Claims (2)
D ют к этим уровн м и на нагрузке формируетс трехступенчатое напр жение 2. Однако этот автономный источник питани имеет ограниченные функциоtiaJibHHe возможности, заключающиес в невозможности подключени к нему трехфазной нагрузки, соединенной rpe угольником или звездой без нулевого провода. Кроме того, из-за расщеплени питающих шин коммутатора реактивна мощность потребител в таком источнике не может передаватьс в другие фазы, потребл ющие в это врем энергию, а полностью возвращаетс в конденсаторы сглаживающих фильтров. Дл этой цели они должны иметь большую емкость, и следователь но, большой вес и габариты, особенно при низких коэффициентах мощности на грузки и низких частотах выходного напр жени . В выходном напр жении источника содержитс значительный процент высших гармоник. Кроме основ ной в нем присутствуют гармоники с пор дковЕлми номерами h 11, 13,...2 25,...35,37, а коэффициент гармоник К 15,2%. Данный источник имеет большой вес и габариты, обусловленны тем, что выпр мители собраны по нуле вой схеме, и следовательно, выпр мленные напр жени имеют значительные пульсации, дл сглаживани которых требуютс большие фильтры. Значитель ное содержание в выходном напр жении источника высших гармоник требует ус тановки выходных фильтров, что также увеличивает вес и габариты устройства . Кроме того, большое число полупроводниковых приборов также отрицательно сказываетс на весе и габаритах источника. Цель изобретени - улучшение массо-габаритных показателей и качества выходного напр жени . Поставленна цель достигаетс тем что в автономной системе электроснаб жени , содержащей электромашинный генератор переменного тока и статический преобразователь частоты в виде выпр мительных мостов, входами подключенных к обмоткам электромашин ного генератора, и мостовых вентильннх коммутаторов, шинами питани св занных с выходами выпр мительных мос тов через сглаживающие фильтры, одна шина питани одного из двух мосто вых коммутаторов соединена с одноименными по пол рности выходными выводами двух выпр мительных мостов че рез введенные пары встречно-параллел но включенных вентилей, причем один из них в каждой паре выполнен неуправл емым , а друга шина питани этого же мостового коммутатора через фильтр подключена к точке объединени других одноименных по пол рности выводов тех же двух выпр мительных мостов. На фиг. 1 представлена схема предлагаемой системы электроснабжени ; на фиг. 2 - временные диаграммы импульсов управлени вентил ми; йа фиг. 3 - формы фазного и линейного напр жений на нагрузке; йа фиг. 4 - эквивалентные схемы автономной системы электроснабжени дл трех интервалов времени. Обмотки электромашинного генератора 1 соединены с выпр мител ми 2 4 , имеющими сглаживающие индуктивноемкостные фильтры 5. Выходы фильтров соединены с шинами посто нного тока двух трехфазных мостов, выполненных на тиристорах 6-23 и диодах 24-29, причем один мост соединен с фильтрами непосредственно, а второй - через две пары встречно-параллельно включенных вентилей 30-33. Устройство работает следующим образом , Упра1вление тиристорами осуществл етс импульсами напр жени (фиг. 2). Причем импульсы, соответствующие графику б , подаютс на тиристор 6, графику 7 - на тиристор 7 и т.д. Дл получени выходного напр жени , близкого к синусоидальному, амплитуды его ступеней выбираютс из услови исключени гармоник, близких к основной, т.е. измен ющимис по синусоидальному закону. Автономный источник позвол ет формировать на четверти периода четырехступенчатое с нулевой полкой линейное напр жение или п тиступенчатое фазное, если нагрузка соединена звездой (фиг, 3). Выходные напр жени выпр мителей 2-4, равные амплитудам третьей (U-,,), второй (Ug) И первой (и) ступеней линейного напр жени , определ ютс соответственно по выражени м и U sin60°, Ug U sin40°, U-t Uy sin20° , где Uyy, - амплитуда аппроксимирующей синусоиды, проход щей через середины горизонтальных участков ступеней. Четвертые ступени линейных напр жений , равные U4 U sinSO , формируютс путем суммировани напр жений выпр мителей 3 и 4, т.е. и. Uj- U-fДействительно , U2. Uy( s i vsin20°) U sin80° U4 . .Рассмотрим работу схемы на активно-индуктивную нагрузку. Полупериод выходного напр жени можно разбить на дев ть равных интервалов. На первом интервале подаютс импульсы на включение тиристоров 9, 10, IS, 23 и 31. При этом с помощью тиристоров 9 и 18 и диода 24 источники U и U соедин ютс последовательно и к их общей точке подключаетс зажим фазы А. Тиристоры 23 и 31 и диоды 29 и 30 подключают зажим фазы В к шине (-U2.) , а тиристор 10 подключает за .жим фазы С к шине +U . Эквивалентна схема дл первого интервала представлена на фиг. 4а. В результате формируютс втора положительна , четверта отрицательна и перва поло ительна ступени линейных напр же11КЙ Од, Ug(-и и( перва положигельна , четверта отрицательна и треть положительна ступени фазн напр жений Уд, Уц и U(«. На втором интервале подаютс импульсы , на- включение тиристоров 18, 22, 23 и 32. С помощью тиристоров 1 и 22 и диода 24 зажимы фаз А и С со един ютс между собой и подключаютс к шине,а с помощью тиристоров 23 и и диодов 29 и 33 зажим фазыВ подключаетс к шине (-Uj). Эквивалентн схема дл второго ин-тервала предста лена на фиг. 46. В результате форми руютс треть положительна , треть отрицательна и нулева ступени линейных напр жений Удц, Ug(-и U(. втора положительна , п та отрицательна и втора положительна ступ ни фазных напр жений Уд, Ug и и. На третьем интервале подаютс им пульсы на включение тиристоров б, 7, 12, 13, 22 и 23. С помощью тирис торов 7, 13 и 22 источники U и U соедин ютс последовательно и к их общей точке подключают зажим фазы С Тиристоры 6 и 12 подключают зажим, ф зы А к шине + и, а тиристор 23 и ди од 30 - зажим фазы В к шине - U. Эк вивалентна схема дл третьего инТервала представлена на фиг. 4в. В результате формируютс четверта по ложительна , втора и перва отрицательные ступени линейных напр жеНИИ или треть положительна , четверта отрицательна и перва положительна ступени фазных напр жений Уд, УВ и U(;. При любом коэффициенте мощности ток фазы С на первом и втором интервалах имеет положительное значение , а ток фазы В на третьем интервале всегда имеет отрицательное значение, поэтому на этих интервалах указанные фазы имеют одностороннюю проводимость (фиг. 4). На следующих интервалах процессы в системе происходит аналогично описанному в соответствии с диаграммой импульсов управлени тиристорами (фиг. 2). В результате работы системы электроснабжени на нагрузке формируетс п тиступенчатое напр жение, форма которого представлена на фиг. 3. Стабилизаци или регулирование выходного напр жени устройства может осуществл тьс изменением тока возбуждени генератора. Подключение любой ветви схемы с помощью встречно включенных вентилей обеспечивает возможность прохождени тока в двух направлени х и посто нство потенциалов фаз в течение каждого интервала. Это обуславливает работоспособность схемы при любом коэффициенте мощности нагрузкк с неизменной формой кривой выходрого напр жени . Дл предотвращени закоротки между одноименными шинами источников +U2 и +У ; -Уа. и при работе схемы в качестве вентилей обратного тока первого моста использованы тиристоры 7-12. Предлагаема автономна система электроснабжени имеет лучшую форму кривой выходного напр жени при одинаковом количестве выпр мительных мостов . В выходном напр жении, кроме первой, содержатс гармоники с пор дковыми номерами и 17, 19,..., 35, 37 ,...53,55,... (т.е. более высокого пор дка, чем в напр жении известной системы при одинаковых амплитудах гармоник, а коэффициент гармоник К 10,1% Кроме того, она имеет меньший вес и габариты за счет меньшего веса сглаживаклцих фильтров и числа полупроводниковых приборов преобразовател . В предлагаемой систете имеетс три сглаживающих UC-фильтра (вместо шести в известной системе), содержащих два дроссел и три батареи конденсаторов, причем вес каждого фильтра меньше веса двух фильтров известной системы, подключенных к одному выпр мительному мосту. Это обусловлено тем, что в предлагаемом устройстве на сглаживающие фильтры подаетс напр жение с меньшими пульсаци ми , так как выпр мители собраны по мостовой схеме, а не по нулевой, как в известной системе. Пульсации токов, потребл емых от сглаживающих фильтров , в предлагаемом устройстве меньше из-за более равномерной их загрузки в.течение периода, что также приводит к уменьшению веса и габаритов фильтров. Часть реактивной мощности нагрузки может передаватьс из фазы в фазу, мину конденсаторы сглаживающих фильтров, что благопри тно сказываетс на их весе и габаритах. В известной схеме вс реактивна мощность нагрузки возвращаетс в конденсаторы сглаживающих фильтров, так как кажда ступень напр жени формируетс от отдельной шины преобразовател . Дл этой цели емкость указанных конденсаторов должна быть увеличена . Расчеты показывают, что при одинаковой установленной мощности конденсаторов установленна мощность дросселей в предлагаемой схеме в 9,2 раза меньше, чем в известной схеме. Кроме того, предлагаема система имеет меньшие габариты за счет меньшего числа вентилей коммутатора (28 вместо 36). Она проще, так как содержит 20 управл емых вентилей вместо 30 и имёет более широкие функциональные возможности, так как позвол ет подключить трехфазную нагрузку, соеди 1енную треугольником или звездой без Нулевого провода. Формула изобретени Автономна система электроснабжени / содержаща электромашиннЪай генератор переменного тока и статический преобразователь частоты в виде выпр мительных мостов,, входами подключенных к обмоткам электромашинного генератора, и мостовых вентильных коммутаторов, шинами питани св занных с выходами выпр мительных мостов через сглаживающие фильтры, о т л ич ающа с тем, что, с целью улучшени массо-габаритных показателе и качества выходного напр жени , одна шина питани одного из двух мостовых коммутаторов соедина с одноименными по пол рности выходнЕлми выводами двух выпр мительных мостов через введенные пары встречно-параллельно включенных вентилей, причем один из них в каждой паре .выполнен неуправл емым, а друга шина питани этого же мостового коммутатора через фильтр подключена к точке объединени других одноименных по пол рности выводов тех же двух выпр мительных мостов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 575746, кл. Н 02 М 5/27, 16.06.72. Three levels of voltage are generated at these levels and the load is generated. However, this self-contained power source has limited functionality JibHHe that it is impossible to connect to it a three-phase load connected by an rpe square or a star without a neutral wire. In addition, due to the splitting of the supply busbars of the switch, the reactive power of the consumer in such a source cannot be transferred to other phases, which consume energy at that time, and is fully returned to the smoothing filter capacitors. For this purpose, they must have a large capacity and, consequently, a large weight and size, especially at low power factors for loads and low frequencies of the output voltage. The source output voltage contains a significant percentage of higher harmonics. In addition to the main one, it contains harmonics with the order of the numbers H 11, 13, ... 2 25, ... 35,37, and the harmonic coefficient is K 15.2%. This source has a large weight and size, due to the fact that the rectifiers are assembled according to the zero scheme, and therefore, the rectified voltages have significant pulsations, which require large filters to smooth out. The significant content of the source of higher harmonics in the output voltage requires the installation of output filters, which also increases the weight and dimensions of the device. In addition, a large number of semiconductor devices also adversely affect the weight and size of the source. The purpose of the invention is to improve the mass-dimensional parameters and the quality of the output voltage. The goal is achieved by the fact that in an autonomous power supply system containing an electric alternator and a static frequency converter in the form of rectifying bridges, inputs connected to the windings of the electric generator, and bridge valve commutators, the power supply buses connected to the outputs of the rectifier motors through smoothing filters, one power bus of one of the two bridge switches is connected to the polarity of the same name of the output terminals of two rectifying bridges over a pair of input-to-parallel but oppositely included valves, one of which in each pair is configured uncontrolled and the other power rail of the same bridge switch through the filter is connected to the point of combining the other of like polarity terminals of those same two rectifying bridges. FIG. 1 is a diagram of the proposed power supply system; in fig. 2 - timing charts of valve control pulses; ya fig. 3 - forms of phase and linear voltages on the load; ya fig. 4 is an equivalent circuit of an autonomous power supply system for three time intervals. The windings of the electric machine generator 1 are connected to rectifiers 2 4 having smoothing inductive-capacitive filters 5. The outputs of the filters are connected to the DC buses of two three-phase bridges made on thyristors 6-23 and diodes 24-29, and one bridge is connected to the filters directly, and the second - through two pairs of anti-parallel-connected valves 30-33. The device operates as follows. The thyristors are controlled by voltage pulses (Fig. 2). Moreover, the pulses corresponding to the graph b are applied to the thyristor 6, graphics 7 to the thyristor 7, and so on. To obtain an output voltage close to sinusoidal, the amplitudes of its steps are chosen from the condition of excluding harmonics that are close to the fundamental, i.e. varying sinusoidally. An autonomous source allows forming a four-stage with a zero shelf linear voltage or a five-step phase voltage for a quarter period if the load is connected by a star (Fig. 3). The output voltages of the rectifiers 2-4, equal to the amplitudes of the third (U-,), second (Ug), and first (and) linear voltage stages, are determined respectively by the expressions U sin60 °, Ug U sin40 °, Ut Uy sin20 °, where Uyy, is the amplitude of the approximating sinusoid passing through the midpoints of the horizontal portions of the steps. The fourth stages of linear voltages, equal to U4 U sinSO, are formed by summing the voltages of the rectifiers 3 and 4, i.e. and. Uj- U-fReally, U2. Uy (s i vsin20 °) U sin80 ° U4. . Consider the operation of the circuit on the active-inductive load. The half-period of the output voltage can be divided into nine equal intervals. In the first interval, pulses are applied to turn on the thyristors 9, 10, IS, 23 and 31. At the same time, using thyristors 9 and 18 and diode 24, sources U and U are connected in series and the terminal A is connected to their common point. Thyristors 23 and 31 and diodes 29 and 30 connect the phase B terminal to the bus (-U2.), and the thyristor 10 connects the phase C to the + U bus. The equivalent circuit for the first interval is shown in FIG. 4a. As a result, the second positive, fourth negative and first positive linear voltage levels of ODK, Ug (-and and (first positive, fourth negative and third positive voltage level of Ud, Uts and U (") are generated. turn on thyristors 18, 22, 23 and 32. Using thyristors 1 and 22 and diode 24, the terminals of phases A and C are interconnected and connected to the bus, and with the help of thyristors 23 and diodes 29 and 33, the phase B clamp is connected bus (-Uj). The equivalent circuit for the second interval is represented by Fig. 46. As a result, one-third is positive, one-third is negative and zero is the linear voltage level Udc, Ug (-and U (. the second is positive, nth is negative and the second is positive voltage stage Ud, Ug and i. At the third In the interval, pulses are applied to turn on the thyristors b, 7, 12, 13, 22 and 23. Using thyristors 7, 13 and 22, the sources U and U are connected in series and the terminal C is connected to their common point. The thyristors 6 and 12 connect the terminal , phases A to bus + and, and thyristor 23 and diode 30 - terminal of phase B to bus - U. Equivalent circuit for the third This interval is shown in FIG. 4c. As a result, a fourth is formed positive, the second and first negative levels of linear voltages are in the third or one third positive, the fourth is negative and the first positive stages of phase voltages are Ud, SW and U (;. For any power factor, the current phase C in the first and second intervals has a positive value, and the current of phase B in the third interval always has a negative value, therefore these phases have one-sided conductivity at these intervals (Fig. 4). At the next intervals, the system produces an analog described in accordance with the thyristor control pulse diagram (Fig. 2). As a result of the power supply system, a five-step voltage is generated on the load, the shape of which is shown in Fig. 3. Stabilization or regulation of the output voltage of the device Connecting any branch of the circuit with the help of counter-connected valves ensures that current flows in two directions and the potential of the phase potentials during each Ala. This causes the circuit to work at any power factor of the load with a constant output voltage curve. To prevent short circuits between like tires of sources + U2 and + U; -Ua. and when the circuit operates, thyristors 7-12 are used as reverse current gate valves. The proposed autonomous power supply system has the best output voltage curve with the same number of rectifying bridges. In the output voltage, besides the first one, harmonics with sequence numbers are contained, and 17, 19, ..., 35, 37, ... 53.55, ... (i.e., higher order than in known harmonics with the same amplitude of harmonics, and harmonic coefficient K of 10.1%. In addition, it has less weight and dimensions due to less weight of smoothing filters and the number of converter semiconductor devices. In the proposed system there are three smoothing UC filters (instead of six known system) containing two drossel and three capacitor banks, with the weight of each fi It is less than the weight of two filters of a known system connected to one rectifier bridge. This is due to the fact that in the proposed device voltage is applied to the smoothing filters with less pulsations, since the rectifiers are assembled according to the bridge circuit and not zero. The ripple of currents consumed from the smoothing filters is less in the proposed device due to their more uniform loading during the period, which also leads to a decrease in the weight and dimensions of the filters. Part of the reactive power of the load can be transferred from phase to phase, mine capacitors of smoothing filters, which is beneficial for their weight and size. In the known scheme, the entire reactive power of the load is returned to the capacitors of the smoothing filters, since each voltage level is generated from a separate converter bus. For this purpose, the capacity of these capacitors should be increased. Calculations show that with the same installed capacity of capacitors, the installed capacity of the chokes in the proposed scheme is 9.2 times less than in the known scheme. In addition, the proposed system has smaller dimensions due to the smaller number of switch gates (28 instead of 36). It is simpler because it contains 20 controlled valves instead of 30 and has more functionality because it allows you to connect a three-phase load connected by a triangle or a star without the Zero wire. Claims Autonomous power supply system / containing electric machine alternator and static frequency converter in the form of rectifying bridges, inputs connected to the windings of the electric machine generator, and bridge valve switches, power supply buses connected to the outputs of rectifying bridges through smoothing filters, IC with the fact that, in order to improve the mass-dimension indicator and the quality of the output voltage, one power bus of one of the two bridge switches the output terminals of two rectifying bridges through the same pair of opposite-parallel-connected valves, one of which in each pair is uncontrolled, and the other power supply bus of the same bridge switch is connected to the point of unification of the others of the same polarity findings of the same two rectification bridges. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 575746, cl. H 02 M 5/27, 16.06.72.
2.Авторское свидетельство СССР № 414693, кл. Н 02 М 5/48, 18.02.71.2. USSR author's certificate number 414693, cl. H 02 M 5/48, 18.02.71.
S ISA S ISA
rrrr
I I II I I
tt
II
t t
I I У tI I y t
ii
I i I iI i i i
I I II I I
UA5 UA5
l.l.
иг.Зig.Z
У 2S2S
3S 253S 25