Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК H02M7/217 

Изобретение относится-к -электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в мощных электроприводах постоянного тока.

Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное с искусственной коммутацией. В трехфазных тиристорных преобразователях последовательно с основными тиристорами включены отсекающие диоды,

а между.точками соединения этих вентилей - коммутирующие конденсаторы jl и 2j . .

Недостатком является большая установленная мощность оборудования так как установленная мощность от- 1 секающих диодов-равна установленной мощности основных тиристоров.

Трехфазный преобразова1еЛ;Ь переменного напряжения впостоянное собран на основе двойной трехфазной схемы с уравнительным реактором и содержит два конденсатора .

Недостаток такого устройства сложность схемы.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, уравнительный реактор и шесть основных . управляемых вентилей, собранных по двойной трехфазной схеме с уравнительным реактором, и коммутационный узел, состоящий из конденсатора и

-двух цепочек последовательно соединенных коммутирующих управляемых вентилей , причем в каждой цепочке катод одного коммутирующего вентиля Соединен с общей точкой основных вентилей, катод другого - с одним из концов конденсатора, а анод этого вентиля - с общей точкой вторичных обмоток 4J .

Однако известный преобразователь характеризуется недостаточно высокой надежностью и плохими массогабаритными показателями из-за большого напряжения на вентилях.

Цель изобретения - повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей путем уменьшения напряжения на вентилях.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехфазный трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, уравнительный реактор и шесть основных управляемых вентилей, собранных по двойной трехфазной схеме с уравнительным реактором, и коммутационный узел, состоящий из конденсатора и двух цепочек последовательно соединённых коммутирующих управляемых вентилей, причем

в каждой цепочке катод одного коммутирующего вентиля соединен с об-щей точкой основных управляемых

jвентилей, а катод другого - с одним из выводов конденсатора , при 5 этом выходные выводы образованы средней точкой -уравнительного реактора и объединенными катодами основных управляемых вентилей, коммутирующие вентили выполнены полностью управляемыми и введены два неуправляемых вейт-иля, аноды которых соединены с общими точками вторичных обмоток, а катоды. - между собой и с анодами коммутирую5 1ДИХ вентилей.

На фиг. 1 представлена электри- ческая преобразователя; на

фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его раббту. 0 Преобразователь собран на основе двойной трехфазной схемы с уравнительным реактором, содержащей трехфазный трансформатор 1, уравнительный реактор -2 и шесть основных управляемых вентилей- 3 - В. Один выходной вывод 9 образован средней точкой уравнительного реак-тора 2, а другой выходной вывод 10 - объединенными катодами дсновных управляемых вентилей 3 - 8.

Коммутационный узел 11 содержит конденсатор 12 и две цепочки коммутирующих управляемых вентилей 13, 14 и 15,16. Неуправляемые вентили 817 и 18 связывают коммутационный

5 узел с общими точками вторичных обмоток трехфазно-го трансформатора. На. фиг. 1 приняты обозначения: А,В,С - фазы питающей сети; а,Ь,с, x,y,z - фазы вторичных обмоток

0. трансформатора; и, U - напряжения на вентильных группах; 1д - сетевой ток фазы А; U - напряжение на конденсаторе 12.

Устройство работает следующим

5 образом.

Пусть проводят ток вентили 3 и 6 и конденсатор 12 заряжен до напряжения положительной полярности, превышающего по величине

амплитуду фазного напряжения вторичных обмоток трансформатора. В момент времени t-(, опережающий момент естественной коммутации на величину оС / 00 (где at, - угол регулирования; СО - частота

5 сети) , необходимо принудительно выключить вентиль 3 и затем включить вентиль 4. Для этого в момент t| включают коммутирующие управляемые вентили, 14 и 15. В. результате

0 ток нагрузки начинает переходить с контура: фаза а - вентиль 3 на контур: вентиль 17 - вентиль 15 конденсатор 12 - вентиЛь 14. В момент .времени tj ток фазы Of падает

5 до нуля. В этот момент времени

вентили 14 и 15 выключают и одновременно включают вентили 13 и 16. В результате на интервале t2 --t конденсатор 12 заряжается, В мо, мент включают вентиль 4 и ток нагрузки начинает переходить с контура: вентиль 17 - вентиль 13 конденсатор 12 - вентиль 16 на контур: фаза b - вентиль 4. В момент ±4 ток конденсатора 12 падает до нуля и вентили 13 и 16 выключаются. На интервале t - t,2 конденсатор 12 разряжается, а на интервале t - t - заряжается. Абсолютные величиныприращений напряжения на этих интервалах равны между собой. Недостаток напряжения компенсируется на интервале tji - t. В результате в момент t4 напряжение на конденсаторе 12 имеет ту же величину, что и в момент ti, т.е. коммутационное устройство вновь готово к работе.

На основании проведенного анали за работы устройства была получена расчетная формула для определения ,максимального напряжения на основных управляемых вентилях 3 - 8: .

|laK -J U2 5incct-j u,,U,co9( l I

где Uj yfl- амплитуда фазного напряжения на вторичной сто- . роне трансформатора; , и Со - начальное напряжение на

конденсаторе (до коммутации) ;

Ijj- - ток нагрузки; L - индуктивность рассеяния

фазы трансформатора; . . С - емкость конденсатора

Использованиё устройства позволит снизить напряжение на основных вентилях в 1,5 рааа по сравнению с прототипом. Снижение напряжения достигается путем увеличения емкости конденсатора, так как удтройство допускает -работу с конденсатором большей емкости.

.Снижение напряжения на .вентилях приводит к снижению основных управляемых вентилей 3 - 8 и, соответственно, их стоимости. Так, при номинальном значении выходного напряжения 300 В, в устро Йстве можно использовать .основные вентили . пятого йлаеса(класс вентилей выбран

е запасом-), а в схеме прототипа ;врсьмого, стоимость которых в 1,5

раза вьлде. При более высоком номйнальном значении выходного напряжения, например 500 В и выше, в

преобразователе, -выполненном по схеме прототипа, необходимо последовательное включение вентилей, что приводит к увеличению в 2 раза стоимости комплекта основных вентилей и

снижению надежности.

Кроме того, снижение напряжения на вентилях обуславливает повышение быстродействия. При {Заботе на двигательную нагрузку, либо на активно-индуктивную нагрузку и при

одинаковой,заданной величине пульсаций тока нагрузки в номинальном режиме сглаживающи{4 дроссель в схеме имеет величину индуктивности , в 1,5 -- 2 раза меньше, чем в схеме .

прототипа, что вызвано снижением пульсаций выходного напряжения.

Уменьшение величины дросселя приводит к снижению постоянной

времени цепи нагрузки и, соответ: ственно, к, улучшению динамических

свойств уменьшению искажений формы напряжения на сетевых зажимах .(конкретная величина искажений

зависит от величины напряжения ко- , роткого .замыкания), а также к повышению надежности работы как самого преобразователя, так.и других подключенных к тем же сетевым

зажимам электропотребителей в резу-пьтате. снижения помех, обуслов- . ленных искажениями и коммутационными всплесками напряжения.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННО ГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий Трехфазный трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, уравнительный реактор и шесть ос- новных управляемых вентилей, собранных по двойной трехфазной схеме с уравнительным реактором, и коммутационный узел, состоящий из конденсатора и двух цепочек последовательно .соединенных коммутирующих управляемых вентилей, причем , в каждой цепочке катод одного коммутирующего вентиля соединен с 6б- щей точкой основных управляемых вентилей, а катод другого - с одним из выводов конденсатора, -при этом выходные выводы образованы средней точкой уравнительного реактора и объединенными катодами основных управляемых вентилей, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения массогабаритных показателей путем уменьшения напряжения на вентилях, коммутирующие вентили выполнены полностью управляекыми и введены два неуправляемых вентиля, аноды которых соединены с общими точками вторичных обмоток, а катоды - меясду собой и с анодами коммутирунзйЫх управляемых вентилей. е