×
26.08.2017
217.015.d88f

ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к силовой электронике, а конкретно к выпрямителям трехфазной системы напряжений, и может быть использовано в качестве вторичного источника питания электроприводов, устройств информационной и силовой электроники. Технический результат заключается в создании выпрямителя, имеющего синусоидальные входные токи с единичным коэффициентом мощности, регулируемое стабилизированное выходное напряжение при высоких массогабаритных показателях. Выпрямитель имеет диоды (1-6), два конденсатора (7-8), катоды диодов (1-3) подключены к первому зажиму конденсатора (7), а аноды диодов (4-6) подключены к первому зажиму конденсатора 8 и к минусовому зажиму, вторые зажимы конденсаторов (7, 8) соединены между собой, аноды диодов (1-3) и катоды диодов (4-6) образуют средние точки первого-третьего плеч соответственно. Благодаря введению дросселей (9-11), реверсивных ключей (12-14), управляющего устройства (15), датчиков напряжения 16-19 и датчиков тока 20-23 получен выпрямитель с синусоидальными входными токами с единичным коэффициентом мощности, с возможностью регулирования и стабилизации выходного напряжения при малой массе и габаритах. 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к силовой электронике, а конкретно к выпрямителям трехфазной системы напряжений, и может быть использовано в качестве вторичного источника питания электроприводов, устройств информационной и силовой электроники.

Известен выпрямитель, состоящий из блока силовых вентилей, собранных по трехфазной мостовой схеме, входного и выходного фильтров, датчика выпрямленного напряжения и системы управления, содержащей устройство согласования, в блоке силовых вентилей в качестве ключей используются полностью управляемые вентили (транзисторы), а в систему управления входят генератор пилообразного напряжения, формирователь импульсов управления, циклический регистр сдвига, устройство сравнения фазных напряжений и схема выбора включаемых вентилей (Атрощенко В.А., Крылов А.Л., Суртаев Н.А. Трехфазный управляемый выпрямитель. Патент РФ №2279178, МПК Н02М 7/162, опубл. 2006.06.27, Бюл. №18 - [1]).

Недостатком данного выпрямителя является сложная структура и относительно ненадежная система управления ключами выпрямителя, низкое быстродействие системы управления. Наличие входного и выходного фильтров увеличивает массу и габариты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является диодный выпрямитель, содержащий трехфазный диодный мост, к полюсам которого присоединены два последовательно включенных конденсатора, замыкающие контакты, включенные в две фазы моста, ограничитель тока, размыкающий контакт, механически связанный с контактами в фазах, и третий независимый замыкающий контакт, включенный в третью фазу моста, а ограничитель тока и размыкающий контакт включены последовательно и присоединены к средней точке конденсаторов. (Джус И.Н. Диодный выпрямитель. Патент РФ №2246169, МПК Н02М 7/10, опубл. 2005.02.10, Бюл. №4 - [2].)

Недостатками такого выпрямителя являются массивные конденсаторы, низкое качество выпрямленного напряжения (высокий уровень пульсаций), отсутствие возможности его регулирования и стабилизации, а также малое значение коэффициента мощности, обусловленное высоким содержанием высших гармоник в спектре токов, потребляемых из питающей сети.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в создании выпрямителя, имеющего синусоидальные входные токи с единичным коэффициентом мощности, регулируемое стабилизированное выходное напряжение при высоких массогабаритных показателях.

Технический результат достигается тем, что в выпрямитель, имеющий шесть диодов и два конденсатора, катоды первого-третьего диодов подключены к первому зажиму первого конденсатора, а аноды четвертого-шестого диодов подключены к первому зажиму второго конденсатора и к минусовому зажиму, вторые зажимы конденсаторов соединены между собой, аноды первого-третьего диодов и катоды четвертого-шестого диодов образуют средние точки первого-третьего плеч соответственно, согласно изобретению введены первый-третий дроссели, первый-третий реверсивные ключи, управляющее устройство, первый-четвертый датчики напряжения и первый-четвертый датчики тока, первый-третий входные зажимы соединены со средними точками первого-третьего плеч через первый-третий дроссели и через первый-третий датчики тока соответственно, первый зажим первого конденсатора соединен с плюсовым зажимом через четвертый датчик тока, вторые зажимы конденсаторов подключены к общему проводу, первый-третий реверсивные ключи подключены между средними точками первого-третьего плеч соответственно и общим проводом, первый-третий датчики напряжения подключены между первым-третьим зажимами соответственно и общим проводом, четвертый датчик напряжения подключен к первым зажимам конденсаторов, выходы датчиков напряжения и датчиков тока соединены с первым-восьмым входами управляющего устройства, девятый вход которого является управляющим входом выпрямителя, а первый-третий выходы соединены с управляющими входами первого-третьего ключей.

Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг. 1-4, где

Фиг. 1 - схема выпрямителя;

Фиг. 2 - входные напряжения и токи;

Фиг. 3 - фазные мощности и мощности, поступающие на первый-второй конденсаторы;

Фиг. 4 - напряжения на конденсаторах и выходное напряжение выпрямителя.

На Фиг. 1 выпрямитель содержит диоды 1-6, конденсаторы 7, 8, дроссели 9-11, реверсивные ключи 12-14, управляющее устройство 15, датчики напряжения 16-19, датчики тока 20-23, входные зажимы А, В, С.

Диоды 1-6 соединены в мостовую схему Ларионова. Катоды диодов 1-3 подключены к первому зажиму конденсатора 7 и к плюсовому зажиму через датчик тока 23, а аноды диодов 4-6 подключены к первому зажиму конденсатора 8 и к минусовому зажиму. Вторые зажимы конденсаторов 7, 8 подключены к общему проводу. Аноды диодов 1-3 и катоды диодов 4-6 образуют средние точки первого-третьего плеч соответственно.

Входные зажимы А, В, С соединены со средними точками первого-третьего плеч через дроссели 9-11 и датчики тока 20-22 соответственно. Датчики напряжения 16-18 подключены между зажимами А, В, С соответственно и общим проводом. Датчик напряжения 19 подключен к первым зажимам конденсаторов 7, 8. Реверсивные ключи 12-14 подключены между средними точками первого-третьего плеч соответственно и общим проводом.

Выходы датчиков напряжения 16-19 и датчиков тока 20-23 соединены с первым-восьмым входами управляющего устройства 15 (эти соединения на фиг. 1 не показаны), девятый вход которого является управляющим входом выпрямителя, а первый-третий выходы соединены с управляющими входами ключей 12-14 соответственно.

Выпрямитель работает следующим образом. На входные зажимы А, В, С подается трехфазная система напряжений

;

;

.

Датчики напряжения 16-18 вырабатывают соответствующие сигналы. Датчики тока 20-22 вырабатывают сигналы, пропорциональные токам iA, iB, iC, потребляемым от сети. Датчик напряжения 19 и датчик тока 23 вырабатывают сигналы, пропорциональные напряжению и току на выходе выпрямителя.

Эти сигналы поступают на управляющее устройство 15. Оно сравнивает задающее воздействие U0 с действительным напряжением на выходе выпрямителя и вырабатывает внутренний сигнал , который умножается на текущие значения напряжений , , . Формируются требуемые мгновенные значения токов:

; ; .

Далее эти значения сравниваются с истинными значениями фазных токов iA(t), iB(t), iC(t), которые поступают от датчиков тока 20-22, и вырабатываются широтно-модулированные импульсы, поступающие на управляющие входы ключей 12-14 соответственно.

В результате токи iA(t), iB(t), iC(t) изменяются по законам, близким к

синусоидальным и совпадающим по фазе с соответствующими напряжениями. Снижается мощность потерь в сети переменного тока и улучшается качество электроэнергии, т.е. снижаются несинусоидальные искажения напряжений.

Малые пульсации токов обеспечиваются сравнительно высокой частотой ШИМ и наличием дросселей 9-11.

Отметим, что предлагаемый выпрямитель выполняет сразу четыре функции: выпрямителя, активного фильтра низкой частоты для входных токов, стабилизатора и регулятора выходного напряжения. Реверсивный ключ может быть реализован с помощью двух IGBT-транзисторов, включенных параллельно и встречно, с добавлением двух диодов.

Сигнал вырабатывается из условия поддержания выходного

напряжения, равного задающему воздействию U0, например, по закону пропорционально-интегрального регулятора:

.

Здесь - погрешность регулирования напряжения.

Требуемая амплитуда входных токов при отсутствии погрешности по напряжению может быть получена из условия баланса мощностей:

,

где ηв - коэффициент полезного действия выпрямителя; I - постоянный ток, потребляемый от выпрямителя. Отсюда следует:

.

Эта величина может быть использована для комбинированного управления - по отклонению и по возмущению.

На фиг. 2 показаны графики фазных напряжений и токов. Токи синусоидальны и совпадают по фазе с напряжениями, т.е. коэффициент мощности равен единице.

На фиг. 3 показаны графики мощностей, поступающих из сети по фазам А-С. Эти мощности в любой момент времени положительные. Однако при положительном напряжении фазы соответствующая мощность поступает на конденсатор 7, а при отрицательном напряжении - на конденсатор 8. Поэтому на фиг. 3 показаны графики мощностей pA, pB, pC и -pA, -pB, -pC в зависимости от знаков напряжений , , , а также суммы p1(t), p2(t) положительных и отрицательных мощностей.

Напряжения , на конденсаторах 7, 8 получаются делением суммарных мощностей p1(t), p2(t) на постоянный ток нагрузки I. Графики этих напряжений и их разность показаны на фиг. 4. Видно, что напряжения , содержат большие синусоидальные пульсации, имеющие тройную частоту и совпадающие по фазе, а их разность постоянна. Поэтому емкости конденсаторов 7, 8 могут быть малыми, связанными с частотой ПШМ (десятки кГц).

Таким образом, путем введения трех дросселей, трех реверсивных ключей, управляющего устройства, четырех датчиков напряжения и четырех датчиков тока получен выпрямитель, имеющий практически синусоидальные входные токи, совпадающие по фазе с напряжениями, малые пульсации постоянного выходного напряжения с возможностью его регулирования и стабилизации, имеющий высокие массогабаритные показатели.

Выпрямитель, имеющий шесть диодов и два конденсатора, катоды первого-третьего диодов подключены к первому зажиму первого конденсатора, а аноды четвертого-шестого диодов подключены к первому зажиму второго конденсатора и к минусовому зажиму, вторые зажимы конденсаторов соединены между собой, аноды первого-третьего диодов и катоды четвертого-шестого диодов образуют средние точки первого-третьего плеч соответственно, отличающийся тем, что введены первый-третий дроссели, первый-третий реверсивные ключи, управляющее устройство, первый-четвертый датчики напряжения и первый-четвертый датчики тока, первый-третий входные зажимы соединены со средними точками первого-третьего плеч через первый-третий дроссели и через первый-третий датчики тока соответственно, первый зажим первого конденсатора соединен с плюсовым зажимом через четвертый датчик тока, вторые зажимы конденсаторов подключены к общему проводу, первый-третий реверсивные ключи подключены между средними точками первого-третьего плеч соответственно и общим проводом, первый-третий датчики напряжения подключены между первым-третьим зажимами соответственно и общим проводом, четвертый датчик напряжения подключен к первым зажимам конденсаторов, выходы датчиков напряжения и датчиков тока соединены с первым-восьмым входами управляющего устройства, девятый вход которого является управляющим входом выпрямителя, а первый-третий выходы соединены с управляющими входами первого-третьего ключей.
ВЫПРЯМИТЕЛЬ
ВЫПРЯМИТЕЛЬ
ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 142.
27.01.2013
№216.012.2154

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и электромагнитным механизмам и касается особенностей выполнения бесконтактных магнитных редукторов, которые могут быть использованы в качестве передаточного устройства в механических системах с большим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474033
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.05.2013
№216.012.45b2

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники и электромагнитных механизмов, а именно к бесконтактным магнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках. Технический результат, достигаемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483419
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.11.2013
№216.012.802d

Электромагнитная муфта

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным муфтам, и может быть использовано для дистанционного управления сцеплением валов при ударной нагрузке и большом передаваемом моменте. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498486
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.8383

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах. Предлагаемый синхронный электродвигатель содержит магнитопровод статора (2) с зубцами (3), выполненный из шихтованной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499343
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.11.2013
№216.012.8384

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах с большими скоростями вращения, например в компрессоростроении. В предлагаемом синхронном электродвигателе П-образные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499344
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.03.2015
№216.013.2efb

Устройство оценивания параметров и процессов асинхронного электродвигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматизированной идентификации параметров электропривода с асинхронными электродвигателями. Технический результат - расширение области применения. Устройство содержит трехфазный асинхронный электродвигатель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543495
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3430

Синхронный электродвигатель с магнитной редукцией

Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно к синхронным двигателям с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в качестве мотора-колеса автомобилей. Технический результат заключается в технологичности конструкции и большой скорости вращения электродвигателя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544835
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3431

Шаговый электродвигатель

Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно к шаговым электродвигателям с дискретным вращением, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках, например в системах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544836
Дата охранного документа: 20.03.2015
27.03.2015
№216.013.3572

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках. Технический результат - уменьшение массы и потерь в стали магнитного редуктора, вибрации. Магнитный редуктор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545166
Дата охранного документа: 27.03.2015
27.03.2015
№216.013.3573

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом. Технический результат - создание синхронного электродвигателя с более технологичной конструкцией, допускающей большие скорости вращения и работу на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545167
Дата охранного документа: 27.03.2015
Показаны записи 1-10 из 81.
27.01.2013
№216.012.2154

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и электромагнитным механизмам и касается особенностей выполнения бесконтактных магнитных редукторов, которые могут быть использованы в качестве передаточного устройства в механических системах с большим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474033
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.11.2013
№216.012.8384

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, а именно к синхронным электродвигателям с реактивным ротором, и может быть применено в электромеханических системах с большими скоростями вращения, например в компрессоростроении. В предлагаемом синхронном электродвигателе П-образные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499344
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.03.2015
№216.013.2efb

Устройство оценивания параметров и процессов асинхронного электродвигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматизированной идентификации параметров электропривода с асинхронными электродвигателями. Технический результат - расширение области применения. Устройство содержит трехфазный асинхронный электродвигатель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543495
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.03.2015
№216.013.3431

Шаговый электродвигатель

Изобретение относится к электрическим машинам, а конкретно к шаговым электродвигателям с дискретным вращением, и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках, например в системах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544836
Дата охранного документа: 20.03.2015
27.03.2015
№216.013.3572

Магнитный редуктор

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках. Технический результат - уменьшение массы и потерь в стали магнитного редуктора, вибрации. Магнитный редуктор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545166
Дата охранного документа: 27.03.2015
27.03.2015
№216.013.3573

Синхронный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве исполнительного двигателя с большим вращающим моментом. Технический результат - создание синхронного электродвигателя с более технологичной конструкцией, допускающей большие скорости вращения и работу на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545167
Дата охранного документа: 27.03.2015
20.11.2015
№216.013.91a4

Электромагнитная муфта

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным муфтам сцепления, и может быть использовано для дистанционного автоматического сцепления валов. Технический результат заключается в повышении КПД и в обеспечении возможности сцепления валов при их разных скоростях вращения, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568900
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.08.2016
№216.015.4d30

Резцовая головка для удаления внутреннего грата в электросварных трубах

Изобретение относится к области производства труб и может быть использовано для снятия внутреннего грата при изготовлении электросварных труб. Резцовая головка содержит корпус 1 с жестко закрепленными в нем передним и задним опорными роликами 4 и 5, резцедержатель 2 с резцом 3, рычаг 6 с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595163
Дата охранного документа: 20.08.2016
27.08.2016
№216.015.4e1f

Камера сгорания газотурбинного двигателя с регулируемым распределением воздуха

Камера сгорания газотурбинного двигателя с регулируемым распределением воздуха содержит корпус, размещенную в ней жаровую трубу с форсунками и завихрителем с входным коническим участком, состоящую из двух телескопически соединенных между собой передней и задней частей. Каждая из частей жаровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595287
Дата охранного документа: 27.08.2016
27.08.2016
№216.015.4e73

Способ переноса изображений с трансферной пленки на металлоизделия объемной конструкции электротермовакуумной обработкой

Изобретение относится к области технологии нанесения полимерных порошковых красок и композиций на их основе в электростатическом поле и предназначено для получения высокопрочных изображений на металлических изделиях при изготовлении цветных надписей, информационно-указательных знаков, рисунков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595537
Дата охранного документа: 27.08.2016
+ добавить свой РИД