Преобразователь @ -фазного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК H02M7/08 

2. Преобразователь по п, 1, отличающийся тем, что дополнительные вентили разделены на подгруппы, одни выводы вентилей подгруппы подключены к разным подгруппам основных групп вентилей, не содержащей вентили, подключенные к

противоположным фазам, а другие выводы соединены в одной точке и подключены к введенным вентилям, включенным в прямом направлении между указанными подгруппами дополнительных вентилей и одним из в iIxoдныx выводов.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям многофазного напряжения переменного тока в напряжение постоянно го тока, к может быть применено в качестве выпрямителя преимущественн в высоковольтных выпрямителях. Известен трехфазный преобра.зователь напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока с удвоением напряжения, который содержит мостовой выпрямитель и включенную параллельно выходным выводам цепоч ку из двух последовательно включенных конденсаторов, общая точка которых подключ ана к фазе сети переменного тока. Два дополнительных диода, включенных в прямом направлении между выводами постоянного тока мостовой схемы и конденсаторами, позволяют снизить обратное напряжение на вентилях мостовой схемы Метод снижения-обратного напряжения на плечах моста выпрямителя не применим в преобразователях п-фазного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, не содержащих емкостных накопительных элементов. Обратное напряжение на вентилях в многофазных схемах выпрямления равно линейному напряжению сети переменного тока, поскольку в каждый момент времени это напряжение приложено к двум послег довательно соединенным вентилям, один из которых проводит ток и его сопротивлением можно пренебречь. Включение дополнительных вентилей между выводами моста и выходными зажимами преобразователя .не приводит к снижению обратного напряжения на основных вентилях преобразователя, так как дополнительные вентилинаходятся вне действия линейного на пряжения сети переменного тока. Известна также многофазная схема выпрямления, преобразующая напряжение переменного тока с числом фаз более трех, в постоянное н пряжёние, содержащая основную группу вентилей, подключенных к фазам сети переменного тока 2 . в такой схеме необходимо применять вентили с допустимым обратным напряжением не менее чем амплитудное значение линейного напряжения сети переменного тока. При числе фа,з более трех величина линейного напряжения, т.е. напряжение между двумя фазами сети переменного тока, определяется величиной фазного напряжения и углом сдвига по фазе напряжения между конкретной парой фаз. , В таблице показаны значения модулей линейного напряжения (UA) относительно фазног (Uop) и углы (об) сдвига по фазе напряжений для различных сочетаний фаз применительно к двенадцатифазной системе переменного тока. Из приведенной таблицы видно, что величина линейного напряжения в двенадцатифазном выпрямителе принимает значения от 0,52ифдо 2U{p. При создании многофазного выпрямителя необходимо применять вентили с допустимым обратным.напряжением не ниже чем амплитудное значение максимального линейного напряжения которое в системе четырех, шести и более фаз достигает величины удвоенной амплитуды фазного напряжения Относительно высокое обратное напряжение на вентилях снижает надежность преобразователя. В ряде случа ев необходимо последовательное вклю чение нескольких вентилей в каждом плече, что усложняет конструкцию и повышает стоимость.. Цель изобретения - повышение надежности путем снижения обратного напряжения на вентилях. Указанная цель достигается тем, что в преобразователе п-,фазного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока (где ) содержащем OCHOBHJ группу вентилей подключенных к фазам сети переменно го тока, и дополнительные вентили, основная группа вентилей разделена .|на подгруппы,, каждая из которых содержит вентилей, причем противоположные фазы подключены к различным подгруппам вентилей, подгруппы подключены к смежным фазам одноименными выводами, противоположные выводы вентилей каждой подгруппы со единены в одной точке, а дополнител ные вентили включены, между этими общими точками и одним из выходных выводов. Дополнительные вентили разделены на подгруппы, одни выводы вентилей .подгруппы подключены к разным подгруппам основной группы вентилей, не содержащей вентили, подключенные к противоположным фазам, а другие выводы соединены в одной точке и подключены к введенным вентилям, включенным в прямом направлении между указанными подгруппами дополнительных вентилей и одним из выход ных выводов. На фиг. 1 показан преобразовател двенадцатифазного напряжения переменного тока в напряжение постоянно го тока} на фиг. 2 - .то же, вариант группа дополнительных вентилей разделена на подгруппы} на фиг. 3 - то же, вариант, преобразователь выполнен по мостовой схеме} . на фиг. 4 векторная диаграмма напряжений для двенадцатифазной сети переменного тока. .. Преобразователь . 1) содержи фазы 1-12 сети переменного тока и нулевой вывод 13 источника. Основная группа вентилей 14-25 разделена на четыре под группы, каждая из которых содержит по Tpif вентиля: 14-16J 17-19; 20-22; 23-25. Вентили каждой подгруппы подключены к смежным сети переменного тока. Катоды вентилей каждой подгруппы объедийены в одной точке и подключены к соответствующим дополнительным вентилям 26-29, объединенные катоды ко торых образуют выходной вывод для нагрузки 30. На фиг. 2 группа дополнительных вентилей 26-29, 31 и 32 разделена на подгруппы 26,27; 28,29} 31,32. Выводы вентилей каждой подгруппы, противоположные выводам, подключенным к подгруппсш основных вентилей, соединены в одной точке. Полученная система вентилей, объединенная дополнительными вентилями одной подгруцпы, содержит вентили разных подгрупп основной группы, подключенные к-смежным фазам. Меяаду общими точками вентилей дополнительной группы и одним из выводов постоянного тока включены введенные вентили 33-35 в прямом направлении. Нагрузка 30 включена между общей точкой введенных вентилей и нулевым выводом 13. На фиг. 3 группы основных вентилей 14-25 и дополнительных вентилей 26-29 дополнены основными вентилями 36-47и .дополнительными вентилями 48-51 до мостовой схемы выпрямления. Группы основных вентилей разделены на подгруппы, содержащие по три вентиля. На фиг. 4 показана векторная диаграмма напряжений двенадцатифазной сети переменного тока, иллюстрирующая соотношение величин углов фазовых сдвигов напряжений между различными фазами сети, а также соотношение величин фазовых и линейных напряжений. Векторы 52-53, 53-54, 54-55, 55-56, 56-57, 57-58, 58-59, 59-60, 60-61, 61-62, 62-63, 63-52 соответствуют . линейным напряжениям между смежными фазами. Точка 64 соответствует ней-; трали источника. Векторы 64-52, 6453, -64-54,... ,64-63 .соответствуют фазным напряжениям сети. Векторы 54-52, 55-52, 57-52 соответствуют величине линейных напряжений между некоторыми несмежными фазами. Вели-. чины углов ОС , PI , , S соответствуют сдвигс1м по фазе напряжений сети соответственно 64-52 и 64-53, 64-52 и 64-54, 64-52 и 64-55, 64-52 и 64-5.7. Из диаграммы видно, что между смежными фазами линейное напряжение минимально и соответствует минимальным фазовым сдвиггии напряжений фаз сети. Линейное напряжение между фаЗс1ми, сдвинутыми на 180, максимально и равно по величине удвоенному фазному напряжению сети. Работа преобразователя основывается на том, что при разделении вентилей основной группы на подгруппы, в пределах которых вентили подключены к смежным фазам- сети, удается ограничить величины линейных напряжений, действующих в пределах каждой подгруппы. Это обеспечивает относительно невысокие обратные напряжения на вентилях каждой подгруппы. Повышенные линейные напряжения между фазами разных подгрупп являются внешними по отношен нию к каждой подгруппе, и воспринимаются не только основными вентилями, но и вентилями дополнительных подгрупп. Совокупность основных и дополнительных вентилей осуществляет деление повышенных обратных напряжений, возникающих в результате действия линейных напряжений несмехсных фаз.

Это является общим свойством как однополупериодных, так и двухполупериодных (мостовых) схем преобразователей.

Преобразователь по фиг, 1 работает следующим образом. После подачи переменного напряжения на фазы 1-12 на вентилях каждой подгруппы основной группы в течение непроводящих полупериодов появляется обратное напряжение. Обратное напряжение не превышает величины линейного напряжения, наприер, мезвду фазами 1-3. и равно величине фазного напряжения сети переенного тока. Повышенное линейное напряжение между фазами, сдвинутыми на 180°, воспринимается не только венчГилями основной подгруппы, но и ополнительными вентилями. Тем саым осуществляется деление повышенного обратного напряжения на обратных сопротивлениях основных и дополительных вентилей.

В преобразователе по фиг. 2 поышенное линейное напряжение,достигающее удвоенной амплитуды фазного напряя(ёния, прикладывается к совокупности основных, дополнительных и введенных вентилей./

В мостовом преобразователе по фиг. 3 повышенное напряжение, вызываемое линейным напряжением между несмежными фазами, снижается путем деления на обратных сопротивлениях дополнительных и основных вентилей.

В преобразователях с питанием от большого числа фаз может содержаться большое число групп дополнительных вентилей.

При создании преобразователей любой сложности необходимо, чтобы вентили каждой последующей дополнительной группы объединяли в общую

систему вентили основной группы по определенному принципу: смежные подгруппы вентилей основной группы должны содержать вентили, подключенные к смежным фазам сети переменного тока.

Использование предлагаемого

устройства по сравнению с известными позволяет многократно снизить обратное напряжение на основных вентилях. Например, в двенадцатифазной схеме преобразователя по фиг.2 обратное напряжение на основных вентилях снижается почти в четыре раза. При этом используется относительно небольшое число дополнительных вентилей. По сравнению с известным техническим решением, заключающимся в последовательном включении в каждое плечо преобразователя нескольких . Вентилей, преобразователь по

фиг. 2, например, позволяет снизить количество пpII JCHяe sJX вентилей на 41,7%. Это обеспечивает упрощение конструкции и снижение стоимости. Снижение обратных напряжений на вентилях позволяет повысить надежность (Преобразователя.

Наибольший положительный эффект достигается при создании высоковольтных преобразователей.