ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ


RU (11) 2014717 (13) C1

(51) 5 H02M7/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5016564/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.12.11 
(45) Опубликовано: 1994.06.15 
(71) Заявитель(и): Валуев Анатолий Федорович 
(72) Автор(ы): Валуев Анатолий Федорович 
(73) Патентообладатель(и): Валуев Анатолий Федорович 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ 

Изобретение может быть использовано в преобразовательной технике для регулирования постоянного напряжения на нагрузке при питании преобразователя от сети переменного тока. Сущность изобретения: устройство состоит из трехфазного мостового выпрямителя с тиристорами 1 - 3 катодной группы и диодами 4 - 6 анодной группы вентилей, трех блоков (по числу тиристоров) управления 11 - 13, блока регулирования 14 выходного напряжения, резисторов 15 - 17, причем каждый из блоков управления состоит из транзистора 30 (31, 32), резистора 36(27, 38), диода 33(34, 35) и конденсатора 39(40, 41). Блоки управления 11 - 13 тиристорами осуществляют препятствие отпиранию последующего по времени включения тиристора при углах проводимости предыдущего тиристора в 60 эл.град. и менее. Преобразователь обеспечивает диапазон регулирования выходного напряжения, приближающийся к максимальному, прост в исполнении. 2 з. п. ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования постоянного напряжения на нагрузке при питании от трехфазной сети переменного тока.

Известно устройство (1)/ представляющее собой мостовой выпрямитель с тремя силовыми управляемыми вентильными элементами - тиристорами/ обеспечивающее широкий диапазон регулирования выходного напряжения/ но имеющее для каждого тиристора свой блок импульсно-фазового регулирования/ из-за чего такое устройство сложно.

Известен также простой трехфазный управляемый вентиль (2)/ выбранный за прототип/ с тремя силовыми тиристорами и одним блоком импульсно-фазового регулирования. Недостатком этого устройства является малый диапазон регулирования выходного напряжения от 25% до 100% максимального значения.

Задачей/ решаемой предлагаемым устройством/ является регулирование напряжения на выходе в широких пределах при сохранении одного блока регулирования трех тиристоров/ т.е. при сохранении простоты его выполнения. Решение поставленной задачи обеспечивается тем/ что в преобразователе переменного напряжения в постоянное/ содержащем трехфазный вентильный выпрямитель/ вход переменного тока которого соединен с входными выводами для подключения соответствующих фаз питающей сети/ а выход постоянного тока соединен с выходными выводами для подключения нагрузки/ причем в качестве вентилей катодной группы выпрямителя использованы тиристоры/ а также систему управления тиристорами/ система управления указанными тиристорами выпрямителя выполнена в виде трех отдельных простых блоков управления/ каждый из которых имеет два входа и один выход/ соединенный с управляющим электродом соответствующего тиристора/ причем первый вход первого блока управления соединен с третьим входным выводом/ первый вход второго блока управления соединен с первым входным выводом/ первый вход третьего блока управления соединен со вторым входным выводом/ а вторые входы блоков управления объединены и соединены с общим выводом катодов тиристоров.

Техническим результатом решения поставленной задачи является простой трехфазный выпрямитель с тремя силовыми тиристорами и одним блоком регулирования выходного напряжения/ обеспечивающий на нагрузке широкий диапазон изменения напряжения от близкого к нулю до почти максимального возможного в мостовых выпрямителях.

Подобный технический результат достигается и устройством (3)/ в котором также используются три блока управления и один блок регулирования для трех тиристоров. По сравнению с ним предлагаемое устройство имеет меньшее число управляемых силовых элементов/ более простые блоки управления с меньшим числом связей и больший диапазон регулирования выходного напряжения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений на элементах схемы и нагрузке.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное фиг.1 содержит трехфазный мостовой выпрямитель из тиристоров катодной группы 1/ 2 и 3 и диодов анодной группы 4/ 5 и 6/ входные выводы переменного тока 7/ 8 и 9 которого предназначены для подключения соответствующих фаз питающей сети/ а к выходным выводам подключена нагрузка 10. Система управления тиристорами 1/ 2 и 3 выполнена в виде трех одинаковых блоков управления 11/ 12 и 13 и блока регулирования 14/ который подает отпирающие сигналы на управляющие переходы тиристоров 1/ 2 и 3 через резисторы 15/ 16 и 17 соответственно. Блок регулирования 14 подключен к входным выводам 7/ 8 и 9 через диоды 18/ 19 и 20/ соединенные в звезду/ и соединен также с общим выводом катодов тиристоров 1/ 2 и 3.

Одинаковые блоки управления 11/ 12 и 13 имеют первые входы 21/ 22 и 23/ вторые входы 24/ 25 и 26 и выходы 27/ 28 и 29 соответственно. Первый вход 21 блока 11 соединен с третьим входным выводом 9/ первый вход 22 блока 12 соединен с первым входным выводом 7/ а первый вход 23 третьего блока 13 соединен со вторым входным выводом 8. Вторые входы 24/ 25 и 26 блоков 11/ 12 и 13 объединены и соединены с общим выводом катодов тиристоров 1/ 2 и 3/ а выходы 27/ 28 и 29 блоков 11/ 12 и 13 соединены соответственно с выводами управляющих переходов тиристоров 1/ 2 и 3. Блоки управления 11/ 12 и 13 включают в себя соответственно транзисторы 30/ 31 и 32/ диоды 33/ 34 и 35/ резисторы 36/ 37 и 38 и конденсаторы 39/ 40 и 41. В блоке управления 11 последовательная цепочка из диода 33 и резистора 36 подсоединена одним выводом к базе транзистора 30/ причем свободный вывод анода диода 33 образует первый вход блока 11/ конденсатор 39 подсоединен одним выводом к катоду диода 33/ а другим выводом - к эмиттеру транзистора 39 и их общая точка образует второй вход блока 11/ а выход блока 11 образует вывод коллектора транзистора 30. Остальные блоки управления 12 и 13 содержат такие же элементы/ как и блок 11/ с аналогичными связями между ними/ показанными на фиг. 1. На фиг.2 представлен вариант выполнения блока управления 11 (блоки 11/ 12 и 13 одинаковы). Такой блок включает транзистор 42/ диод 43/ резистор 44 и индуктивность 45. Последовательная цепочка LR из индуктивности 45 и резистора 44 подает ток/ отпирающий транзистор 42/ от первого входа 21/ от обратного напряжения на базе переход база-эмиттер защищен диодом 43/ и как на фиг.1/ вывод эмиттера транзистора 42 образует второй вход 24/ а вывод коллектора - выход 27 блока 11.

На фиг.3 представлены временные диаграммы/ поясняющие работу схемы: 46 - напряжение между выводами сети 7 и 8; 47 - напряжение -"- 8 и 9; 48 - напряжение -"- 9 и 7; 49 и 50 - напряжения на нагрузке 10/ близкие к пределам регулирования: максимальному и минимальному соответственно.

Предлагаемый преобразователь отличается от прототипа введенными блоками управления 11/ 12 и 13/ которые выполнены и соединены таким образом/ что шунтируют управляющие переходы тиристоров 1/ 2 и 3/ в частности/ в тот промежуток времени/ когда напряжение на аноде предыдущего по времени работы тиристора падает к нулю.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на схему в момент времени to (фиг.3б) выпрямленное трехфазным мостом из диодов 18...20 и 4...6 напряжение сети подается практически целиком на блок регулирования 14. Через промежуток времени/ определяемый задатчиком выходного напряжения в блоке 14/ к резисторам 15/ 16 и 17 прикладывается в момент времени t1 от блока 14 напряжение и отпирается тот из тиристоров 1/ 2 или 3/ на аноде которого наибольшее положительное напряжение и управляющий переход которого не зашунтирован одним из открытых транзисторов 30/ 31 или 32 (в данном случае - тиристор 1). На нагрузку 10 подается напряжение сети/ а блок регулирования 14 шунтируется открытым тиристором 1.

В случае/ когда блоком регулирования 14 задано большое значение выходного напряжения (диаграмма 49 на фиг.3б)/ пока напряжение на нагрузке равно выпрямленному напряжению сети/ напряжения на блоке регулирования нет. Начиная с момента времени t2 на блоке регулирования появляется напряжение (на фиг.3б - заштриховано) и в момент времени t3/ как и раньше/ от блока 14 подается напряжение на резисторы 15/ 16 и 17 и отпирается тиристор 2. Это происходит из-за того/ что напряжение на его аноде больше/ чем на катоде открытого тиристора 1/ а транзистор 31 закрыт/ так как отпирающая его цепочка от входа 22 к входу 25 блока 12 зашунтирована тем же пока открытым тиристором 1. После отпирания тиристора 2 тиристор 1 запирается обратным током/ напряжение сети снова прикладывается только к нагрузке 10 до момента времени t4/ где опять часть напряжения сети начнет прикладываться к блоку регулирования 14 и т.д./ в результате чего на нагрузку 10 будет подаваться почти полное выпрямленное напряжение сети.

В зоне пульсирующих напряжений на нагрузке (для проводящего состояния тиристора 1/ начиная с момента времени t5/ фиг.3в) отпирающее напряжение/ поступающее на резисторы 15/ 16 и 17/ в промежутке времени t5...t6 не будет открывать тиристор 2/ так как в базу шунтирующего его управляющий переход транзистора 31 втекает ток от входа 22 к входу 25 блока 12. В этом случае тиристор 1/ открываясь/ подает на нагрузку напряжение (диаграмма 50/ фиг. 3в) и шунтирует входные выводы блока 12. Включение тиристора 2 возможно сохраняющимся напряжением на резисторе 16/ но этого не произойдет/ так как конденсатор 40 разряжается на базовый переход транзистора 31/ поддерживая его в открытом состоянии. Открывание тиристора 1 уменьшает напряжение на блоке регулирования 14/ который после момента времени t6 начнет отсчет угла задержки включения следующего тиристора 2 в момент времени t7/ после чего откроет его и т.д.

Таким образом/ схема (фиг.1) при своей простоте может регулировать напряжение на нагрузке 10 практически от максимально возможного до нуля/ причем можно отметить/ что при выполнении блока регулирования 14 простым/ аналогично выполненному в прототипе/ небходимо не приближаться к началу и концу зоны регулирования напряжения/ так как в этих случаях условия работы блока регулирования усложняются. Предельные - практические кривые напряжения на нагрузке для такого случая примерно показаны на фиг.3б и 3в.

Блок управления/ показанный на фиг.2/ позволяет получить более близкие к нулю значения выходного напряжения и даже полностью снять напряжение с нагрузки/ так как отстающий по фазе от напряжения ток в индуктивности 45 препятствует включению последующего тиристора даже при отрицательном напряжении на предыдущем.

Предложенная схема работает также/ если из нее исключить диоды 4/ 5 и 6 и освободившийся вывод нагрузки 10 подключить к нейтрали питающей сети/ т. е. и в качестве трехфазного однополупериодного управляемого выпрямителя. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трехфазный вентильный выпрямитель, вход переменного тока которого соединен с входными выводами для подключения соответствующих фаз питающей сети, а выход постоянного тока соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, причем в качестве вентилей катодной группы выпрямителя использованы тиристоры, а также систему управления тиристорами и блок регулирования выходного напряжения, выход которого через соответствующие резисторы соединен с управляющими электродами указанных тиристоров, отличающийся тем, что система управления указанными тиристорами выпрямителя выполнены в виде трех отдельных блоков управления, каждый из которых имеет два входа и один выход, соединенный с управляющим электродом соответствующего тиристора, причем первый вход первого блока управления соединен с третьим входным выводом, первый вход второго блока управления соединен с первым входным выводом, первый вход третьего блока управления соединен с вторым входным выводом, а вторые входы блоков управления объединены и соединены с общим выводом катодов тиристоров.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что каждый из указанных блоков управления выполнен в виде транзистора, диода, резистора и конденсатора, причем база транзистора соединена с первым выводом резистора, свободный вывод которого соединен с первым выводом конденсатора и катодом диода, анод которого образует первый вход, второй вывод конденсатора объединен с эмиттером транзистора и образует второй вход, а вывод коллектора транзистора является выходом блока управления.

3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что каждый из указанных блоков управления выполнен в виде транзистора, диода, резистора и индуктивности, причем резистор и индуктивность соединены последовательно и образуют цепочку, один вывод которой соединен с базой транзистора, а свободный вывод образует первый вход блока, диод подключен параллельно переходу база - эмиттер транзистора и общая точка его катода и эмиттера образует второй вход блока, а вывод коллектора транзистора является выходом блока управления.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru