ПИТАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ СО СТОРОНЫ ВЫХОДА МОСТОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ПОВЕРНУТЫМИ ПО ФАЗЕ НАПРЯЖЕНИЯМИ ВТОРИЧНЫХ ОБМОТОК, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, ОДНОГО ТРАНСФОРМАТОРА Российский патент 2012 года по МПК H02M1/14 H02M7/08 

Изобретение относится к выработке постоянного напряжения из переменного напряжения с параллельно включенными диодными мостами, которые питаются через, по меньшей мере, один трансформатор, первичные обмотки которого включены последовательно.

Подобное устройство известно из DE-OS 1438613.

Является обычным предусматривать для выпрямления один или более диодных мостов с, соответственно, шестью диодным ветвями. Каждый из этих так называемых шестиимпульсных диодных мостов подключен к трехфазной системе обмоток трансформатора. Каждая диодная ветвь диодного моста может состоять из диода или из нескольких параллельно включенных диодов. Ввиду необходимой мощности, часто применяются два диодных моста, которые параллельно подают питание в сеть постоянного напряжения.

Трехфазное переменное напряжение общедоступной сети, которая является сетью переменного тока, как правило, является не идеально синусоидальным. Согласно общеизвестным правилам электротехники, в сетях переменного тока наряду с основным колебанием проявляются допустимые верхние гармоники, которые создают помехи выпрямителю и вырабатываемому постоянному напряжению. В зависимости от амплитуды и фазового положения этих верхних гармоник, может иметь место то, что диодные мосты оказываются нагруженными в значительной степени различным образом.

Чтобы не перегружать установки или компоненты такими неравными нагрузками, уже было предложено рассчитывать установки на повышенные токи за счет того, что, например, число параллельно включенных диодов на диодную ветвь увеличивается. Такое устройство для выпрямления является габаритным и требует высоких затрат.

Также другие варианты устройств для выработки постоянного напряжения из переменного напряжения, которые предусматривают использование управляемых выпрямителей, последовательное включение диодных мостов или использование фильтров высших гармоник, являются технически затратными и поэтому дорогостоящими.

В основе изобретения лежит задача предложить устройство для снабжения электрических железных дорог постоянного тока постоянным напряжением, вырабатываемым из переменного напряжения, которое при высших гармониках питающего переменного напряжения при оптимальном использовании всех используемых компонентов выдает в максимальной степени хорошо сглаженное постоянное напряжение, не требуя увеличенных дорогостоящих диодных мостов, а также дополнительных затратных электронных компонентов.

Эта задача в соответствии с изобретением решается тем, что вторичные напряжения на вторичных обмотках трансформатора имеют различные повороты фазы, при этом трансформатор может иметь две или более первичных обмоток, которые включены последовательно.

Только за счет того, что вторичные напряжения на вторичных обмотках трансформатора имеют различные повороты фазы, в связи с тем, что первичные обмотки трансформатора включены последовательно, достигается преимущество, заключающееся в том, что высшие гармоники переменного напряжения почти не вызывают никого неравномерного распределения тока на подключенных выпрямительных мостах. Получают по возможности максимально сглаженное постоянное напряжение. Одинаковое распределение токов выпрямителей достигается без использования дорогостоящих дополнительных компонентов, таких как управляемые выпрямители или фильтры высших гармоник. В частности, диоды или диодные мосты не требуется рассчитывать с запасом. Полученное таким способом постоянное напряжение предпочтительным образом особенно подходит для снабжения электрических железных дорог постоянного тока.

Например, различие поворотов фазы составляет (2n-1)*30. Тем самым предпочтительным образом получают хорошо сглаженное 12-импульсное постоянное напряжение, в частности, в случае двух параллельно включенных выпрямительных мостов и двух систем обмоток трансформатора. Пульсация постоянного напряжения становится 12-импульсной вместе 6-импульсной, что обеспечивается применением только одного диодного моста. 12-импульсное постоянное напряжение имеет заметно более низкое содержание высших гармоник, чем 6-импульсное постоянное напряжение.

Например, различные повороты фазы обуславливаются тем, что одна вторичная обмотка включена по схеме треугольника, а другая вторичная обмотка - по схеме звезды. Предпочтительно, желательные различные повороты фазы также достигаются простыми средствами.

В особенности достигается преимущество, состоящее в том, что с помощью простой схемы, особенно в слабых общедоступных сетях с высоким содержанием высших гармоник, устраняются помеховые воздействия на постоянное напряжение и неравномерная загрузка компонентов. Простыми средствами предоставляется в распоряжение хорошо сглаженное постоянное напряжение для снабжения электрических железных дорог постоянного тока. Только за счет того, что вторичные напряжения на вторичных обмотках трансформатора имеют различные повороты фазы, обеспечивается то, что, когда первичные обмотки включены последовательно, в значительной степени устраняются негативные воздействия высших гармоник из сети переменного тока, и компоненты нагружаются равномерно.

Форма выполнения устройства для выпрямления более подробно поясняется с помощью чертежей.

Фиг.1 показывает пример трансформаторного устройства согласно изобретению.

Фиг.2 показывает обычный диодный мост, соответственно соединенный с каждой вторичной обмоткой трансформатора.

Фиг.1 схематично показывает последовательно включенные первичные обмотки 1 и 2 трансформатора, на которые к выводам 3 подводится переменное напряжение общедоступной сети. С первичными обмотками 1 и 2 соотнесены железный сердечник 4 и вторичные обмотки 5 и 6 трансформатора. При этом три обмотки первой вторичной обмотки 5 включены по схеме треугольника, а три обмотки второй вторичной обмотки 6 включены по схеме звезды.

К каждой из обеих вторичных обмоток 5 и 6 через выводы 7 подключен показанный на фиг.2 диодный мост 8 через его выводы 9. Диодный мост 8 состоит из трех пар диодов, таким образом из шести диодов 10. На выходе 11 диодного моста 8 приложено тогда желательное постоянное напряжение.

Хорошее сглаживание постоянного напряжения и симметричное распределение тока на обоих подключенных диодных мостах достигается и при существенных высших гармониках в переменном напряжении за счет показанной на фиг.1 схемы соединения треугольником первых вторичных обмоток 5 во взаимосвязи со схемой соединения звездой второй вторичной обмотки 6 трансформатора. Выгодным образом не требуются никакие дополнительные компоненты, как, например, фильтр высших гармоник, чтобы получить хорошо сглаженное напряжение.

Изобретение относится к устройству для выработки постоянного напряжения из переменного напряжения с параллельно включенными диодными мостами, преимущественно, для энергопитания железных дорог. Предложенное устройство снабжено параллельно включенными диодными мостами (8), которые питаются через, по меньшей мере, один трансформатор, причем на вторичных обмотках (5, 6) трансформатора вторичные напряжения имеют разные повороты фазы, при этом трансформатор имеет две последовательно включенные первичные обмотки (1, 2), к которым подводится переменное напряжение общедоступной сети, а к каждой вторичной обмотке (5, 6) трансформатора подключен, соответственно, диодный мост (8), который состоит из трех пар диодов. Различные повороты фаз в устройстве обусловлены тем, что одна вторичная обмотка трансформатора включена по схеме треугольника, а вторая вторичная обмотка включена по схеме звезды. Максимальная степень сглаживания напряжения при простоте и надежности работы устройства является техническим результатом изобретения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для снабжения электрической железной дороги постоянным напряжением, вырабатываемым из переменного напряжения, с параллельно включенными диодными мостами (8), которые питаются через, по меньшей мере, один трансформатор, причем на вторичных обмотках (5, 6) трансформатора вторичные напряжения имеют разные повороты фазы, причем трансформатор имеет две последовательно включенные первичные обмотки (1, 2), и при этом к каждой вторичной обмотке (5, 6) подключен соответственно диодный мост (8), который состоит из трех пар диодов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что различие поворотов фазы составляет (2n-1)·30°.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что различные повороты фазы обусловлены тем, что одна вторичная обмотка (5) включена по схеме треугольника, а вторая вторичная обмотка (6) включена по схеме звезды.