Трехфазный преобразователь переменного тока в постоянный Советский патент 1983 года по МПК H02M7/12 

(5) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ

1

Изобретение относится к электро- технике, в частности к технике высоких напряжений, и может использоваться для преобразования переменного тока в постоянный от трехфаз ного источника переменного тока с разделенными выходными фазными обмотками.

Известен трехфазный преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий три индуктивные цепочки, каждая из которых выполнена из двух линейных дросселей и двух тиристоров, и нагрузку. Первые три тиристора катодами подсоединены к одним соответствующим выводам индуктивных цепочек, а вторые три тиристора анот дами подсоединены к другим соответствующим выводам индуктивных цепо,чек. Нагрузка подключена к анодам первых трех тиристоров и катодам вторых трех тиристоров. Преобразователь питается от трехфазного источника переменного тока, выходные клеммы которого подключены к соответствующим точкам соединения линейных дросселей индуктивных цепочек Cl .

Однако данный преобразователь имеет завышенное количество тиристоров, что усложняет схему управления тиристорами, приводит к завышению массы и габаритов как силовой части преобразователя, так и его блочка управления тиристорами.

Наиболее близок к предлагаемому

10 преобразователь переменного тока в постоянный,содержащий трехфазный источник переменного тока с .тремя отдельными выходьмми фазными обмотка ми, три линейных дросселя, каждая обмотка которого отводом от части витков разделена на первую и вторую секции, три резонансных конденсатора, . включенных между выводами первых

20 секций обмоток линейных дросселей и соответствующими фазны и обмотками трехфазного источника переменного тока, свободные выводы фазных обМОТОК которых подключены к соответствующим отводам от части витков обмоток линейных дросселей, два вольто добавочных конденсатора, один из которых включен между выводами первых секций обмоток третьего и второго линейных дросселей, два полупроводниковых элемента, например диоды, один из которых своим катодом подклю чен к выводу второй секции обмоток второго линейного дросселя, а анодом - к выводу второй секции обмотки третьего линейного дросселя, а также блок контроля напряжения и управлени при этом на частоте источника переме ного тока индуктивные сопротивления первых секций обмоток линейных дросселей по абсолютному значению равны емкостным сопротивлениям соответствующих резонансных конденсаторов, образующих совместно с фазными обмотками источника три независимых . замкнутых последовательных индуктивно-емкостных резонансных контура, диоды и конденсаторы образуют диодно-конденсаторный выпрямитель с тремя входными диагоналями, в которые включены три обмотки линейных дрос селей, а нагрузка подключена параллельно цепочке из соединенных последовательно конденсаторов выпрямителя J Регулирование величины напряжения на нагрузке осуществляется двумя тиристорами, что приводит к услож нению схемы управления, увеличению потерь электрической энергии на управление, а следовательно, к уменьшению КПД управления. Преобразователь имеет недостаточно широкий диапазон регулирования напряжения на нагрузке, максимальное значение кото рого равно .-УЗ К( К - коэффициент трансформации обмотки линейного дросселя; Q - добротность после довательного индуктивно-емкостного контура, амплитуда фазного напряжения трехфазного источника переменного тока). Все это приводит к с снижению энергетических показателей Цель изобретения - повышение энер гетических показателей путем расширени-я диапазона регулирования напря жения на нагрузке при одновременном уменьшении потерь на управление. Поставленная цель достигается те что трехфазный преобразователь пере менного тока в постоянный, содержащий трехфазный источник переменного 10 64 тока с тремя разделенными фазными обмотками, три линейных дросселя, каждый из которых отводом от части витков разделен на первую и вторую секции, три резонансных конденсатора, включенных между соответствующими выводами первых секций обмоток линейных дросселей и фазными обмотками, свободные выводы которых подключены к соответствующим отводам ют части витков обмоток линейных дросселей, два вольтодобавочных конденсатора, один из которых включен между выводами первых секций обмоток третьего и второго линейных дросселей, два вентиля, катод первого подключен к выводу второй секции обмотки второго линейного дросселя, а анодк выводу второй секции обмотки третьего линейного дросселя, а также блок контроля напряжения и управления, при этом на частоте источника переменного тока индуктивное сопротивле ние первой секции обмотки каждого линейного дросселя по абсолютному значению равно емкостному сопротивлению соответствующих резонанс-, ных конденсаторов, образующих совместно с фазными обмотками источника три независимых замкнутых последовательных индуктивно-емкостных резонансных контура, снабжен третьим вольтодобавочным конденсатором, а также третьим и четвертым вентилями, причем четвертый вентиль выполнен управляемым, его катод соединен с первым выходным выводом, анод тре тьего вентиля подключен к выводу второй секции обмотки первого линейного дросселя непосредственно, а через другой вольтодобавочный конденсатор - к выводу второй секции обмотки второго линейного дросселя, третий вольтодобавочный конденсатор включен между анодом четвертого вентиля и выводом первой секции обмотки первого линейного дросселя, к которому подключен катод второго вентиля, анод которого соединен с выводом первой секции.Ьбмотки линейного дросселя, катод третьего вентиля соединен с анодом четвертого вентиля, второй выходной вывод подключен к аноду первого вентиля, который, так же как второй и третий, является неуправляемым. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема трехфазноS1го преобразователя переменного тока в постоянный. Устройство содержит трехфазный источник переменного тока с тремя электрически разделенными фазными обмотками 1-3, три резонансных конденсатора -6, три линейных дросселя, каждая обмотка 7-9 которого отводом от части витков разделена на две секции - первую и вторую,причем каждая вторая секция совместно с соответствующим резонансным конденсатором и фазной обмоткой источника образует последовательный иидукти: но-емкостный контур, четыре вентиля 10-13, три вольтодобавочных конденсатора 14-1б, нагрузку 17 и блок 18 контроля напряжения и управления Неуправляемые вентили 10 и 12 и включенный между анодом первогго и катодом второго из них конденсатор 15 образуют одну последовательную цепочку, у которой катод вентиля 10 через вентиль 13 подключен к нагрузке 17, а анод вентиля 10 соединен с первой секцией обмотки первого линейного дросселя, катод вентиля 12 соединен с первой секцией обмотки второго линейного дросселя, а анод - с первой секцией обмотки 9 третьего линейного дросселя и нагрузкой 17. Соединенный с катодом вентиля 11 конденсатор I и с анодом того же вентиля конденсатор 16 образуют вторую последовательную цепочку, у которой одна обкладка конденсатора подсоединена к аноду вентиля 13, а другая - к второй секции обмотки 7 первого линейного дрос селя, а конденсатор 1б включен между вторыми секциями обмоток 8 и 9 второ го и третьего линейных дросселей. Преобразователь переменного тока в постояннь1й работает следующим образом. Каждая фазная обмотка 1(2, 3) тре фазного источника переменного тока совместно со второй секцией обмотки 7(8, 9) линейного дросселя и конденс тором (5, 6) образует последователь ный LC-контур. Индуктивные и емкостные сопротивления трех LC-контуров н частоте исто1Ччика по модулю равны ме ду собой. В контуре имеет место резонанс напряжений, при котором мгновенные значения резонансных напряжений, возникающих на-индуктивно-емк стных элементах каждого контура, по абсолютной величине равны между собо 76« и противоположны по фазе. При этом в результате использования в качестве источника питания трехфазного источника переменного тока с тремя отдельными выходными фазными обмотками и включения обмоток трех линейных дросселей по автотрансформаторной схеме на повышение напряжения мгновенные значения резонансных напряжений, возникающие на соответствующих индуктивно-емкостных элементах всех трех контуров в частности на трех обмотках -рех линейных дросселей, сдвинуты друг относительно друга на 120 эл. град, а их амплитуды равны (где Q добротность контура, содержащего одну фазную обмотку 1f2, 3) источника,, вторую секцию обмотки 7(8, 9) линейного дросселя и один конденсатор (5, 6), амплитуда фазного напряжения трехфазного источника переменного то- . ка). При достаточно высокой добротности контура можно исключить величину напряжения на фазах трехфавного источника переменного тока, поскольку она значительно меньше величин напряжений, возникающих на индуктивно-емкостных элементах последовательных резонансных контуров. При закрытом вентиле 13 электромагнитные процессы, имеющие место в преобразователе, протекают следующим образом. Конденсатор k при открытом диоде 10 заряжается по цепи: обмотка 7 вентиль 10 - конденсатор Ц до напряжения равного KQEu Это имеет место в течение промежутка времени, когда к аноду вентиля 10 приложен положительный по отношению к его катоду потенциал, определяемый суммой напряжеНИЯ на конденсаторе 1 и мгновенного значения напряжения на обмотке 7 дросселя. Конденсатор 15(16) при открытом вентиле 1l(l2) заряжается по цепи: обмотка 8 - вентиль 11 - обмотка 7 конденсатор 15 (9-12-8-16) до напряжения, равного Уз , Это происходит в течение промежутка вреМ1ени, при котором .к аноду вентиля 12(13) приложен положительный по отношению к его катоду потенциал, определяемый суммой мгновенных значений напряжений на обмотках 7 и 8(8,9) линейных дросселей и напряжением на конденсаторе ). При открытии вентиля 13 максимальное значение напряжения, которое может быть приложено к нагрузке, определяется суммой 71 напряжений на трех конденсаторах 1 16, равной (1+2 Уз)КС1Е| фИ мгновенным значением напряжения на трех обмотках линейных дросселей максимальное значение которого определяется геометрической суммой этих напряжений и равно 2 КО.. В связи с этим максимальное значение напряжения на нагрузке достигает величины равной (3+2 УЗ)К-Ц-Е т,е, б, кК . Ток в режиме, близком к холостому ходу, течет по цепи: 9-1б8-15 7 1+ 1 3-17- Блок 18 осуществляет контроль напряжений на всех фазных обмотках 1-3 источника переменно го тока и нагрузке 17, а также подачей импульсов управления на управляющий электрод вентиля 13 обеспечиаает возможность регулирования напря жения на нагрузке. Схема управления вентилем 13 может бь:ть выполнена по любой из известных схем управления Таким образом, преобразователь переменного тока в постоянный позвол ет сократить количество управляемых вентилей в два раза, что уменьшает потери на управление, увеличивает КП управления по сравнению с прототипом при одновременном увеличении более, чем в 1,8 раза величину максимального значения напряжения на нагрузке, а следовательно, улучшает эн гетические показатели. Формула изобретения Трехфазный преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный источник переменного тока с тремя разделенными фазными обмотками, три линейных дросселя, каждый из которых отводом от части витков разделен на первую и вторую секции, три резонансных конденсатора, включенных между соответствующими выводами первых секций обмоток линейных дросселей и фазными обмотками, свободные выводы которых подключены к соответствующим отводам от части витков обмоток линейных дросселей, два вольтодобавочных конденсатора, один из которых включен между выводами первых секций обмото 68 третьего и второго линейных дросселей, два вентиля, катод первого подключен к выводу второй секции обмотки второго линейного дросселя, а анод к - выводу второй секции обмотки третьего линейного дросселя, и блок контроля напряжения и управления, при этом на частоте источника переменного тока индуктивное сопротивление первой секции обмотки каждого линейного дросселя по абсолютному значению равно емкостному сопротивлению соответствующих резонансных конденсаторов, а упомянутые элементы образуют совместно с фазными обмотками источника, три независимых замкнутых последовательных индуктивно-емкостных резонансных контура, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем расширения диапазона регулирования напряжения на нагрузке при одновременном уменьшении потерь на управление, он снабжен третьим вольтодобавочным конденсатором, а также третьим и четвертым вентилями , причем четвертый вентиль выполнен управляемым, его катод соединен с первым выходным выводом, анод третьего вентиля подключен к выводу второй секции обмотки первого линейного дросселя непосредственно, а через другойвольтодобавочный конденсатор - к выводу второй секции обмотки второго линейного дросселя, третий вольтодобавочный конденсатор §ключен между анодом четвертого вентиля и выводомпервой секции обмотки первого линейного дросселя, к которому подключен катод второго вентиля,, анод которого соединен с выводом первой секции обмотки второго линейного дросселя, катод третьего вентиля соединен с анодом четвертого вентиля, второй выходной вывод подключен к аноду первого вентиля, который, так же как второй и третий, является неуправляемым. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 27978, кл. Н 02 М 7/12, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке N 2918718, кл, Н 02 М 7/12, 28..80.