Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное его варианты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК9) 111) 14 4(51) Н 02 РЕТЕН ябрьскойРевоо Красного Энергетическпреобразова 1978.ельство СССР06, 1977.ельство СССР(54) ПРЕОБРАЗОВ ПРЯЖЕНИЯ В РЕГУ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Преобра напряжения в ре содержащий вход для подключения ватель пере лируемое по е и выходны оответствен енн тоянное выводы о ш-фаз ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1) Томский ордена Октлюции и ордена ТрудовогЗнамени политехнический институтим. С.М. Кирова(56) .1. Маевский О.А.показатели вентильныхтелей. М., "Энергия",2. Авторское свидетВ 547016, кл, Н 02 М /3. Авторское свидетпо заявке Р 2938437/07,кл. Н 02 М 7/145, 1980. ТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАЛИРУЕМОЕ ПОСТОЯННОЕ ной сети переменного тока и нагрузки,ш цепочек, каждая из которых состоит .из последовательно соединенных первого и второго неуправляемый вентилейи обмотки линейного дросселя, а такжеконденсатор,включенный параллельно выходным выводам, причем в каяддой из указанных цепочек общая точка соединенияпервого и второго вентилей подключена кодному из входных выводов, свободныйвывод первого вентиля соединен с одним из выходных выводов, а свободныйвывод обмотки линейного дросселясоединен с другим выходным выводом,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью улучшения энергетическихпоказателей при регулировании выходного напряжения, в него дополнительно МФвведены управляемые вентили, каждыйиз которых анодом подключен .к общейточке соединения вентилей одной цепочки, а катодом - к общей точкесоединения второго вентиля и обмотки линейного дросселя каждой из других цепочек.1150717 5ФО15 2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что указанные дополнительно введенные вентили полностью управляемые.3. Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное, содержащий входные и выходные выводы для подключения соответственно сети переменного тока и нагрузки, две цепочки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных пер" вого и второго неуправляемых венти. - лей и обмотки линейного дросселя, а также конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, причем в каждой из укаэанных цепочек общая точка соединения первого и второго вентилей подключена к одному из входных выводов, свободный вывод первого вентиля соединен с одним из выходных выводов, а свободный вывод обмотки линейного дросселя соединен с другим выходным выводом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей при регулировании выходного напряжения, в него дополнительно введены два управляемых вентиля, каждый из которых анодом подключен к общей точке соединения второго вентиля и обмотки линейного дросселя одной цепочки, а катодом " к общей точке соединения второго вентиля и обмотки линейного дросселя другой цепочки. Изобретение относится к электротехнике, предназначено для преобразования переменного напряжения в регулируемое либо стабилизированное постоянное и может быть использовано для питания постоянным током электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры,Цель изобретения - улучшениеэнергетических показателей при регулировании выходного напряжения.На Фиг. 1 - 3 изображены схемы однофаэных преобразователей; на Фиг. 4 и 5 - диаграммы изменения напряжения О и тока 1 питающей сети; на фиг 6 - схема трехфазного 4. Преобразователь по и. 3, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что указанные дополнительно введенные вентили полностью управляемые.5. Преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное, содержащий входные и выходные выводы для подключения соответственно щ-фазной сети переменного тока и нагрузки, ш цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого и второго неуправляемых вентилей и обмотки линейного дросселя, а также конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, причем в каждой из указанных цепочек общая точка соединения первого и второго вентилей подключена к одному иэ входных выводов, свободный вывод первого вентиля соединен с одним из выходных выводов, а свободный вывод обмотки линейного дросселя соединен с другим выходным выводом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей при регулировании выходного напряжения, дополнительно введены управляемые вентили, каждый из которых включен параллельно одному иэ линейных дросселей.6. Преобразователь по п. 5, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что указанные дополнительно введенные вентили полностью управляемые,преобразователя переменного напряжения в регулируемое постоянное,Однофазный преобразователь (фиг.1) содержит две параллельно соединенные цепи, в каждой иэ которых последовательно соединены два вентиля 1 и 2 3 и 4) и дроссель 5 (6) . Общие .точки соединения вентилей 1, 2 и 3, 4 присоединены к питающей сети переменного тока, причем точка соединения вентилей 1 и 2 через управляемый вентиль 7 подключена к точке соединения вентиля 3 и дросселя 6, а точка соединения вентилей 3, 4 через управляемый вентиль 8 - к точке соединения вентиля 1 и дросселя 5. Сво3 1150 бодные выводы дросселей 5 и 6, а также вентилей 2 и 4 объединены и к ним подключены параллельно соединенные конденсатор фильтра 9 и нагрузка 10. 5Однофаэный преобразователь по фиг. 2 отличается от преобразователя по фиг. 1 тем, что управляемые вентили 7 и 8 включены встречно-параллельно между общей точкой соединения 1 О вентиля 1 и дросселя 5 и общей точкой соединения вентиля 3 и дросселя 6. Однофазный преобразователь по фиг,3 отличается от преобразователя по фиг. 1 тем, что управляемый вен тиль 7 включен параллельно дросселю 5, а вентиль 8 - параллельно дросселю 6. Устройство по фиг. 6 отличается от устройства по фиг. 1 использованием трехфазного источника питающего 20 напряжения и введением дополнительно вентилей 11 и 12, дросселя 13 и управляемых вентилей 14 - 17, включенных соответствующим образом.При рассмотрении принципа дейст вия схем будем полагать, что магнитный поток в сердечниках дросселей является непрерывным и его пульсация пренебрежимо мала.Преобразователь по фиг. 1 работает следующим образом.При положительной полуволне вход" ног . напряжения (полярность обозна" чен:. без скобок) до момента времени Г.1 (фиг.4) открыты вентили 1, 3 и 4.35 Ток дросселя 5 замыкается через нагрузку, вентили 1 и 4 и питающую сеть. В момент времени С 1 под дейст-, вием запускающего сигнала включается вентиль 7, что приводит к запиранню 40 вентиля 3 и переводу тока дросселя 6 также в цепь источника питания, В момент времени г. входное напряжение меняет знак (полярность обозначена в скобках), вентили 7 и 4 за .пираются, ток проводят вентили 1, 2 и 3. При этом ток дросселя 6 протекает через питающую сеть, а ток дросселя 5 замыкается через вентили1 и 2, минуя сеть. В момент времени 50 й 5 включается вентиль 8, вентиль 1 запирается и ток дросселя 5 такжезамыкается через источник питания,Регулировка угла включения вентилей 7 и 8 в пределах 0-7 обеспечивает изменение выходного напряженияв два раза от Е / до 2 Е Л, где Еп, - амплитуда входного синусоидаль 717 4/ного напряжения, При этом потребляемый из сети ток имеет форму, показанную на фиг. 4 сплошной линией (1 ) и коэффициент мощйости в крайних точках диапазона регулирования равен 0,9, а в процессе регулирования изменяется в пределах 0,94-0,78.Трехфазный преобразователь работает следующим образом.Если управляемые вентили 7, 14, 8, 15, 16 и 17 не включать, то выходное напряжение составит величину 3 Е /2 Я, где Е - амплитуда линейного напряжения питающей сети. Ток каждой фазы составляет 2/3 тока нагрузки в течение одной трети периода и 1/3 тока нагрузки в оставшуюся часть периода. Первая гармоника тока совпадает с питающим напряжением. При включении управляемых вентилей 7, 14, 7, 15, 16 и 17 в момент появления на них положительного напряжения режим работы схемы аналогичен трехфазному мостовому неуправляемому выпрямителю с индуктивной реакцией нагрузки. Выходное напряжение равно 3 Еш/Я, ток каждой фазы представляет собой разнополярные прямоугольные импульсы с амплитудой, равной току нагрузки и длительностью равной 1/3 периода, Первая гармоника тока также совпадает с питающим напряжением. Фаэное регулирование моментами включения управляемых вентилей 7, 14, 8, 15, 16 и 17 позволяет изменять выходное напряжение в 2 раза, причем коэффициент мощностий крайних точках ра-.: вен соответственно 0,82 и 0,955 (3/и). Работа однофазного преобразователя напряжения по фиг. 2 аналогична работе преобразователя по фиг,1, Отличием является то, что при включении управляемого вентиля 7 ток дросселя 6 замыкается через сеть и вентили 4, 1 и 7. Соответственно, при отрицательной полуволне входного напряжения (полярность на фиг.2 показана в скобках) ток дросселя 5 после включения вентиля 8 протекает через сеть и вентили 2, 3 и 8. Потребляемые от сети токи, регулировочиые и энергетические характеристики преобразователей по фиг. 2 и фиг. 1 идентичны, В схеме по фиг, 2 вентили 7 и 8 могут быть заменены одним двухнаправленным вентилем, например, симистором,Если в схемах преобразователей по фиг, 1 и фиг. 2 выбрать вентили 7 и 8полностью управляемыми, то можно обес;печить двукратное регулирование выходного напряжения с еще более высоким коэфициентом мощности. Действительно, если вентили 7 и 8 включить 5 при угле Я С,а выключить при угле 9-911, то форма потребляемого тока будет иметь вид, показанный на фиг.4 пунктиром. Первая гармоника тока совпадает с питающим напряжением и в 1 О пределах всего диапазона регулирования коэффициент мощности превышает величину 0,9, достигая максимального значения 0,98.В преобразователе, представленном 15 на фиг. 3, с помощью управляемых вентилей 7 и 8 производится закорачи-, вание дросселей 5 и 6 на интервалах отдачи накопленной в них энергии.Так, при положительной полуволне 20 входного напряжения (полярность показана на Фиг. 3 без скобок), когда его величина превышает напряжение нагрузки в дросселе 5, происходит накопление энергии, его ток замыкается через нагрузку, вентили 1 и 4, минуя сеть. Напряжение на обмотке дросселя имеет. полярность, показанную на Фиг. 3, и равно нагрузочному.С.включением вентиля 8 вентиль 3 30 запирается, ток дросселя 6 замыкается через вентиль 8, а напряжение на дросселе скачком уменьшается до падения напряжения на открытом вентиле 8, При этом дроссель практически не отдает энергию и его ток остается неизменным, Когда входное напряжение сменит знак (полярность обозначена на фиг. 3 в скобках) и его величина превысит напряжение нагрузки, вентильо 8 запирается, ток дросселя б замыкается через вентили 2 и 3, питающую сеть и нагрузку. При данной полуволне входного напряжения дроссель 5 отдает энергию и, аналогично рассмотренному, его ток может быть Переведен в цепь вентиля 7Регулируя время закороченного сос тояния дросселей, т,е. обеспечивая фаэовое управление моментами включения вентилей 7 и 8, можно изменять выходное напряжение преобразователя в пределах от Е Л до Еп,. Потребляемый иэ сети ток Т. имеет форму пряСмоугольных импульсов с изменяющейся амплитудой и сдвинутым относительно перехода синусоидального напряжения через нуль передним фронтом (Фиг.5).Регулирование выходного напряжения в два раза от Е /9 до 2 Ео,/ о производится с высоким коэффициентом мощности, близким 0,9. Если вентили 7 и 8 выбрать полностью управляемыми и выключать их в момент перехода входного напряжения через нуль, то передний Фронт потребляемого тока совпадает с нулем питающего напряжения, причем при регулировании изменяется лишь амплитуда тока. Коэффициент мощности во всем диапазоне регулирования равен коэффициенту мощности неуправляемого преобразователя. Высоким коэффициентом мощности обладают также трехфазные управляемые преобразователи, у которых общие точки вентилей и дросселей через управляемые вентили связаны между собой, аналогично устройству по Фиг. 2, либо управляемые вентили включены параллельно дросселям, аналогично устройству по Фиг.3. В каждой из рассмотренных схем постоянная составляющая тока, потребляемого от питающей сети, равна нулю.1150717 ставитель А. хред С.Легеза в орректор С.Чер аж 646сударственном изобретенийосква, Ж,Тир ВНИИПИ Го по дела 113035, Маказ 2158/42 Патент", г. Уагород, ул. Проектная и дактор К. Волощук Подписноео комитета СССРи открытийРаушская наб., д. 4/5