Download to read offline
More Related Content
28616ip
- 1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН (19) KZ(13) A4 (11) 28616 (51) H02M 7/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ (21) 2013/0832.1 (22) 21.06.2013 (45) 16.06.2014, бюл. №6 (72) Бакенов Кайрат Асангалиевич; Ноянбаев Нурым Канатулы; Айткулов Нурсултан Сейткалиулы (73) Некоммерческое акционерное общество "Алматинский университет энергетики и связи" (56) http://induction.ru/library/book_001/glava2/2- 23.html, Трансформаторы для вентильных преобразователей, 2010 (54) ТРАНСФОРМАТОРНО-ВЕНТИЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к области электротехники, а именно, к электрическим преобразователям, которые используются в источниках питания с изменяющимся напряжением и мощности, таких как автономные источники питания, где необходимо поддержание или регулирование значения напряжения, при разной частоте вращения ротора. По первому варианту трансформаторно- вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора, вторичная обмотка, которого имеет несколько параллельных ветвей, также трансформатор имеет обмотку регулирования, подключенную к источнику напряжения через управляемые полупроводники, а параллельные ветви вторичной обмотки подключены к выпрямителям, образуя вентильные блоки, между собой вентильные блоки включены последовательно; вентильные блоки подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, а между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы. По второму варианту, трансформаторно- вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора, вторичная обмотка, которого имеет несколько параллельных ветвей, которые подключены к управляемым выпрямителям, образуя вентильные блоки, а между собой вентильные блоки включены последовательно; вентильные блоки подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, а между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы. По третьему варианту, трансформаторно- вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора, каждая фаза вторичной обмотки подключена к управляемому выпрямителю, а полученные вентильные блоки подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, а между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы. Таким образом, преимуществом предлагаемого изобретения является обеспечение постоянного напряжения на выводах преобразователя при широком диапазоне изменений напряжения в первичной обмотке и нагрузки без увеличения массогабаритных показателей. (19)KZ(13)A4(11)28616
- 2. 28616 2 Изобретение относится кобласти электротехники, а именно, к электрическим преобразователям, которые используются в источниках питания с изменяющимся напряжением и мощности, таких как автономные источники питания, где необходимо поддержание или регулирование значения напряжения, при разной частоте вращения ротора. Известен трансформаторно-вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора вторичная обмотка которого имеет несколько отпаек; каждая отпайка вторичной обмотки подключена к одному из «плеч» полууправляемого выпрямителя. При регулировании напряжение, подаваемое на вентили преобразователя, изменяют путем подключения их к различным выводам вторичной обмотки трансформатора переключателями П1, П2, ПЗ, П4; при этом тиристоры служат для плавного регулирования напряжения между ступенями и обеспечивают вентильный переход, т. е. размыкание контактов переключателей без разрыва тока. Для этой цели два плеча выпрямителя, собранных, по мостовой схеме, расщепляются и снабжаются тиристорами. (Специальные электрические машины. А.И. Бертинов, Д.А. Бут, СР. Мизюрин и др.- М., 1982. с.337). Недостатком такого преобразователя является узкий диапазон изменения мощности, в пределах которого преобразователь поддерживает постоянство напряжения и применение контакторов для дискретного переключения напряжения. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является трансформаторно-вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора, вторичная обмотка, которого имеет несколько параллельных ветвей; параллельные ветви вторичной обмотки подключены к полууправляемым выпрямителям, образуя вентильные блоки; между собой вентильные блоки включены последовательно. Регулирование напряжения производится путем плавного увеличения угла открывания тиристоров, (по материалам сайта - http://www.inducti.on.rii/librarv/book_001/glava2/2- 23.html). Недостатком такого трансформаторно- вентильного преобразователя является узкий диапазон мощности, в пределах которого преобразователь поддерживает постоянство напряжения. Задачей изобретения является расширение диапазона изменения мощности, в пределах которого трансформаторно-вентильный преобразователь поддерживает постоянство напряжения. Техническим результатом является обеспечение постоянного напряжения на выводах преобразователя при широком диапазоне изменений напряжения в первичной обмотке и нагрузки без увеличения массогабаритных показателей. Технический результат по первому варианту достигается тем, что трансформаторно-вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора, вторичная обмотка, которого имеет несколько параллельных ветвей, в соответствии с изобретением, трансформатор имеет обмотку регулирования, подключенную к источнику напряжения через управляемые полупроводники, а параллельные ветви вторичной обмотки подключены к выпрямителям, образуя вентильные блоки, между собой вентильные блоки включены последовательно; вентильные блоки подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, а между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы. Во втором варианте, трансформаторно- вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора, вторичная обмотка, которого имеет несколько параллельных ветвей, в соответствии с изобретением, параллельные ветви вторичной обмотки подключены к управляемым выпрямителям, образуя вентильные блоки, а между собой вентильные блоки включены последовательно; вентильные блоки подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, а между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы. В третьем варианте, трансформаторно- вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора, в соответствии с изобретением, каждая фаза вторичной обмотки подключена к управляемому выпрямителю, а полученные вентильные блоки подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к cети непосредственно, а между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - схема первого варианта трансформаторно-вентильного преобразователя, на фиг.2 -схема второго варианта трансформаторно- вентильного преобразователя, на фиг.3 - схема третьего варианта трансформаторно-вентильного преобразователя. На фиг.1 - двигатель Д, приводящий во вращение синхронный генератор СГ и схема второго варианта трансформаторно-вентильного преобразователя, который содержит двухобмоточный трансформатор TP с первичной обмоткой 1, обмоткой управления УО, которая подключена к синхронному генератору через управляемые полупроводниковые элементы VD3-VD5; вторичной обмотки, состоящей из нескольких «n» параллельных ветвей 2, 3, в частном случае n=2. Параллельные ветви соединены, в
- 3. 28616 3 частном случае, "звездой"и подключены к выпрямителям 6, 7 и образуют вентильные блоки А, В; вентильные блоки подключены параллельно к общей сети постоянного тока, через полупроводниковые элементы VD1-VD2 между выходами выпрямителей 3 и 4 включен коммутирующий элемент К1, обеспечивающий параллельное, последовательное включение блоков к сети. На фиг.2 - двигатель Д, приводящий во вращение синхронный генератор СГ и схема первого варианта трансформаторно-вентильного преобразователя, который содержит двухобмоточный трансформатор TP с первичной обмоткой 1, вторичной обмотки, состоящей из нескольких «n» параллельных ветвей 2, 3, в частном случае n=2. Параллельные ветви соединены, в частном случае, "звездой" и подключены к выпрямителям 4, 5 и образуют вентильные блоки А, В; вентильные блоки подключены параллельно к общей сети постоянного тока, через полупроводниковые элементы VD1-VD2 между выходами выпрямителей 3 и 4 включен коммутирующий элемент К1, обеспечивающий параллельное, последовательное включение блоков к сети. На фиг.3 - двигатель Д, приводящий во вращение синхронный генератор СГ и схема третьего варианта трансформаторно-вентильного преобразователя который содержит двухобмоточный трансформатор TP с первичной обмоткой 1, вторичной обмотки 2, 3, 6; каждая фаза вторичной обмотки подключена к управляемому выпрямителю 4, 5, 7, а полученные вентильные блоки А, В, С подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы VD1-VD2 и VD6-VD7 включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети (аккумуляторным батареям АК) непосредственно, а между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы K1, К2. Трансформаторно-вентильный преобразователь по первому варианту (фиг.1) работает следующим образом: при высокой частоте вращения Д и напряжения синхронного генератора СГ, следовательно и напряжение в первичной обмотке 1, элемент К1 разомкнут, выпрямительные блоки А и В подключены к аккумуляторным батареям АК параллельно, при незначительном снижении оборотов двигателя Д, напряжение синхронного генератора СГ тоже снижается, снижая напряжение в первичной обмотке 1 трансформатора TP; для поддержания напряжения изменяется угол открывания полупроводниковых элементов VD3- VD5; при значительном снижении оборотов двигателя, когда полупроводниковые элементы VD3-VD5 полностью открыты, то для поддержания напряжения при дальнейшем снижении оборотов, замыкается элемент К1, включая блоки А и В последовательно, т.е. выходные значения напряжении блоков суммируются, при повышении частоты вращения генератор работает в обратном порядке. В данном трансформаторно-вентильном преобразователе большой диапазон изменения напряжения и высокая плавность на первичной обмотке напряжения и нагрузки, при котором поддерживается постоянство напряжения. Трансформаторно-вентильный преобразователь по второму варианту (фиг.2) работает следующим образом: при высокой частоте вращения Д и напряжения синхронного генератора СГ, следовательно и напряжение в первичной обмотке 1, элемент К1 разомкнут, выпрямительные блоки А и В подключены к аккумуляторным батареям АК параллельно, при незначительном снижении оборотов двигателя Д, напряжение синхронного генератора СГ тоже снижается, снижая напряжение в первичной обмотке 1 трансформатора TP; для поддержания напряжения регулируется угол открывания управляемых выпрямителей, когда полупроводниковые элементы VD3-VD5 полностью открыты, то для поддержания напряжения при дальнейшем снижении оборотов, замыкаются элементы К1, включая блоки А и В последовательно, т.е. выходные значения напряжении блоков суммируются, при повышении частоты вращения генератор работает в обратном порядке. Преимуществом этого трансформаторно- вентильного преобразователя по сравнению с трансформаторно-вентильным преобразователем (фиг.1), является обеспечение плавности поддержания напряжения без использования дополнительной обмотки управления. Трансформаторно-вентильный преобразователь по третьему варианту, схема которого приведена на фиг.3, работает аналогично схеме приведенной на фиг.2. В данном трансформаторно-вентильном преобразователе, используется обычный двух обмоточный трансформатор, а при использовании нескольких параллельных ветвей расширяется диапазон изменения напряжения в первичной обмотке, при котором обеспечивается поддержание напряжения. Предлагаемые трансформаторно-вентильные преобразователи могут быть использованы в автомобильных и других источниках питания, где необходимо поддержание или регулирование значения напряжения, при разной частоте вращения ротора, при этом выдавать максимальное значение мощности, а выбор схемы трансформаторно- вентильного преобразователя определяется конкретными техническими требованиями. Таким образом, преимуществом предлагаемого изобретения является обеспечение постоянного напряжения на выводах преобразователя при широком диапазоне изменении напряжения в первичной обмотке и нагрузки без увеличения массогабаритных показателей.
- 4. 28616 4 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Трансформаторно- вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора, вторичная обмотка, которого имеет несколько параллельных ветвей, отличающийся тем, что трансформатор имеет обмотку регулирования напряжения, подключенную к источнику напряжения через управляемые полупроводники и параллельные ветви вторичной обмотки, подключенные к управляемым выпрямителям, образуя вентильные блоки, а между собой вентильные блоки включены последовательно; вентильные блоки подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, а между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы. 2. Трансформаторно - вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора, вторичная обмотка, которого имеет несколько параллельных ветвей, отличающийся тем, что параллельные ветви вторичной обмотки подключены к управляемым выпрямителям, образуя вентильные блоки, а между собой вентильные блоки включены последовательно; вентильные блоки подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, а между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы. 3. Трансформаторно - вентильный преобразователь, состоящий из двух обмоточного трансформатора, отличающийся тем, что каждая фаза вторичной обмотки подключена к управляемому выпрямителю, а полученные вентильные блоки подключены к сети постоянного тока через полупроводниковые элементы, включенные в прямом направлении, кроме внешних выходов крайних блоков, подключенных к сети непосредственно, а между положительными выходами предыдущих блоков и отрицательными выходами последующих блоков включены коммутирующие элементы.
- 5.