их подключены к трехфазному выпрямительному мосту, последовательно с одной из первичных обмоток включен конденсатор, вторичные обмотки соединены встречно, а их концы образуют выводы для подключения источника тока управления.

На фиг. 1 дана принципиальная электрическая схема регулируемого преобразователя; па фиг. 2 — диаграммы напряжений и токов преобразователя; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема,регулируемого преобразователя, подключенного к трехфазной питающей сети.

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное (фиг. 1) содержит два однофазных трансформатора

1 и 2, первичные обмотки 3 и 4 которых соединены параллельно и подключены к питающей сети через дополнительно введенный конденсатор 5. Вторичные обмотки 6 и 7 соединены между собой последовательно, причем концы вторичных обмоток и вывод точки соединения их подключены к трехфазному выпрямительному мосту, содержащему вентили 8 — 13.

Соединение вторичных обмоток 6 и 7 выполнено встречным, т.е. начало обмотки

6 соединено с началом обмотки 7. При этом конец обмотки 6 и, соответственно, конец обмотки 7, противоположные соединенным, являются входами регулируемого преобразователя 14 и 15, предназначенными для присоединения источника тока управления.

Работа регулируемого преобразователя поясняется диаграммами на фиг. 2.

При отсутствии тока управления и в предположении, что напряжение питающей сети U изменяется по синусоидальному закону, на выводах вторичных обмоток трансформаторов действуют ЭДС Uz(6) и Uz (7), изменяющиеся также по синусоидальному закону в противофазе относительно друг друга (фиг. 2а).

Вторичная обмотка 6 подключена к однофазному мосту, образованному вентилями 10

11 и 12, 13, а обмотка 7 соответственно к однофазному мосту, образованному вентилями 8, 9 и 10, 11. При этом однофазные мосты объединены в один трехфазный таким образом, что плечо моста, образованное вентилями 10, 11, является общим для обоих мостов и к нему подключена точка последовательного соединения вторичных обмоток 6 и 7. Каждый из указанных однофазных мостов преобразует синусоидальную ЭДС соответствующей вторичной обмотки в постоянное напряжение с частотой пульсаций, равной двойной частоте питающей сети. Эта ке форма и амплитуда выпрямленного напряжения повторяется на выходе трехфазного моста (фиг. 2б), при этом ток нагрузки равномерно распределяется по вторичным обмоткам обоих трансформаторов (фиг. 2в,г).

Ток первичной цепи преобразователя вызывает соответствующие падения напряжений на конденсаторе и первичных обмотках трансформаторов, при этом напряжение на каждой первичной обмотке трансформаторов выражается как

О„=, z =l, /к „и> где R — активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к первичной обмотке;

x„=2ifl. -индуктивное сопротивление трансформатора, приведенное к первичной обмотке.

Так как индуктивность трансформатора

40 Wz-s

1.тр Рвозв. (2) где W — число витков трансформатора, приведенное к числу витков первичной обмотки;

5, — соответственно площадь сечения и

45 длина среднеи силовои линии магнитного потока трансформатора, то напряжение U» зависит от магнигной проницаемости 1 вов .

При появлении во вторичных обмотках

so трансформаторов тока управления, у! нелинейно изменяется в сторону уменьшения с увеличением напряженности магнитного потока постоянного тока Н = 1oWz и не зависит от его полярности. При этом, считая неизменным напряжение питающей сети и емкостное сопротивление конденсатора, происходит, в соответствии с (1) и (2), изменение тока I> и перераспределение падений напряжений на конденсаторе и обмот955444 ках трансформаторов. Соответственно уменьшается амплитуда ЭДС вторичных обмоток каждого трансформатора и выходное напряжение преобразователя.

Из схемы на фиг. 1 и диаграммы на фиг. а наглядно видно, что амплитуды ЭДС вторичных обмоток 6 и 7 в любой момент времени равны по величине и противоположны по фазе, т.е. входы 14 и 15 являются эквипотенциальными и не предствляют опасности для элементов источника тока управлений.

Наиболее эффективное использование устройства осуществляется при соединении однофазных преобразователей в трехфазную группу (фиг. 3). При этом концы вторичных обмоток трансформаторов (16 — 21), являющиеся входами однофазных преобразователей для подключения источника тока управления, соединяются по схеме в открытый тре угольник, в котором сумма как основных (первых), так и третьих гармонических на выводах 22 и 23 равна нулю.

При соединении в трехфазную группу по схеме (фиг. 3) преобразователь имеет следующие преимущества перед однофазным: сокращается суммарное число используемых вентилей и увеличивается частота пульсаций выпрямленного напряжения до 61с т„, коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения снижается до 0,057 U< (в однофазном варианте 0,67 U ), а также коэффициент использования трансформаторов преобразователя снижается до 1,05 U>l < (в однофазном з0 варианте 1,21 Uqlz).

Первичные обмотки 24-29 целесообразно соединить в звезду, так как при этом рабочее напряжение конденсаторов 30 — 32 снижается в 3 раз и, соответственно, снижаются габариты.

Достижение поставленной цели — снижение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения — в преобразователе переменного напряжения в постоянное обеспечивается, как это следует из приведенного выше описания, тем, что выходное напряжение изменяется по амплитуде полусинусоид и не имеет крутых фронтов, всплесков и высокочастотных выбросов напряжения и тока.

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий два однофазных трансформатора, первичные обмотки которых соединены параллельно, а вторичные обмотки соединены последовательно, причем концы вторичных обмоток и вывод точки соединения их подключены к трехфазному выпрямительному мосту, отличаощийся тем, что, с целью снижения коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения, последовательно с одной из первичных обмоток включен конденсатор, вторичные обмотки соединены встречно, а их концы образуют выводы для подключения источника тока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Макаров В. Л. и др. Стабилизировак= ные выпрямители с емкостным фильтром.

Л., «Энергия», 1975, с. ?, рис. 1 — 1б.

2. Патент США № 3470444, НКИ 321 — 5, 1969.

955444

Щиг. 2

Составитель Е. Мельникова

Редактор Е. Папп Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Заказ 6469/73 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4