Электропреобразовательное устройство

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Горностай Александр Владимирович(72) Авторы Горностай Александр ВладимировичРолик Юрий АнатольевичГончар Анатолий Андреевич(73) Патентообладатель Горностай Александр Владимирович(57) Электропреобразовательное устройство, содержащее выпрямительный мост на управляемых ключевых элементах и трансформатор со вторичной обмоткой, разделенной насекций, концы которых через ключевые элементы моста имеют возможность подсоединения к приемнику электрической энергии, отличающееся тем, что секции вторичной обмотки трансформатора выполнены двух видов, число витков которых относится как 12, при этом одна из двух маловитковых секций имеетдополнительных отводов на выпрямительный мост.(56) 1. Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. - М. Транспорт, 1980. - С. 104-105. 2. Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. - М. Транспорт, 1980. - С. 124-126. Полезная модель относится к преобразовательной технике, а точнее к регулируемым преобразователям электрической энергии, и может быть использована в ветроэлектроустановках или, например, в железнодорожном транспорте для регулирования напряжения на приемниках электрической энергии. 83902012.06.30 Известно электропреобразовательное устройство, содержащее трансформатор, секции вторичной обмотки которого могут быть включены в цепь нагрузки через ключевые элементы 1. Недостатками такого преобразовательного устройства являются низкая надежность,большие потери энергии при коммутации секций трансформатора. Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту является электропреобразовательное устройство, содержащее выпрямительный мост на управляемых ключевых элементах и трансформатор с вторичной обмоткой, разделенной насекций, концы которых через ключевые элементы моста имеют возможность подсоединения к приемнику электрической энергии 2 - прототип. Недостатками такого устройства являются большое количество ключей, необходимое для достижения широкого диапазона регулирования, или малая дискретность и, следовательно, точность изменения выходного напряжения. Задача, которую решает данная полезная модель, заключается в повышении точности регулирования и надежности устройства путем уменьшения количества ключевых элементов. Это достигается тем, что в электропреобразовательном устройстве, содержащем выпрямительный мост на управляемых ключевых элементах и трансформатор с вторичной обмоткой, разделенной насекций, концы которых через ключевые элементы моста имеют возможность подсоединения к приемнику электрической энергии, согласно полезной модели, секции вторичной обмотки трансформатора выполнены двух видов, число витков которых относится как 12, при этом одна из двух маловитковых секций имеетдополнительных отводов на выпрямительный мост. Полезная модель поясняется электрической схемой, изображенной на фигуре. Электропреобразовательное устройство (фигура) содержит мост 1 на ключевых элементах 2-27, трансформатор 28 с первичной 29 и вторичной 30 обмотками. Вторичная обмотка 30 трансформатора 28 разделена насекций 31-34. Здесь в качестве примера показан трансформатор с числом секций 4. Две секции 31 и 32 маловитковые, остальные 33, 34 и т.д. многовитковые. Отношение чисел витков маловитковой и многовитковой секций равно 12. Секции 31, 32, 33, 34 соединены между собой ключами 35-39. На фигуре для наглядности ключи 35-39 показаны неуправляемыми, хотя в реальном устройстве в качестве этих ключей могут быть использованы ключевые полупроводниковые приборы. Одна из двух маловитковых секций, например, 31 дополнительно имеетотводов, которые подсоединены к выпрямительному мосту 1. В нашем случае 3,хотя в реальных условиях их может быть больше. Однако нецелесообразно увеличиватьболее 10. Для повышения точности регулирования напряжения в нагрузке и снижения числа ключей лучше увеличивать число секций . Электропреобразовательное устройство работает следующим образом. Допустим, что первичная обмотка трансформатора 29 подсоединена к выходу ветрогенератора с возбуждением от постоянных магнитов, а в качестве нагрузки 40 используются приемники электрической энергии ветроэлектроустановки. Для того чтобы установить необходимое выходное напряжение (независимо от входного), необходимо при выключенных ключах 35-39 скоммутировать ключи 8, 9 и 10, 11. При этом будет сформировано минимально возможное напряжение в нагрузке. Цепь тока в первый полупериод будет следующей начало секции 31 - ключ 9 - нагрузка 40 - ключ 10 - первый отвод секции 31. На втором, обратном по знаку, полупериоде цепь будет следующей первый отвод секции 31 - ключ 11 - нагрузка 40 - ключ 8 - начало секции 31. Включением ключа на тиристорах 12, 13 напряжение автоматически увеличивается вдвое, тиристоры 10, 11 после снятия с них сигнала управления обратным напряжением будут закрыты. Включением тиристоров 14, 15, а затем 16, 17 напряжение на приемнике 40 увеличится в три и затем в четыре раза по сравнению с минимальным (величиной дискретности). 2 83902012.06.30 Если теперь подать сигнал на включение тиристоров 20, 21, то параллельно секции 31 будет подключена секция 32 с таким же напряжением, как и у секции 31. Если теперь снять входной сигнал с тиристоров 16, 17, то напряжение в нагрузке будет формироваться только секцией 32. Теперь после включения ключа 37 можно будет наращивать напряжение ступенями дискретности путем последовательного подключения к секции 32 отводов секции 31 (подачей сигналов на входы тиристоров 14, 15, затем 12, 13, далее 10, 11, наконец 8, 9). Напряжение в нагрузке постепенно удвоится по сравнению с напряжением секции 32 за счет последовательного включения секций 31 и 32. Таким же удвоенным по сравнению с секцией 31 будет напряжение на секции 34. Включением ключей 4, 5 секция 34 будет включена параллельно последовательно включенным секциям 31, 32. Теперь необходимо выключить ключи 10, 11 12, 13 14, 15 16, 17 и включить ключи 36 и 38, а затем наращивать напряжение мелкими ступенями последовательным включением ключей 10, 11 12, 13 14, 15 16, 17. Напряжение плавно увеличивается до утроенного по сравнению с секцией 31. Далее включением ключей 24, 25 параллельно подключаются последовательно включенные секции 32, 33 и подобными манипуляциями к их напряжению добавляется мелкими ступенями напряжение секции 31. Общее напряжение плавно увеличивается до учетверенного по сравнению с напряжением секции 31. Плавное снижение напряжения осуществляется в обратном порядке. Ключи 2, 3 6, 7 18, 19 26, 27 для упрощения могут быть выполнены неуправляемыми, т.е. на диодах. Подача сигналов на ключи, если в качестве нагрузки используется тяговый двигатель электропоезда, может быть осуществлена с помощью контроллера машиниста. В этом случае необходимо будет предусмотреть возможность реостатного шунтирования тяговых двигателей с помощью дополнительных ключей при торможении. Если предлагаемое устройство используется для регулирования выходного напряжения ветроэлектроустановки, то необходимо предусмотреть микропроцессорное управление ключами по заранее разработанной программе, используя для управления датчик скорости ветра и частоты вращения ротора генератора с возбуждением от постоянных магнитов. Таким образом, наличие во вторичной обмотке трансформатора электропреобразовательного устройства секций двух видов и деление одной из секций на более мелкие подсекции позволяет при большом диапазоне регулирования осуществлять его достаточно точно и с использованием меньшего числа управляемых ключевых элементов, что повышает надежность устройства в целом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3