Мостовой источник постоянного напряжения (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1191 01) 51)4 Н 02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛВСТВ К АВТОРСКОМУ юл, М 3 088, идет 02 М етел 02 М Выпр Иск ельство СССР7/08, 1981,ство СССР7/08, 1982,мители и стасство , 1960,17 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(54) МОСТОКОИ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГОНАПРЯЖЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ)(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов качестве вторичного источника электропитания преимущественно для потребителей сравнительно повышенного постоянного тока. Цель изобретенияповышение- качества преобразованияэнергии и улучшение массогабаритныхпоказателей. Положительный эффектдостигается за счет введения дополнительных частей вентильных обмоток20 и соответствующим присоединениемшестиячейкового вентильного моста 13на вентилях 1-12. Предлагается дваварианта устройства, отличающихсяколичеством дополнительных обмоток20. 2 с. и 12 з.п, ф-лы, 8 ил.35 40 45 50 55 1 134Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания преимущественно для потребителей сравнительно повышенного постоянного тока.Цель изобретения - повышение качества преобразования энергии и улучшение массогабаритных показателей.На Фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема одной из возможных реализаций системы по первому варианту при встречном включении дополнительных частей относительно основных; на Фиг. 2 - то же, мнемонически-топологическое изображение; на фиг, 3 - то же, при согласном включении дополнительных частей относительно основных; на Фиг. 4- векторная диаграмма формирования в фазовой плоскости р-х знакопостоянных импульсов Б (,и=1,12) выходного напряжения при одновременном указании для каждого р-го контура токопрохождения чисел и номеров .токопроводящих вентилей и выводов секций обмоток, между которыми образуются соответствующие диагональные ЭДС (ДЭДС); на Аиг. 5-8 - принципиальные электрические и мнемонические схемы возможных реализаций системы по второму вари - анту при соответствующем исполнении дополнительных (Д) и вспомогательных (В ) частей, включенных согласно (с) или встречно (в) относительно основных частей (при Дв, Вс " Фиг. 5, Дс, Вв - Фиг, 6, Дв, Вв - Фиг;,7, Дс, Вс - Аиг. 8).Пунктиром и квадратиками показаны дополнительные витки и отводы, образующие входные выводы для авто- трансформаторного исполнения, Ы, 11 - суммарные витковые числа, показывающие отношение суммарного числа витков вентильных обмоток и некоторым базовым числам Ж и У О витков с напряжением на них, равным соответственно амплитудному Б , и среднему 7 значениям выходного напряжения в режиме холостого хода; К=(Р/Р) 1007. - коэффициент превышения габаритной (вольт-амперной) мощности Р сетевых и вентильных обмоток относительно полезной (ваттной) мощности Р, нагрузки; и-. - частотная кратность пульсации; Кп - коэффициент пульсации.Устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит двенадцать преоб 7133 2 разовательных элементов (вентилей)1-12, образующих шестиячейковый вентильный мост 13, выводы постоянноготока которого образуют непосредственно или через сглаживающий Аильтр14 выходные выводы 15 и 16, К нимподключена нагрузка 17, а также дляуправляемого, в частности стабилизированного режима - система 18 управ.- ления.Выводы моста 13 по переменномутоку соединены посредством линий19 с источниками фазосдвинутых ЭДС, 15сформированных посредством вентильных обмоток 20 на магнитопроводе 21.Вентильные обмотки 20, разделенные в каждой Фазе на две части афа, Ь, с, с , соединены между собой последовательно-встречно и топологически образуют правильный замкнутый шестиугольник (фиг, 2). К егочередующимся через одну вершинам подключены дополнительные части а, Ьс , к которым, как и к свободным трем 25вершинам шестиугольника, присоединенылинии 20. При этом на фиг. 1 показаноодно из частных присоединений дополнительных частей аз, Ь , с , включенных встречно с соответствующей паройсмежных с ними по фазе -основных частей. Возможно и согласное их подключение (Фиг. 3).Устройство (Аиг, 1) работает следующим образом,Как следует из Аиг. 2, схема поАиг. 1 формирует систему из шести Фазосдвинутых диагональных ЭДС: азЬ,выпрямления посредством вейтилей 112 моста 13 эти ДЭДС создают на выводах 15 и 16 двенадцать знакопостоянных импульсов Я 1 и =1,12), векторноизображенных в фазовой плоскости нафиг. 4. Здесь же указаны номера соответствующих этимконтурам преобразовательных элементов, попарно последовательно проводящих ток нагрузкиза период пульсации выходного напряжения Ц . Возможное явление коммутации или перекрытия" внутренних ветвей - ДЭДС, линий, вентилей - не учитывается. Остальные десять преобразовательных элементов закрыты в течение этого периода образующимся наних обратным напряжением. Поэтомусреднее значение 1тока через вентили 2, 3, 6, , 10 и 11 составляетсравнительно малую всего лишь 1/12-ючасть тока 1 нагрузки, что благо 1347133приятно сказывается на тепловом сос-тоянии вентилей, снижая .мощность по-терь, вес, габариты и стоимость.Вместе с тем основные части об)5моток участвуют во всех двенадцатициклически сменяющихся во времениконтурах прохождения тока нагрузки иэто позволяет в каждом чередующемсячерез один токопроводящем контуреперераспределить ток нагрузки по двумпараллельно соединенным симметричнымветвям с уменьшенным в,2 раза амплитудным значениям тока через обмоткиотносительно тока нагрузки и равнымиактивно-индуктивными сопротивлениями.Кроме того, существенно повышено использование вольт-амперной мощностиобмоток, что улучшает МГСП трансформаторного оборудования. В частности,при нагрузке (Фильтре) индуктивногохарактера с условно "бесконечной"индуктивностью электромагнитного элемента первой продольной ветви фильтра, а также при соотношении чиселвитков дополнительной и основной секций обмоток, равном (3 ГЗ)/2:2, коэфФициент К превышения вольт-амперноймощности трансформатора б,82 Х.Аналогичным образом работает система и при согласном подключении дополнительных частей а, Ъ , сз относительно основных (фиг, 31.Система по второму варианту(фиг. 5-8) отличается дополнительновведенными вспомогательными частямиЬ 4 Ъ 4 и С 4 а таКЖЕ ИЗМЕНЕННЫМИ Присоединениями соответствующих линий.Система (Фиг. 5-8) работает аналогично описанной выше.Коэффициент К превышения мощнос Оти трансформатора в реализациях второго варианта возрастает относительно первого варианта (Фиг, 1) и в пределе (т.е. при "стягивании" шестиугольника условно в точку) составляет 19 Х. Суммарное витковое число У;7 оостается при этом неизмененным Ж=3,035,Тем самым, варьируя лишь соотно Ошением чисел витков основных либодополнительных и вспомогательных-частей обмоток, можно установить оптимальный вариант исполнения относительно соответствующим образом выбранных или заданных критериев.Реализация источников Фазосдвинутых ЭДС в виде трех однофазных трансформаторов либо выполнение магнитопровода пространственным с замкнутыми по внешнему контуру ярмами (например, многоугольными), а также выполнение обмоток нз облегченного ленточного материала или/и компонента с повышенной электропроводностью существенно снижает асимметрию магнитных потоков, упрощает и унифицирует конструкцию, улучшает МГСП фильтров и системы электропитания в целом,Регулирование (стабилизацию) выходных параметров можно обеспечить, если преобразовательные элементы 1-12 или/и источники переменных ЭДС выполнить управляемыми от введенной системы 18 управления, в частности путем введения элементов ключевого типа, в том числе двухпозиционных, или/и путем изменения магнитного состояния указанного магнитопровода.формула изобретения1, Мостовой источник постоянного напряжения, содержащий трансформатор, сетевые обмотки которого образуют входные выводы, а вентильные, гальванически разделенные в каждой фазе на две основные равные части, соединены между собой последовательно- встречно и топологически образуют правильный замкнутый шестиугольник и шестиячейковый вентильный мост из преобразовательных элементов с присоединенными к его выводам по переменному току шестью линиями, три из которых подключены к чередующимся через одну трем вершинам шестиугольника, а выводы укаэанного моста по постоянному току образуют выходные выводы, .отличающийся тем, что, с целью повышения качества преобразования энергии и улучшения массогабаритных показателей, вентильные обмотки снабжены в каждой Фазе дополнительной частью, которая одним выводом подключена к одной из свободных вершин шестиугольника, а другим - к одной из остальных трех линий.2. Источник по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что дополнительные части вентильных обмоток подключены к каждой вершине шестиугольника встречно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей.3. Источник по и. 2, о т л и ч аю щ и й-с я тем, что числа витков дополнительной и основной частейвентильных обмоток установлены в соотношении ( Д)/2:1.4. Источник по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что дополнительные части вентильных обмоток подключены к каждой вершине шестиугольника согласно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей,5. Источник по п. 4, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что число витков дополнительной и основной частей вентильных обмоток установлены в соотношении (2-б):1.6. Мостовой источник постоянного напряжения, содержащий трансформатор, сетевые обмотки которого образуют входные выводы, а вентильные, гальванически разделенные в каждой фазена две основные равные части, соединены между собой последовательно- встречно и тоиологически образуют правильный замкнутый шестиугольник и шестиячейковый вентильный мост из преобразовательных элементов с присоединенными к его выводам по переменному току шеетью линиями, выводы которого по постоянному току образуют выходные выводы, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью.повышения качества преобразования энергии и улучшения массогабаритных показателей, вентильные обмотки снабжены в каждой фазе дополнительной и вспомогательной частями, которые одними выводами подключены к диагонально противоположным вершинам шестиугольника, а другими выводами - к соответствующим линиям. 7. Источник по п. 6, о т л и ч аю щ и й с я тем, что дополнительные и вспомогательные части вентильных обмоток подключены к каждой вершине шестиугольника встречно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей.8. Источник по п. 7, о т л и ч аю щ и й с я тем, что числа витков основной, вспомогательной и дополнительной частей вентильных обмоток установлены в соотношении (3/3-М ):; (1 +1-2/ГЗ):Ур, где И =И /М,- отношение-числа Ч витков дополнительной части к некоторому базовому числу М витков с амплитудой напряжения на них, равной амплитуде выходного, напряжения.ао 45 13, Источник по и. 12, о т л ич а ю щ и, й с я тем, что числа витков основной, вспомогательной и дополнительной секций установлены в каждой фазе в соотношении (2/1 ГЗ+3): :1:1,14. Источник ио пи. 1-13, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью использования его в автотрансформаторном исполнении, основные 50 или дополнительные либо вспомогательные секции вентильной обмоткивыполнены в качестве сетевых обмоток и снабжены отводами либо дополнительными витками, образующими вход 55 ные выводы для подключения первичного источника трехфазного переменноготока,9. Источник по и. 6, о т л и ч аю щ и й с я тем, что дополнительныеи вспомогательные части вентильныхобмоток подключены к каждой вершине 5шестиугольника согласно с соответствующей им парой смежных по фазе основных частей.10, Источник ио п, 9, о т л ич а ю щ и й с я тем, что числа витков основчой, вспомогательной и дополнительной частей вентильных обмоток установлены в соотношении (Ъ +=У./11 - отношение числа У витковдойолнительной части к некоторомубазовому числу У витков с амплитуФдой напряжения на них, равной амплитуде выходного напряжения.2011. Источник по и, 6, о т л и-ч а ю. щ и й с я тем, что дополнительные и вспомогательные части вентильных обмоток подключены к каждойиэ трех чередующихся через одну вершин шестиугольника встречно, а вкаждой из трех остальных вершин - согласно с соответствующей им паройсмежных по фазе основных частей.12. Источник по п, 11, о т л ич а ю щ и й с я тем, что числа витков основной, вспомогательной и дополнительной секций вентильной обмотки установлены в каждой фазе всоотношении (1/З-Ъ,р);(2/13-1-М,):где Ъъ 1 =М/Жр - отношение чи славитков дополнительной секциик некоторому базовому числу 11 р витков с амплитудой напряжения на них,равной амплитуде выходного напряжения в режиме холостого хода.1347133 А О а итель ктор О.Головач Техред Л.Олийнык Корректор В,Бутяга каз 512 о Р роектна водственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород Тираж 658 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Ра