Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 30.08.82. Бюллетень32Дата опубликования описания 05,09.82 йв делам нзобретеннй н аткрмтий(72) Авторы изобретен и даков и А. М. Репин Л 1) Заявите ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГИЯ В ПОСТОЯННОЕ УЛИРУЕМЫй НАПРЯЖ(54 2 едостаткомистый реж о увеличи начения п твующему прерыв ки, чт ного з к дейс Изобретение относится к электротехнике,в частности к однофазным регулируемым преобразователям переменного напряжения впостоянное, и может быть использовано врегулируемых и стабилизированных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, аппаратуры проводной связи ивычислительной 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 дискретногосигнала управления тиристорами, т.е. угларегулирования 11,реобра зов ателя является м протекания тока нагруз.ет отношение амплитудльсирующего напряжения значению выпрямленного напряжения, т.е. коэффициента пульсациивыпрямленного напряжения,Наиболее близким к предлагаемому является однофазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоян 5 ное, работающий с непрерывным режимомпротекания 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 ввиде двух встречно включенных тиристоров.Вторичные обмотки обоих трансформаторовсоединены между собой последовательно 15 встречно, причем свободные концы обмотоки точка их последовательного соединенияприсоединены к трехфазному выпрямительному мосту. Трансформатор, подключенныйнепосредственно к сети, является основным,а трансформатор, подключенный к сети черезвстречно включенные тиристоры, являетсядобавочным. При этом вторичная обмоткакаждого из трансформаторов подключенана однофазный мост, а однофазные мостыобъединены в трехфазный таким образом, 955444что плечо моста, к которому подключена точка последовательного соединения вторичных обмоток, является общим для двух мостов основного нерегулируемого и добавочного регулируемого трансформаторов 12.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, чтов регулируемом преобразователе переменного напряжения и постоянное, содержащемдва однофазных трансформатора, первичные обмотки которых соединены параллельно, а вторичные обмотки соединены последовательно, причем концы вторичных обмотоки вывод точки соединения их подключены ктрехфазному выпрямительному мосту, последовательно с одной из первичных обмотоквключен 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 напряженийи 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 трансформатора1 и 2, первичные обмотки 3 и 4 которых соединены параллельно и подключены к питающей сети через дополнительно введенныйконденсатор 5. Вторичные обмотки 6 и 7соединены между собой последовательно,причем концы вторичных обмоток и выводточки соединения их подключены к трехфазному выпрямительному мосту, содержащемувентили 8 - 13.Соединение вторичных обмоток 6 и 7выполнено встречным, т.е. начало обмотки6 соединено с началом обмотки 7. При этомконец обмотки 6 и, соответственно, конецобмотки 7, противоположные соединенным,являются входами регулируемого преобразователя 14 и 15, предназначенными для присоединения источника тока управления. Работа регулируемого преобразователяпоясняется диаграммами на фиг. 2,При отсутствии тока управления и впредположении, что напряжение питающейсети Й изменяется по синусоидальному закону, на выводах вторичных обмоток трансформаторов действуют ЭДС 1.1(6) и Бг (7)изменяющиеся также по синусоидальномузакону в противофазе относительно другдруга (фиг. 2 а).Вторичная обмотка 6 подключена к однофазному мосту, образованному вентилями 1011 и 12, 13, а обмотка 7 соответственнок однофазному мосту, образованному вентилями 8, 9 и 10, 11. При этом однофазныемосты объединены в один трехфазный таким1 ь образом, что плечо моста, образованное вентилями 10, 11, является общим для обоихмостов и к нему подключена точка последовательного соединения вторичных обмоток 6и 7. Каждый из указанных однофазных мостов преобразует синусоидальную ЭДС соответствующей вторичной обмотки в постоянное напряжение с частотой пульсаций, равной двойной частоте питающей сети. Этаке форма и амплитуда выпрямленного напряжения повторяется на выходе трехфазного моста (фиг. 2 б), при этом ток нагрузкиравномерно распределяется по вторичнымобмоткам обоих трансформаторов (фиг. 2 в,г).Ток первичной цепи преобразователя вызывает соответствующие падения напряжений на конденсаторе и первичных обмоткахЗО трансформаторов, при этом напряжение накаждой первичной обмотке трансформатороввыражается какО=, г:, /к и)где Я - активное сопротивление обмотоктрансформатора, приведенное кпервичной обмотке;х=2 в 11. -индуктивное сопротивление трансформатора, приведенное к первичной обмотке.Так как индуктивность трансформатора40 ЪЧ 51.трРвозв. (2)где М - число витков трансформатора, приведенное к числу витков первичнойобмотки;5, Г - соответственно площадь сечения и45е адлина среднеи силовои линии магнитного потока трансформатора,то напряжение Озависит от магнитнойпроницаемости рво,в .При появлении во вторичных обмоткахи трансформаторов тока управления, )1нелинейно изменяется в сторону уменьшенияс увеличением напряженности магнитногопотока постоянного тока Н = 1 рЖр и независит от его полярности. При этом, считая неизменным напряжение питающей сетии емкостное сопротивление конденсатора,происходит, в соответствии с (1) и (2),изменение тока 1, и перераспределение падений напряжений на конденсаторе и обмот(Риг. 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.0Наиболее 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.20При 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 61 ст, коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения снижается до 0,057 11 о (в однофазном варианте 0,67 1.1 О), а также коэффициент использования трансформаторов преобразователя снижается до 1,05 БО 1, (в однофазном з 0 варианте 1,21 УО 1 О).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. 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, отличающийся 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 экспертизе1. Макаров В. Л. и др. Стабилизироваи=ные выпрямители с емкостным фильтром.Л., Энергия, 1975, с., рис, 1 - 1 б.2. Патент США Мо 3470444, НКИ 321 - 5,1969.955444 г иаЗ Г. Решетни ог ни Ра Соста вител Техред А. Тираж 721 ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 113036, Москва, Ж - 35,Филиал ППП Патент, г. УРедактор Е. ПаппЗаказ 6469/73 Е. Мельниковайкас КорректПодписио комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4город, ул. Проектн