Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания с регулируемым выпрямленным напряжением, гце требуется повышенное качество выходного и входного токов. Известен трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий управляемый вентильный мост и цепочку из двух последовательно соединенных вентилей, подключенную параллельно указанному мосту, причем средняя точка цепочки вентилей соединена с нулевой точкой питающей системы (Ij . Наиболее близким техническим решени- ем к предлагаемому является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содеркаший основной управляемый вентильный мост, анодная и катодная точки которого образуют выходные выводы преобразователя; цепочку из двух последовательно соединенных вентилей, подключенную параллельно основному управляемому вентильному мосту, два дополнительных управляемых вентильных моста, соединенные параллельно по входу с основным управляемым вентильным мос том, и односердечниковый целитель тока, обмотка которого расположена на одном сердечнике и имеет две последовательносогласно соединенные секции с отводом ot точки соединения секций, причем этот отвод подключен к точке соединения вентилей указанной цепочки, начало обмотки соединено с объединенными анодами и катодами одного дополнительного управляемого вентильного моста, а конец обмотки подключен к объединенным анодам и катодам другого дополнительного управляемого вентильного моста 2 , Недостатками прототипа являются относительно большая масса и заниженная надежность работы. Оносительно большая масса преобразователя объясняется тем, что односердечниковый делитель тока рас считан на трехкратную частоту напряжения питания. Заниженная надежность работы преобразователя обусловлена тем что в схеме имеется возможность возник новения короткого замыкания дополнитель ных управляемых вентильных мостов при случайном одновременном отпирании двух вентилей анодной и катодной групп. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повьш1ение надежности. Поставленная цель достигается теМ, что в трехфазном преобразователе пере- менного напряжения в постоянное, содержащем основной управляемый вентильный мост, аноаная и катодная точки которого образуют выходные выводы, цепочку с двумя последовательно соединенными вен- 5 тилями, подключенную параллельно выходу основного управляемого вентильного моста, два дополнительных управляемых вентильных моста, соединенна. параллельно по входу с основным управляемым вентильным мостом, и односердечниковый делитель тока с секционированной обмоткой, последняя имеет-пять последовательно соединенных секций с четырьмя отводами, .расположенными симметрично относительно 5 крайних выводов, при этом средняя секция указанной обмотки через два внутренних отвода соединена с вентилями упомянутой цепочки, аноды и катоды одного дополнительного управляемого вентильного мое- та соединены с крайними выводами указанной обмотки, .аноды и катоды другого дополнительного управляемого вентильного моста соединены с остальными отводами указанной обмотки, причем вентили, под-ключенные к соседним выводам обмотки целителя тока, включены встречно друг другу. Указанное отличие обеспечивает то, что при каждом переключении управляемых вентилей возможно изменять направление скорости магнитного потока, что позволяет многократно увеличить частоту потока индуктивного делителя тока по сравнению с частотой питания и в результате этого существенно уменьшить массу индуктивного делителя тока, а также исключить возможность возникновения короткого замыкания дополнительных управляемых вентильных мостов при случайном одновременном отпирании двух вентилей анодной и катодной групп, так как между анодной и катодной точками дополнительных управляемых вентильных мостов постоянно подключены секции обмотки индуктивного делителя тока. На фиг. 1 изображена принципиальная схема трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное; на фиг. 2 - временная диаграмма напряжений В схеме и таблица очередн(хти замыкания вентилей. Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное содег1жит основной трехфазный мост с управляемыми вентилями 1-6,- два дополнительшз1х трехфазных моста с управляемыми вентилями 7-12 и 13-18 соответственно, трехфазные входы этих мостов соединены с зажимами 19-21 питания. Анодная точj1Oка 22 и катодная точка 23 основного «моста 1-6 являются выхоаными зажимам и к ним присоецинена нагрузка 24 к цепочка с авумя поспецовательно соеаинен- ными вентилями 25 и 26. Оцносераечни- ковый целитель 27 тока имеет секционированную обмотку из пяти секций с четырьмя отвоаами 2S-31, расположенным симметрично относительно крайних выво- цов 32 и 33 и среоней точки 34 обмоо ки, при этом средняя секция обмотки через цва внутренних отвода 29 и ЗО соединена между вентилями 25 и 26 указанной цепочки. Трехфазный преобразователь перемен- ного напряжения в постоянное работает следующим образом. В каждый момент времени во включен ном состоянии находятся только трт вентиля, находящиеся в разных фазах и в разных трехфазных мостах. Прт этом, когда в основном вентильном мосте 1-6 включен вентиль катодной rpynnbi, то в дополнительных вентильных мостах 7-12 и 13-18 включенные вентили находятся в анодной группе и наоборот. В результате этого ток основного вентильного моста 1-6 равен сумме токов дополни- телЫ1Ь1х вентильных мостов 7-12 и 1318. Отношение токов определяется отношением чисел витков секций обмотки целителя тока. Так как точки в обмотке делителя тока являются переменными и неисопления энергии в целителе тока не требуется, то его сердечник может быть изготовлен без немагнитного зазора, что позволяет при анализе работы пренебрегать намагничивающим током. Соответственно суммарная намагничивающая сила всех секций равна и токи в секциях (и, следовательно, в соответствующих дополнительных вентильных мостах) обратно пропорциональны числам витков секций. В целях исключения из тока питания : высших гармоник ниже одиннадцатой целесообразно выбрать число витков секций так, чтобы при числе витков одной полуобмотки W32-34 34 -32 . число витков между зажимами 34 и 29 (а так же между зажимами 34 и ЗО) равня- .29 между зажимами 34 и 28 (а также между зажимами 34 и 31) равнялосьWjij. 28 .O) O,732W. Эти соотношения обео

печивают устранение из спектра напряжения нагрузки во всем диапазоне регулирования всех высших гармоник ниже

из одинаковых отрезков синусоид, сцвинутых между собой на ЗСЛ. Требуемые сдвинутые синусоидальные полуволны цля 9 двенадцатой и из спектра тока, потребляемого из сети, ниже одиннадцатой; Рассмотрим интервал работы, когда включены вентили 4,12 и .14, В этом случае отвод 28 обмотки целителя 27 тока соединен через вентиль 14 и зажим 20 с фазой В системы питания, отвод 33 обмотки целителя тока через вентиль 12 - с фазой С скстемы питания, а отвод 29 с мотки через оиоа 25, нагрузку 24, вентиль 4 и зажим 19 с фазой А системы питания. Соответственно при пренебрежении падениями напряжений на включенных вентилях напряжение на обмотке между отводами 28 и 33 обмотки делителя тока равно линейному напряжению питания U g(. Обозначая числа витков и напряжения обмотки между зажимами 28, 29 и 83 соответственно черезW g -79 33 иW 3 - i9 и Ь и . 53. жем написать 28-29 1 28-29 28-33 U 28-33 и 29-33 W29-33 U 28-33 V 28-33 Учитывая, что в рассматриваемом .интервале J0C напряжение нагрузки Г виявтся напряжениюЧп-и .)-1 С учетом оптимального отношения сел витков секции W29-33 W 2 8-2 9 0,46 4 получим для мгновенного значения напряжения нагрузки иц Ае 28-2%-иАв О- и Если линейные напряжения ид):; и U go являются синусоидальными, то в рассмагр{ваемом интервале и мгновенное напряжение нагрузки изменяется по отрезку синусоиды. Для получения 12-пульсного режима работы выпрямителя необходимо,что- бы напряжение нагрузки формировалось . 51О формирования 1 пульсного выпрямленного напражения мсшно получить выбором подходящих комбинаинй включенных вентилей. Например, при вжлюченном состоянии вентилей 4Д1 и 15 напряжение нагруэкиЦн и АС- и дс, причем эта новая сннусоипа отстает от сииусоиаы, соответствующей предыдущему интервал работы на ЗО , что и требовалось. Оче- рецность замыкания вентилей 1-18, обес хючиваюшая : 12 1ульсный режим ра- боты схемы Сфиг. 1), приведены в таблице (фиг. 2). Изменение величины выпрямленного напряжения осуществляется сдвигом фазы замыкания заданных комбинаций венти лей, -а тем самым и фазы тока питания относительно фазы напряжения питания. При этом регулирование возможно как с отстакмщим, так и с опережающим током питания.

ABC

,//

{

t

й 69 Положительными свс ствами предлагаемого трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное являются существенное уменьшение массы и повы- щение надежности. Такой преобразователь работает в 12-пульсном режиме без необходимости применения фаэопреобразователя или специал ьного входного трансформатора, а частота магнитного потока в сердечнике делителя тока равна щестикратной частоте напряжения питания (в прототипе трехкратной), что существенно уменьшает его массогабаритные показатели. Кроме этого, в предлагаемой схеме исключается впкэможность возникновения короткого замыкания дополнительньйс управляемых вентильных мостов при случайном одновременном отпирании двух вентилей анодной и катодной групп, tax. как между анодной и катодной точками постоянно подключена обмотка индуктивного делителя тока.

ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАтеЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯНН Ж,соаервкащий основжА управляемый вентильный мост, аноаная и катоцная точки которого образуют выхоцные выводы, цепочку с овумя послеао вательно соеаиненными вентилями, п6ф |клююнную параллельно выхоау основного управляемого вентильного моста, два ао. погшительных управляемых вентильных моста, соеаиненных параллелЕло по. вхо- ; оу с основным управляемым вентильным мостом, и оаносераечниковый делитель тока с секционированной обмоткой, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повыиения надежносш, обмотка делителя тока имеет пять последовательно соединенных с четырьмя отводами, расположенными симметрично относительно крайних выводов при этом средняя секция указанной обмотки через два ёяут ренних отвода соединена с вентилями мянутсА цепочки, аноды я катоды одного дополнительного управляемого вентильного моста соединены с крайними вывода(Л ми указанной обмотки, аноды и катоды другого дополнительного управляемого вентильного моств соединены с остальными отводами указанной обмотки, причем р вентили, подключенные к соседним выводам обмотки делителя тока, включены встреч.но друг другу. Ю 1C Ю а со