Преобразователь однофазного переменного напряжения в постоянное

)5 Н 02 М 7/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ, КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 О(56) Иванов.-Цыганов А,И, Электротехниче-ские устройства радиосистем. М.: Высшая.школа, 1973, с.113, рис,6 - 10.Авторское свидетельство СССРМ 412658, кл. Н 02 М 1/14, 1974.Каржавов Б.Н. Некоторые вопросы аппроксимации синусоиды ступенчатой кривойЭлектронные средства преобразованияэлектрической энергии (материалы семинара, с.95), М.: ЦНИИ информации и техникоэкономических исследований, 1986, , (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГОПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качествеЮ вторичного источника электропитания.Цель изобретения - улучшение формы потребляемого тока. Преобразователь однофаэного переменного напряжения впостоянное состоит. из трансформатора",первичная обмотка. 2 которого подключена .к однофазному источнику переменного тока, а вторичная обмотка 3 выполнена с симметричными относительно среднего вывода4 отводами 7 и 8. Крайние выводы 5 и 6вторичной обмотки 3 и ее отводы через ос-,новные 15 и 16, вспомогательные 17 и 18 идополнительный 19 диоды соединены с соответствующими выводами общей обмотки,дросселя 9. При этом отводы 10, 12 и 12, 13дросселя 9 образуют первую и вторую ос-, лновные обмотки, а отводы 13 и 11 - допол-нительную обмотку дросселя 9. Указанноевыполнение устройства позволяет форми-,ровать плавную кривую потребляемого тока, близкую к.синусоиде, с заранеедзаданными искажениями за счет возможности переключения чисел витков в обмоткахдросселя. 1 з,п,ф-лы, 5 ил. ачение Р не изменяется за полупериод выпрямляемого напряжения.Преобразователь однофазного-пере, менного напряжения в постоянное работаетследующим образом.При отсутствии напряжения на входепреобразователя (выпрямителя), т,е, когдамгновенное значение (01 = Опзи вф) вход- .,ного напряжения равно нулю, все диоды(кроме диода 19) закрыты, т.е. находятся подобратным напряжением, равным напряжению на выходе (на Вн),По мере увеличения мгновенного значения 01= Опл 1 п а 1 до величйны, когда напря 5 жение между отводами 4 - 7 (или 4 - 8)вторичной обмотки становится больше напряжения на выводах 11 - 13 вспомогательной обмотки дросселя, диод 17 (или 18)открывается, а диод 19 закрывается, Ток вО обмотке дросселя, протекавший ранеечерез всю обмотку дросселя с числом витковЧЧ 1 ==К+УЧг+ФЬ, гдеЧЧ 1,612, ЧЧз-числавитков обмоток, образующих общую обмотку дросселяс этого момента протекает че-,5 рез часть обмотки (между выводами 13 - 10)с меньшим числом витков Ки = ВЬ+ ЧЧз, Приэтом амплитуда тока в дросселе увеличивается с 1 до 1 И (фиг,З) и этот ток трансформируется в первичную обмоткуО трансформатора 1. Амплитуда тока в этот. момент(фиг.4) равна:пг121 = - 111,игде п 1 - число витков первичной обмотки 25 трансформатора 1;п 2 - число витков между отводами 4 - 7.(или 4-8) вторичной обмотки 3 трансформатора 1.При дальнейшем увеличении мгновенО ного значения выпрямляемого напряжения,когда напряжение между отводами 5-7(илиб - 8) обмотки 3 (фиг.1) становится большенапряжения между выводами Ц - 13 второйобмотки дросселя 9, диод 15 (или 16) откры 5 веется, а диод 17 (или 18) закрывается, Токв дросселе в этом случае протекает черезпервую основную обмотку дросселя с меньшим числом витков (Щ, С этого моментаамплитуда тока в дросселе становится равО ной и (фиг.З), а амплитуда тока в первичнойобмотке трансформатора (фиг,4)пг + пз,1 з 1 - 1 а:п 1Такал величина тока существует в схеме5 до тех пор, пока мгновенное значенйе выИзобретение относится к электротехнике и может найти применение в схемах выпрямления переменного напряжения, вчастности, для вторичных источников питания,Целью изобретения является улучшение формы потребляемого тока.На фиг,1 представлена схема предлага-.емого преобразователя с вспомогательнойобмоткой; на фиг.2 - то же, с дополнительной обмоткой (в общем случае М1, где И -количество дополнительных обмоток); нэфиг,З и 4 - временные диаграммйтоков впредлагаемом преобразователе, на фиг,5 -осциллограмма потребляемого тока в макете преобразователя.Преобразователь однофазного переменного напряжения в постоянное (фиг.1)содержит. трансформатор 1 с первичной обмоткой 2 для подключения к источнику выпрямляемого напряжения и вторичнойобмоткой 3 с отводом 4 от середины ее витков, крайними выводами 5 и б и симметричными отводами 7 и 8, дроссель 9, обмоткакоторого снабжена выводами 10 - 13, причем выводы 10, 12 и 12, 13 образуют соответственно первую и вторую основныеобмотки, а выводы 13 и 11 - вспомогательную обмотку, конденсатор 14, включенныймежду первым выводом 10. (являющимся 3первым выходным выводом преобразователя) первой основной обмотки дросселя 9 иотводом 4 (являющимся вторым выходнымвыводом) вторичной обмотки 3 трансформатора, основные встречно включенные диоды .15 и 16, включенные между крайнимивыводами 5 и 6 вторичной обмотки З.трансформатора 1 и общим выводом 12 основныхобмоток дросселя 9, и вспомогательные диоды 17 и 18, включенные между симметричными отводами 7 и 8 вторичной обмотки 3 ивыводом 13 обмотки дросселя 9, Отвод 4обмотки 3 через дополнительный диод 19соединен со свободным выводом 11 общейобмотки дросселя 9, Выходом устройства 4являются клеммы конденсатора 14, к которым подключается нагрузка (йн на фиг.1). В .общем случае диод 19 и соединенная с нимвспомогательная обмотка могут отсутствовать (как показано, например, на фиг.2, где 5обмотка с числом витков М 1) является дополнительной обмоткой),Принцип работы. предлагаемого преобразователя основан на постоянстве величины намагничивающей силы в дросселе (Р = 5Щза время, равное полупериоду выпрямляемого напряжения. Поэтому при переключении (с помощью диодов)числа витков9) в общей обмотке дросселя происходитизменение величины тока (1), поскольку знапрямляемогонапряжения, уменьшаясь (с увеличением значения йаи/2); не станет на отводах 5-,7 или б - 8 трансформатора 1. меньше напряжения на выводах 13 - 12 второй основной обмотки дросселя (с числомвитком. ФЬ)после этого диод 15.или %за.крывается и.ток протекает через открывшийся диод 17 или 18 и часть обмотки(между выводами 13 - 10) дросселя 9 (е чис,лом Витком Щ = 9/2 + ЪЧ 3). Величинатока вдросселе 9 и трансформаторе 1 соответот.венно уменьшаются до величин Ь и 21. Придальнейшемуменьшении мгновенноо зйачения найряжения О 1 происходит выключение диода 17 или 18 и включение диода 19;С этого момента времени ток в дросселепротекает по полной обмотке с числом вит-ков ВИ = М/1 + Мг + Из, а его величийастановится равной 1 ь Ток в обмотках транСформатора исчеэает и в его кривой появляется нулевая ступень. При отсутствии диода19 (фиг.2) кривая тока нулевую ступень неимеет.Таким образом, форме потребляемого 20тока приближается к синусоиде, причем чембольше сделано выводов в обмотке.дрос селя и отводов во вторичнойобмотке.трансформатора (с соответствующим увеличением числа диодов), тем больше абразуется ступеней в кривой потребляемоготока,В схеме, приведенной на фиг 1, чйслоступеней (для упрощения описаний) выбра-,но равным пяти, за полупериод выпрямляемого напряжения, причем использован.оптимальный способ построения ступенчатой кривой с неравномерным шагом квантования, Поэтому переключение чисел витковпроизводится при значении йй, равном. 3514,4 О; 45,4; 134,6,и,165,6, В этом случаеотношение31 31 п 67,6, 1 856зп 29,9 40а соотношение витков вторичной обмоткитрансформатора (и) и обмотки дросселя (9 Ч)выбрано следующим: ф 2+ / = О 66.1+2+ ЧзЯз= 0,55;02 + 3 1 02П 2 При этомП 1п 121 092+ ЧЧз) - = 131 ЧЧзп 2 п 2+пЗ0 М 1 + Яг + ЧЧз) = и (РЬ + Ю/3) = 1 шйз = Г.Разложение в ряд Фурье кривой потребляемого тока показывает, что наиболее низкие гармоники 3, 5 и 7 имеют амйлитуду не более 40, а наибольшую амплитуду имеют 11 и 13 гармоники (до 10. При этом коэффициент гармоник в кривой тока со-ставляет 15.В предлагаемой схеме цреобразователя за счетпереключения чисел витков в обмотках дросселя выходное напряжениеувеличивается на 12 по сравнению с выходным напряжением стандартного 1 Сфильтра,Таким. образом, в предлагаемом преоб- .разователе формируется более плавнаякривая потребляемоготока, чем в известных, которая (за счет увеличения числа отводов в обмотках и диодов) может бытьприближена к синусоиде с заранее заданными искажениями. Так, при увеличении выводов в обмотке дросселя на 1,и отводов (идиодов) вторичной обмотки на 2 (симметричных относительно средней точки) коэффициент гармоник уменьшается до 11,4, аамплитуды гармоник 3, 5, 7, 9 и 11 не превышают 20/, Амплитуды 15 и 17 гармоник (которые имеют наибольшие из высшихамплитуды) не превышают 7 ф и т;д.. По предлагаемой схеме (фиг.1) был.собран макет преобразователя; При напряжении питания 4 ОВ частоты 1000 Гц выхоДноенапряжейие было выбрано 50 В. Выпрямитель работал на нагрузку йн = 49 Ом, Он былсобран на трансформаторе ОЛ 40/64-32 собмотками: п 1=70 витков, п 2 = 84 витка,пз = 2 витка и дросселе ШЛ 25 х 32 с обмотками К 1 = 140 витков, Я 2 = 128 витков, Мз == 160 витков с использованием диодов2 Д 213 А. Осциллограмма потребляемоготока приведена на фиг,5, При этом эффективное значение потребляемого тока равнялось 1,38 А.Ф ар мула и за 6 рете н ия1. Преобразователь однофазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, первичная обмоткакоторого соединена с входными выводамидля подключения источника питающего напряжения, а крайние выводы для его вторич 5 най обмотки, выполненной с отводом атсередины ее витков, соединенымежду собой через два встречна включенных основных диода, два вспомогательных и адиндополнительный диоды, включенные в томО же направлении, что и основные диоды,дроссель с двумя основными обмотками,один из выводов первой обмотки которогосоединен с первым выходным выводом дляподключения нагрузки и выводом первой5 обкладки конденсатора, вывод второй обкладки которого соединен с укаэанным отводом вторичной обмотки трансформатора,образующим второй выходной вывод, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшенияФормы потребляемого тока, в негадопалниТираж 34ИИПИ ГКНТ нного комитета по 035, Москва, Ж Ф ударст ИЯМ П ина, 101 ннО-иЗДэтВльСкий бинат "Патент" Ужгород ОИЗВОДС тельно введены 2 Й вспомогательных диодов, дроссель,снабжен Й дополнительными обмотками, включенными совместйо с основными обмотками последовательно-согласно, обрезуя общую обмотку с соответствующими выводами, а вторичная обмотка трансформатора Снабжена симметричными относительно указанного отвода дополнительными 2(Й + 1) отводами, при этом общая точка соединения основных ди- одов подключена к общему выводу основных обмоток дросселя, а упомянутые симметричные отводы вторичной обмотки трансформатора через вспомогательные диоды подключены к соответствующим выводам общей обмотки дросселя,5 2, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что дроссель снабжен вспомогательной обмоткой включенной последовательно-согласно с Й-й дополнительной обмоткой, свободный конец которой через .10 дополнительный диод подсоединен к указанному отводу от середины витков вторичной обмоткитрансформатора.