Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК H02M7/08 

u т lffl А в го ЧИЭ

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное с низким уровнем пульсаций.

Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий вентили, трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в две звезы с отпайками на каждой фазе, которые соединяются через .кольцевые выпрямители с концами и отпайками третьей звезды так, что вторичные напряжения, которые прикладываются к нагрузке в порядке очередности их работы, образуют восемнадцатилучевую звезду, при этом нагрузка включена ежду нулевыми точками звезд L1J.

Недостатком известного преобразователя является возникновение некомпенсированных потоков вынужденного намагничивания.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий три трехфазных мостовых выпрямителя, трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в четыре звезды, в трех из которых разноименные фазы подсоединены противоположным выводом к нулевой точке, которая подключена к каждой одноименной фазе четвертой звезды,а свободные концы этих звезд соединены с входами указанных мостов, к объединенным выходам которых подключена нагрузка С2.

Недостаток указанного преобразователя заключается в том, что при соединении первичных обмоток трансФорматора в звезду на его стержнях возникают нескомпенсированные м.д.с. 1.магнитодвижущие силы), равные одной трети от разности фазовых, в соответствии с очередностью работы фаз. Эти м.д.с. пульсируют с тройной частотой относительно частоты трехфазного переменного напряжения, за исключением промежутков времени, когда напряжения фаз, проводящих ток нагрузки, равны между собой, что приводит к значительным осложнениям нормальной работы преобразователя.

Цель изобретения - повышение надежности работы путем компенсации вынужденного намагничивания в стержнях магнитопровода трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий три трехфазных мостовых выпрямителя ,трехфаз ный тра нсформатор, вторичные обмотки которого соединены в четыре звезды, введена пятая обмотка, фазы которой соединены согласно-последовательно и включены между нулевыми .точками двух вторичных обмоток, соединенных в неравные обратные звезды, причем свободные концы фаз гшрвой звезды с большими

фазными напряжениями подключены попарно к входам смежных мостовых выпрямителей, а свободные концы фаз второй звезды с меньшими фазными напряжениями - к свободным входам,

0 разноименным первой, а к выходам

мостовых выпрямителей подключены одинаково одноименные фазы двух других одинаковых звезд вторичных обмоток, нулевые точки которых образуют вы5 ходные выводы.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма вторичных напряжений трансформатора;

на фиг. 3 - эпюры выпрямленного, напряжения 0 , кривые анодных и фазных токов трансформатора при работе преобразователя на активную нагрузку.

Преобразователь содержит три трехфазных мостовых выпрямителя на вентилях 1-6, 7-12 и 13-18, трансформатор 19, вторичные обмотки которого соединены в четыре звезды: ,а, Ь, С а, Ь2, а,,, Ьз, Сд

4 И имеют одну дополнительную обмотку а-4 4 4 Фззы которой соединены согласно-последовательно.

Одинаковые звезды а, Ъ, с и а, Ь, CTподключены одноименными фазами

5 к выходам мостовых выпрямителей на вентилях 1-6, 7-12, :13-18, а к нулевым точкам подключена нагрузка 20.

Дополнительная обмотка а, Ъ, с

0 включена между нулевыми точками двух неравных обратных звезд а 2 , с. и а, Ъ j, C.J. Свободные концы фаз звезды а,, b.j, с .J с большими фазными напряжениями подключены попарно

с К входам смежных мостов: а - к парам вентилей 8, 11 и 14, 11; Ь к вентилям 2, 5 и 15, 18; с - к вентилям 3, б и 9, 12. Конщл фаз второй звезды а2, , Cj с меньшими

фазными напряжениями - к входам, раз ноименным первой, т.е. а - к парам вентилей 1 и 4; ь - к вентилям 7 и 10; с 2- к вентилям 13 и 16.

Соотношение фазных напряжений звезд, при котором обеспечивается

5 восемнадцатипульсный режим работы преобразователя, следующее

:Uci;

. Uotg -. Uo.3 -f.t55:,88 ;, Ua

Фазное напряжение дополнительной

обмотки

Ua + Ua

,3г(ио12- ис(з)

U«

Преобразователь работает следующим образом. В момент времени-fc(фиг. 3 а и б) протекание тока через вентили 5 и 8 обусловлено наиболее положительным зн чением потенциала начала фазы а,линей (ГО напряжения фаз-ад и.Ь и наиболее отрицательным потенциалом начала фа зы b. Мгновенные значения выпрямленного напряжения в каждыймомент време ни определяются сложением мгновенны значений ЭДС фазовых напряжений. Так с момента момента tj- ЭДС фаз а, b-j, aj, Ъ. В момент времени 2 суммарное нап ряжение фаз а 2 и а становится боле положительным, чем линейное фаз а и Ъ-, в связи с чем происходит коммутация с вентиля 5 на 4. Далее в момент времени tэпотенциал начала фазы с становится более отрицатель ным, чем фазы Ь, в связи с этим происходит коммутация с вентиля 8 на вентиль 14 и т.д. Аналогичным образом происходит работа остальных вентилей в соответ ствии с изменением и очередностью ф зовых напряжений (фиг. 2 и 3) из чего следует, что все вгентили обтек ются одинаковыми токами с равной длительностью и амплитудой Э при среднем значении На фиг. 3 в и д изображены формы токов, протекающих через вторичные обмотки трансформатора,а на фиг. Зе форма первичного тока трансформатора. Форма тока, протекающего через дополнительную обмотку а, Ь, с приведена на фиг. Зг и равна сумме протекающих через фазы а т.е. ia , В устройстве отсутствует постоян ная составляющая потока вынужденного намагничивания, так как вторичны обмотки трансформатора, расположенные на одном стержне, за период об- i текаются токами противоположного направления, что приводит к их компенсации. В то же время на стержнях трансФорматора при одновременном обтекании током вторичных обмотов и .Ь2Ьз, и в обоих направлениях возникают некомпенсированные м.д.с., равные д (W/a2 + Wa ), пульсирующие с тройной частотой. С целью компенсации пульсирующих м.д.с. введена дополнительная обмотка а, Ь4 и с, которая соединена согласно-последовательно и включена между нулевыми точками двух неравных звезд s. 2 . Э З Cj , витки ; которой .равны I {vxya vc/a). Основная и высшие гармоники пульсирующей м.д.с. (тока),сумма которых равна нулю, образуют симметричную систему. Гармоники, кратные трем, суммируясь, протекают по внешней цепи преобразователя и по дополнительной обмотке а, ь и с . Последнее обстоятельство позволяет создать на каждом стержне магнитопровода трансформатора противоположно Направленные м.д.с., которые компенсируют соответствующие м.д.с., создаваемые вторичными обмотками, .что обеспечивает отсутствие вынужденного намагничивания пульсирующего характера. Таким образом, магнитная система предлагаемого преобразователя является уравновешенной относительно постоянных и переменных составляющих потока вынужденного намагничивания.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННО-;, ГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий три трехфазных мостовых вупрямителя, трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в четыре звезды, отличаю :И и и с я теп, что, с целью повышения надежности работы путем компен- сации потока вынужденного намагничивания, введена пятая обмотка, фазы которой соединены согласно-последовательно и включены между иулевы- ми точками двух вторичных обмоток, соединенных в неравные обратные звезды, причем свободные концы фаз первой звезды с большими фазными напряжениями подключены попарно к входам смежных мостовых выпрямителей, а .свободные концы фаз второй звезды с меньшими фазными- напряжения-ми - к свободным входам, разноименным первой, а к выходам MOCTOBBIX выпрямителей подключены.одинаково одноименные фазы двух других одинаковых звезд вторичных обмоток, нулевые точки которых образуют выходные, (Л выводы.

fljOj ajui

fljCj

в,вз

Фи.2

a/UtfJ

JitttsU

S)i8

ff tf f 2 ff f7 tff И« t

Yv ry%-Nrv O V VvVvv 7} a I t I 5 I f5 I г I I 3 I g { 7

e)itt

flf

I. pTi (

W teJdjinj

.

еД«

7Z,8SId Ki

ъ

KiUi/Utti

4j

Фиг. 3