ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использована для питания электротехнического оборудования регулируемым переменным и постоянным напряжением.
Известно "Устройство регулирования мощности в m-фазной сети" (патент РФ №1201987, МПК Н 02 М 5/22, 1985), содержащий блок управления и коммутатор, силовые входы которого подключены к входам устройства, а управляющие входы - к выходам блока управления.
Недостатками этого устройства являются ограничение входным напряжением номинального выходного переменного напряжения, отсутствие гальванической изоляции выходного напряжения от входного, а также невозможность формирования постоянного выходного напряжения.
Известен так же трехфазный тиристорный коммутатор (Л.П.Петров и др. "Асинхронный электропривод с тиристорными коммутаторами". Москва, 1970, Энергия, с.107, рис.53а), содержащий блок управления и коммутатор, силовые входы которого подключены к входам трехфазного тиристорного коммутатора, а управляющие входы - к выходам блока управления. Однако, данный трехфазный тиристорный коммутатор имеет также ограниченное входным напряжением номинальное значение выходного переменного напряжения, в нем отсутствует гальваническая изоляция выходного напряжения от входного и нет возможности формирования постоянного выходного напряжения.
Целью полезной модели является изменение схемы, реализующее увеличение пределов выходного переменного напряжения, гальваническую изоляцию выходного напряжения от входного напряжения и формирование постоянного, регулируемого напряжения.
Это достигается тем, что в преобразователь напряжения, содержащий блок управления и первый коммутатор, силовые входы которого подключены к входам преобразователя напряжения, а управляющие входы - к первым выходам блока управления, введены три коммутатора, трансформаторы по числу фаз, при этом вторые, третьи и четвертые выходы блока управления соединены с управляющими входами, соответственно, второго, третьего и четвертого коммутаторов, силовые входы второго
коммутатора подключены к входам, а силовые выходы третьего и четвертого коммутаторов - к выходам преобразователя напряжения, силовые выходы первого и второго коммутаторов подключены к соответствующим, соединенным в звезду или многоугольник противоположной полярности первичным обмоткам разных трансформаторов, а силовые входы третьего и четвертого коммутаторов подключены к соответствующим, соединенным в звезду или многоугольник противоположной полярности вторичным обмоткам разных трансформаторов.
Также это достигается тем, что преобразователь напряжения содержит три коммутатора, при этом третий коммутатор выполнен на диодах, соединенных по схеме выпрямления напряжения.
Предлагаемой схемой преобразователя напряжения достигается увеличение пределов выходного переменного напряжения, гальваническая изоляция выходного напряжения от входного напряжения и формирование постоянного, регулируемого напряжения.
На Фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя напряжения с переменным выходным напряжением для случая, когда число фаз входного и выходного напряжений равно трем, а обмотки трансформаторов соединены в звезду.
На Фиг.2 представлена функциональная схема преобразователя напряжения с постоянным выходным напряжением для случая, когда число фаз входного и выходного напряжений равно трем, а обмотки трансформаторов соединены в звезду.
Преобразователь напряжения содержит, в случае трехфазного входного и выходного напряжений (фиг.1), блок управления 1 и первый коммутатор 2, силовые входы которого подключены к входам преобразователя напряжения, а управляющие входы - к первым выходам блока управления 1, а также три коммутатора 2, трансформаторы 3, 4, 5 по числу фаз, при этом вторые, третьи и четвертые выходы блока управления 1 соединены с управляющими входами, соответственно, второго, третьего и четвертого коммутаторов 2, силовые входы второго коммутатора 2 подключены к входам, а силовые выходы третьего и четвертого коммутаторов 2 - к выходам преобразователя напряжения, силовые выходы первого и второго коммутаторов 2 подключены к соответствующим, соединенным в звезду противоположной полярности первичным обмоткам разных трансформаторов 3, 4, 5, а силовые входы третьего и четвертого коммутаторов 2 подключены к соответствующим, соединенным в звезду противоположной полярности вторичным обмоткам разных трансформаторов 3, 4, 5.
Коммутаторы 2 могут быть выполнены, например, на однонаправленных, полностью управляемых ключах 6 в количестве, равном числу фаз коммутируемого напряжения, с параллельно соединенными в обратном направлении диодами 7 и однонаправленно включенных между соответствующими входами и выходами коммутатора 2.
Преобразователь напряжения работает следующим образом.
В исходном положении ключи 6 коммутаторов 2 закрыты и исключают протекание тока через коммутаторы 2 и первичные обмотки трансформаторов 3, 4, 5. При выдаче блоком управления 1 управляющих сигналов первый и второй коммутаторы 2 по очереди подключают входное переменное трехфазное напряжение к соответствующим первичным обмоткам трансформаторов 3, 4, 5, при этом на вторичных обмотках трансформаторов 3, 4, 5 формируются переменные напряжения повышенной частоты. Третий и четвертый коммутаторы 2 в той же очередности подключают соответствующие вторичные обмотки трансформаторов 3, 4, 5 к выходам преобразователя напряжения, в результате чего на них формируется трехфазное, переменное, гальванически изолированное напряжение, номинальное значение которого определяется коэффициентом трансформации трансформаторов 3, 4, 5. Сдвиг по фазе переключении третьего и четвертого коммутаторов 2 по отношению к первому и второму коммутатору 2 обеспечивает регулирование величины выходного переменного напряжения преобразователя напряжения.
Преобразователь напряжения, приведенный на фиг.2, основан на схемном решении фиг.1 и содержит три коммутатора 2, при этом третий коммутатор 2 выполнен на диодах 7, соединенных по схеме выпрямления напряжения. Отличие в работе состоит в том, что третий коммутатор 2 осуществляет выпрямление переменных напряжений повышенной частоты вторичных обмоток трансформаторов 5, 6, 7 и выдает постоянное напряжение на выход преобразователя напряжения. Регулирование величины постоянного напряжения обеспечивается блоком управления 1, например, путем широтно-импульсной модуляции открытого состояния первого и второго коммутаторов 2.
Увеличение пределов выходного переменного напряжения, наличие гальванической изоляции выходного напряжения от входного, а также формирование постоянного, регулируемого напряжения позволит расширить область применения преобразователя напряжения, улучшить массогабаритные характеристики, снизить материалоемкость, повысить надежность и ресурс работы электрооборудования. Например, данный преобразователь напряжения может служить в качестве основы преобразовательного агрегата, заменяющего громоздкий трансформатор на 50 Гц,
малогабаритного источника постоянного, регулируемого напряжения, сварочного устройства, источника питания синхронного и асинхронного двигателей с регулируемым напряжением, отличающимся по величине от сетевого, устройства плавного пуска двигателя.