Способ преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока

) 4 Н 02 М 7/12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИ А ВТОРСКОМУ СВИД" ТЕЛЬСТВУ ОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖ ТОКА В НАПРЯЖЕНИЕ ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01 НРЬПИЯМРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ПРЕ ЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГОПОСТОЯННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в энергетике, автоматикевычислительной технике и других отраслях, потребляющих энергию постоянного тока. Цель изобретенияулучшение массогабаритных и энергетических характеристик. Преобразование напряжения по предлагаемомуспособу сводится к разложению каждой полуволны синусоидь 1 исходногонапряжения на и симметричных относительно амплитудных значений исходного напряжения импульсов разнойдлительности - от максимальной (Т/2)до минимальной (Т/2 п), последующемуизменению их мгновенных значений приусловии равенства измененных импульсных напряжений (когда они не равнынулю), затем выделению абсолютныхзначений импульсных напряжений исложению токов, определяемых этиминапряжениями и нагрузкой. Процесспреобразования упрощается вследствиетого, что не во всех каналах потокиэнергии управляемые, повышение КПДи жесткости внешних характеристикосуществляется вследствие уменьшения потерь мощности из-за протеканияпотока энергии не по одному, а понескольким каналам одновременно.1451822 1кт, кщсч кк,(2) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в энергетике, автоматике, вычислительной технике и других отраслях, потребляющих энергию постоянного тока.Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик. 10На фиг.1 изображены временные диаграммы напряжений и токов (а,б,в,г, д) для случая разбиения полупериода исходного переменного напряжения надва временных интервала (п=2) по два 15 ,участка в каждом; на фиг.2 - прин- В.ципиальная схема устройства для осуществления способа, пример выполнения.На фиг, 1 показаны: а - деление исходного переменного напряжения Б (с амплитудой Ч ) на составляющие напряжения; на первом интервале сТ Т участками.от О до с и от -- г. до -22 25 исходное напряжение У равно персИ вому составляющему напряжению У , на втором интервале с участками отТ Т Тдо - и от - до --исходное4 4 2 напряжение Б делится на два сосг)тавляющих напряжения - первое Бс амплитудой Ч и второе Ц , самплитудой Ч,1, ; б - измененные мгнор) 1111Х35венные значения первого составляющего напряжения на первом интервале -У, и втором интервале - У,г; в - из(1)мененное мгновенное значение второгосоставляющего напряжения на второминтервале - У г - выделенные(г),гг 1абсолютные значения измененных составляющих напряжений, д - сложениесредних значений (постоянных сос 1)тавляющих) токОВ (ток 11 на первом 45Я (2.)интервале и сумма токов 1 к) и 1 к) нагвтором интервале, обусловленные выделенными абсолютными значениями составляющих напряжений, равны постоянной составляющей тока нагрузки 1 с.50Исходное переменное напряжение Уделят на составляющие напряжения. Напервом интервале оно содержит в соответствии с фиг. 1 а одно напряжение,мгновенное значение которого равноисходному, т.е. Юц = , а на вто 55 ром - два составляющих напряжения(2) (21Уи к)г, сумма которых равна исход 22) (21 (2),ному напряжению, т.е. У +1321при этом среднее значенйе напряжения Чс на участке первого интерР 11вала равно среднем значению исходК 1ного напряжения Ч на этом интер(1)вале, т.е. Ч =Ч . На участкесрсрсвторого интервала среднее значениепервого составляющего напряженияЧ равно среднему значению перФсрвого составляющего напряжения напервом интервале и среднему значениюисходного напряжения на первом инЯ) (1) (1тервале, т.е. Чср=Чср=Чср, 1 асреднее значение второго составляюЮщего напряжения Ч на втором ин 21тервале равно разности средних значений исходного напряжения на втором Ч и на первом Чс интерваи Фсрс (г) р) ( с (г) )лах, теЧср г, =Чср Чср, Чсг срМгновенные значения составляющих напряжений изменяют: на первом интервале напряжение Бц - в Кт раз, на(фиг. 1 б,в). При неравных временныхинтервалах коэффициент К т составляет:(1) (11Кт 1 О НЧУК,где Ч - среднее значение измененнодго напряжения на каждом участке, а коэффициент Кт определяется иэ условия равенства измененных значений составляющих напряжений на втором(2) (к) интервале, т.е. из условия У 1 =У или Ч, = Ч, , и равенЮ) Д)12. 11 гг ф В выражениях для К и К коэффициенты К( и Кг определяются решением системы уравнений для числа временных интервалов и = 2:(вдп 1- - ) АЧ1Кгсвдп -К20 В случае равенства временных интервалов при п = 2 коэффициенты К , Кт составляют:тд ведливы выражения ( 1) и (4), При неравных временных интервалах коэффициенты К. ,ККт1Кт у = 1Чк, . Кт3" 1при этом 2 - д и, (5) К.с ь т Д(3), являющиеся частным случаем, 55получены из условий равенства средних значений измененных напряжений на всех интервалах и равенствавольт-секундных площадей положигдеторд, и с г; , с, -соответственно угловые и временныекоординаты участков, расположенных впервой четверти периода исходногонапряжения, первого, ди п-гоинтервалов. При любом количестве временных ин- ЗО где К; - коэффициенты, определяемыетервалов п для коэффициента К спра- из уравнений:1тельных и отрицательных полуволнпеременной составляющей выделенного абсолютного значения измененного напряжения переменного тока. При равных временных интервалах: бЬт, Ч 2 зз.п соз 2(1-1) Ы,Ипри этом с = - , 2хи,4 п(7) Устройство, реализующее способ, пример принципиальной схемы которого показан на Фиг,2, содержит основной и дополнительный трансформаторы 1, 2 с последовательно соединенными первичными обмотками, свободными выводами подключенными к входным выводам, и вторичными обмотками, подключенными к входам выпрямителей 3 и 4, выходы которых соединены параллельно и подключены к Фильтру 5 (если он необходим) или к нагрузке (показано пунктиром), управляемый ключ 6,1, выводы 6.2 и 6.3 рабочих контактов которого соединены параллельно с первичной обмоткой дополнительного трансформатора 2, а управляющий вывод 6.4 подключен к выходу коммутатора 7 управляющих сигналов, вход которого соединен с выходом селекто" ра 8, подключенного к входным выводам устройства.Выпрямители 3 и 4 могут быть выполнены по схеме со средним выводом (на Фиг.2 показан пунктиром) или по однофазной мостовой схеме.Рассмотрим работу устройства для случая, когда каждый полупериод исходного напряжения разбивают на два временных интервала: первый интерТ Т вал - от 0 до Г и от --до22(или от -, до С,) и второй интерТвал - от г. до -- г. (Фиг. 1 а), Это разбиение осуществляется управляемым ключом 6,1, выводы 6.2 и 6,3 которого на первом интервале замкнуты,первичная обмотка трансформатора 2 закорочена и исходное напряжение приложено к первичной обмотке трансформатора 1. На втором интервале указанные выводы ключа разомкнуты и исходное напряжение делится между последовательно соединенными первичными обмотками основного и дополнительного трансформаторов 1, 2 (фиг, 1 а). Операция изменения мгновенных5 10 15 20 Если число дополнительных трансформаторов больше двух, то соответствующие выпрямители разрывают связи между параллельно соединенными выхо. дами всех выпрямителей и вторичными обмотками дополнительных трансформаторов, у которых напряжение равно нулю.При разбиении полупериода исходного напряжения на и временных интервалов число дополнительных трансформаторов, дополнительных выпрямителей и управляемых ключей равно и - 1.Сложение токов, обусловленных выделенными абсолютными значениями измененных составляющих напряжений, больших нуля, осуществляется в нагрузкеКлюч 6.1 на фиг.2 управляется сигналами с выхода коммутатора 7, который может быть выполнен, например, по схеме пересчетного кольца. 45 50 55 Временной интервал определяется селектором 8, который может быть выполнен по схеме, например, амплитуд- ного или временного селектора. При равенстве временных интервалов селектор выполняется по более простой схеме задающего генератора. Равенство временных интервалов, на которые разбивается полупериод исходного переменного напряжения, позволяет, кроме упрощения схемы селектора, уменьшить установленную мощность управляемых ключей, при этом сохраняется коэффициент формы выделенного абсолютного значения напряжения. 25 30 35 40 значений составляющих напряжений вопределенное число Кт и К раз,1как и операция деления, осуществляется трансформаторами 1 и 2 при условии равенства на каждом интервале мгновенных значений напряженийна вторичных обмотках тех трансформаторов, первичные обмотки которыхне закорочены (фиг1 б,в). Выпрямители 3 и 4 осуществляют на всех интервалах операцию выделения абсолютных,значений измененных составляющихнапряжений (фиг.1 г),а выпрямитель 3,кроме того, функцию ключа, разрывающего связь между параллельно соединенными выходами выпрямителей 3 и 4и вторичной обмоткой трансформатора2, когда напряжение обмотки равнонулю,7из обретения Формула Способ преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, включающий операции определения нулевого, минимального и максимального значений исходного переменного напряжения, разбиения каждого полупериода исходного напряжения на и временных интервалов, при этом каждый интервал состоит из двух участков, расположенных симметрично относительно амплитудных значений исходного напряжения, изменения на каждом интервале мгновенного значения переменного напряжения и выделения абсолютного значения напряжения переменного тока, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, после разбиения на интервалы произ 4 ьг 451822 8водят операции деления мгновенногозначения исходного переменного напряжения на составляющие напряжениятак, чтобы среднее значение того сос.5тавляющего напряжения, которое образуют на участке -го интервала (гдепъз 1), равнялось разности среднего значения исходного напряжения10на этом участке и среднего значенияего на участке (-1)-го интервала,изменения мгновенных значений составляющих напряжений в свое определенное "число раз при условии равен 15ства измененных мгновенных значенийвсех составляющих напряжений на каждом интервале, вьделения абсолютныхзначений измененных составляющихнапряжений и сложения токов, обус 20ловленных вьделенными абсолютнымизначениями измененных составляющихнапряжений,1451822 Составитель Е,МельникоРедактор А,Маковская Техред М,Дидык орректор И.Самборс Подписно ри ГКНТ ССГ по изобретениям и открытиям-35, Раушская наб., д. 4/5 сударственного113035,едприят 1 роизводственно-полиграфическо Заказ 7088 ВНИИПИ Го раж 645 комитета Москва,Ужгород, ул. Проектная, 4