Преобразователь переменного тока в постоянный Советский патент 1984 года по МПК H02M7/217 

Изобретение относится к электротехнике может использоваться как для питания агрузки постоянным током, так и в инверорном режиме - для питания нагрузки переменным током.

Известен преобразователь переменного ока в постоянный, содержащий четыре вторичных обмотки трансформаторов, соедиенные в звезду и подключенные к вентиям 1.

Преобразователь обладает возможное- to ью регулирования, однако кратность часоты пульсаций за период питающего наряжения на его выходе не превыщает двенадцати.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобра- 5 ователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный трансформатор с ремя группами вторичных обмоток, каждая из которых соединена в звезду, а выходные выводы образованы нулевыми точками звезд п второй и третьей групп вторичных обмоток, которые совместно с двумя группами подключенных к ним вентилей образуют лучевые схемы выпрямления, один отвод каждой фазы второй группы вторичных обмоток соединен с объединенными катодами ключей, 25 другие выводы которых соединены со свободными выводами двух других фаз первой группы обмоток, выполненных с отводом, один отвод каждой фазы третьей группы вторичных обмоток соединен с объединенными анодами ключей, другие выводы ко- 30 торых соединены со свободными выводами двух других фаз первой группы обмоток, выполненных с отводом, один отвод каждой фазы третьей группы вторичных обмоток соединен с объединенными анодами ключей, другие выводы которых соединены со сво- 35 бодными выводами двух других фаз первой группы обмоток,.другой отвод каждой фазы второй группы вторичных обмоток подключен к объединенным катодам вентилей, а другой отвод йаждой фазы третьей группы Q вторичных обмоток подключен к объединенным анодам вентилей 2.

Указанное устройство обеспечивает тридцатикратную частоту пульсации для нагрузки постоянного тока, однако перевод схемы в режим искусственной коммутации требует 45 замены всех элементов на двухоперационные тиристоры, что значительно усложняет ее, оставляя открытым вопрос создания оптимального варианта для работы в режиме искусственной коммутации.

Цель изобретения - обеспечение регу- 50 лирования в режиме искусственной коммутации.

Эта цель достигается тем, что в преобразователе переменного тока в постоянный, содержащем трехфазный трансформатор 55 с тремя группами вторичных обмоток, каждая из которых соединена в звезду, а выходные выводы образованы нулевыми точками звезд второй и третьей групп вторичных обмоток, которые совместно с двумя группами подключенных к ним вентилей образуют лучевые схемы выпрямления, один отвод каждой фазы второй группы вторичных обмоток соединен с объединенными катодами ключей, другие выводы которых соединены со свободными выводами двух других фаз первой группы обмоток, выполненных с отводом, один отвод каждой, фазы третьей группы вторичных обмоток соединен с объединенными анодами ключей, другие выводы которых соединены со свободными выводами двух других фаз первой группы обмоток, другой отвод каждой фазы второй группы вторичных обмоток подключен к объединенным катодам вентилей первой группы, а другой отвод каждой фазы третьей группы вторичных обмоток подключен к объединенным анодам вентилей второй группы, объединенные электроды вентилей каждой лучевой схемы выпрямления подключены к соответствующим одноименным электродам введенных ключевых элементов, свободные электроды которых объединены и подключены к нулевой точке звезды первой группы вторичных обмоток, вентили первой группы и вентили второй группы соединены по схеме кольца, при этом объединенные аноды вентилей первой группы подключены к катоду дополнительно введенного первого ключа, анод которого соединен с соответствующим отводом первой группы обмоток и катодом введенного второго ключа, анодом подключенного к объединенным катодам второй группы вентилей.

При этом вентили лучевых схем выпрямления, вентили первой и второй групп выполнены в виде полууправляемых тиристоров, а все ключи - в виде двухоперационных тиристоров.

Причем параллельно каждым соединенным дополнительно введенным первому и второму ключам в виде диодов, с подключением к разноименным электродам дополнительно включен двухоперационнный тиристор, объединенные электроды вентилей в виде полууправляемых тиристоров каждой лучевой схемы выпрямления подключены к соответствующим одноименным электродам ключевых элементов в виде диодов, зашунтированных введенным двухоперационным тиристором с подключением к разноименным электродам, соединение одного отвода каждой фазы второй группы вторичных обмоток с объединенными катодами ключей в виде полууправляемых тиристоров осуществляется через введенный двухоперационный тиристор, катод которого подключен к указанному отводу, соединение одного отвода каждой фазы третьей группы вторичных обмоток с объединенными анодами ключей в виде полууправляемых тиристоров осуществляется через введенный двухоперационный тиристор, анод которого подключей к указанному отводу, при этом вентили первой и второй групп выполнены в виде полууправляемых тиристоров. На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя (первый вариант); на фиг. 2 - то же, второй вариант. Преобразователь (фиг. 1) содержит вентиль 1, ключ 2, вентили 3 и 4, ключ 5, вентиль 6, ключ 7, вентили 8 и 9, ключ 10, вентиль И, ключ 12, вентили 13 и 14, ключ 15, вентиль 16, ключ 17, вентили 18 и 19, ключ 20, вентиль 21, ключ 22, вентили 23 и 24, ключ 25, вентиль 26, ключ 27, вентили 28 и 29, ключ 30. При этом все указанные вентили выполнены в виде полууправляемых тиристоров, а все указанные ключи - в виде двухоперационных тиристоров, с помощью которых осуществляется регулирование при подаче напряжения на первую группу вторичных обмоток 31, вторую группу вторичных обмоток 32, третью группу вторичных обмоток 33, каждая из которых соединена в звезду с нулевыми точками Oj, Oj, Оз. Отводы 1, bt, Ci выполнены от обмоток 31 с выводами а, Ьг,.С1, каждый из которых соединен с объединенными анодами ключей 30 и 2 (10,12 и 20, 22). Катоды ключей 2 и 10 (12, 20 и 22, 30) объединены и подключены к одному отводу Cj (aj, bj) каждой фазы обмоток 32. Выводы a2,bj,Cj соединены также с объединенными катодами ключей 15, 17 и 25, 27; 5, 7. Аноды ключей 17 и 25 (27, 5 и 7, 15) объединены и подключены к одному отводу Cj (а,, bj), каждой фазы обмоток 33. Первичная обмотка 34 трансформатора соединена в треугольник. Вентили 28, 4, 8, 14, 18 и 24 образуют первую группу и соединены по схеме кольца как и вентили 13, 19, 23, 29, 3 и 9, образующие вторую группу. При этом объединенные катоды вентилей 4, 8 (14, 18; 24, 28) подключены к другому отводу с (а4,Ь4) группы обмоток 32, а объединенные аноды вентилей 19, 23, (29, 3 и 9, 13) подключены к другому отводу с (aJ, bj) группы обмоток 33. Нулевые точки Oj и Oj образуют выходные выводы для подключения нагрузки постоянного тока. Вентили 1, 11 и 21, подключенные к обмоткам 33 и вентили 6, 16 и 26, подключенные к обмоткам 32, образуют лучевые схемы выпрямления. В отводам aj, bj, .Ci первой группы вторичных обмоток 31 подключены последовательно соединенные ключи 35-40, при этом катод ключа 35 (37, 39) подключен к объединенным анодам вентилей 28, 4 (8, 14 и 18, 24), а анод ключа 36 (38, 40) подключены к объединенным катодам вентилей 13, 19 (23, 29 и 3, 9). . Объединенные аноды вентилей 6, 16 и 26 подключены к катоду двухоперационного 1-иристора 41, а объединенные катоды вентилей 1, 11 и 21 подключены к аноду двухоперационного тиристора 42. Катод тиристора 42 и анод тиристора 41 объединены и подключены к нулевой точке Oi группы обмоток 31. Во втором варианте преобразователя вентили 1-30 выполнены в виде полууправляемых тиристоров, ключи 35-42 - в виде диодов. Кроме того, объединенные аноды вентилей 28, 4 (8, 14 и 18, 24) подключены к катоду двухоперационного тиристора 43 (44, 45), анод указанного тиристора подключен к объединенным катодам вентилей 13 19 (23, 29 и 3, 9). Отводы Cj, 83, bj подключены к катодам двухоперационных тиристоров 46, 47 и 48, аноды которых подключены к объединенным катодам ключей 2, 10 и 12, 20, 22, 30. Отводы Cj, aj, bj подключены к анодам двухоперационных тиристоров 49, 50 и 51, катоды которых подключены к объединенным анодам ключей 17, 25 и 27, 5 и 7, 15. Анод ключа 41 подключен к катоду двухоперационнОго тиристора 52, анод которого соединен с катодом ключа 42. Объединенные катод ключа 41 и анод ключа 42 подключены к точке О} первой группы обмоток 31. Работа устройства по первому варианту осуществляется следующим образом. Вентили и ключи (элементы) 1-30 пронумерованы в порядке их поочередного вступления в работу. Через каждые 12 эл. град, в работу вступает очередной вентиль. Ключи 35-42 выполняют роль групповых вентилей и служат для того, чтобы обеспечить выключение полууправляемых тиристоров. При работе преобразователя по второму варианту одновременно с подачей управляющих импульсов на элементы 1-30 подаются импульсы на двухоперациокные тиристоры 43-52. Импульс на тиристор 43 подается четыре раза за период, синхронно со временами протекания тока через вентили 4, 13, 19, 28, на тиристор 44 - синхронно с работой вентилей 8, 14, 23, 29, на тиристор 45 - синхронно с работой вентилей 3, 9, 18, 24. На тиристор 46 (47, 48) подаются два импульса за период, совпадающие по времени с протеканием тока через ключи 2, 10 (12, 20 и 22, 30). На тиристор 49 (50, 51) подаются импульсы синхронно с работой ключей 17, 25 (27, 5 и 7, 15). На двухоперационный тиристор 52 подаются шесть импульсов за период, совпадающих по времени с работой вентилей 1, 11, 21, 6, 16 и 26. Этим обеспечивается протекание тока в цепях преобразователя. Принудительное выключение двухоперационных тиристоров приводит к отключению соответствующих полууправляемых тиристоров. Благодаря такому решению уменьшается количество двухоперационных тиристоров. Для надежной защиты вентилей от коммутационных перенапряжений в случае соизмеримости мощностей трансформатора и нагрузки преобразователь должен содержать специальное, устройство для обеспечения вывода накопленной в индуктивностях рассеяния фаз трансформатора энергии.

Таким образом, варианты предложенных схем позволяют осуществить работу преобразователя в режиме искусственной коммутации при относительно небольшом количестве двухоперационных тиристоров,

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ, содержащий трехфазный трансформатор с тремя группами вторичных обмоток, каждая из которых соединена в звезду, а выходные выводы образованы нулевыми точками звезд второй и третьей групп вторичных обмоток, которые совместно с двумя группами подключенных к ним вентилей образуют лучевые схемы выпрямления, один отвод каждой фазы второй группы вторичных обмоток соединен с объединенными катодами ключей, другие выводы которых соединены со свободными выводами двух других фаз первой группы. обмоток, выполненных с отводом, один отвод каждой фазы третьей группы вторичных обмоток соединен с объединенными анодами ключей, другие выводы которых соединены со свободными выводами двух других фаз первой группы обмоток, другой отвод каждой фазы второй группы вторичных обмоток подключен к объединенным катодам вентилей первой группы, а другой отвод каждой фазы третьей группы вторичных обмоток подключен к объединенным анодам вентилей второй группы, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регулирования в режиме искусственной коммутации, объединенные электроды вентилей каждой лучевой схемы выпрямления подключены к соответствующим одноименным электродам введенных ключевых элементов. свободные электроды которых объединены и подключены к нулевой точке звезды первой группы вторичных обмоток, вентили первой группы и вентили второй группы соединены по схеме кольца, при этом объединенные аноды вентилей первой группы подключены к катоду дополнительно введенного первого ключа, анод которого соединен с соответствующим отводом первой группы обмоток и катодом введенного второго ключа, анодом подклнэченного к объединенным катодам второй группы вентилей. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что вентили лучевых схем выпрямления, вентили прямой и второй групп выполнены в виде полууправляемых тиристоров, а все ключи - в виде двухопераi ционных тиристоров. 3.Преобразователь по п. 1, отличаю(Л щийся тем, что параллельно каждым соединенным дополнительно введенным перС вому и второму ключам в виде диодов с подключением к разноименным электродам, дополнительно включен двухоперационный тиристор, объединенные электроды вентилей в виде полууправляемых тиристоров каждой лучевой схемы выпрямления подключены к соответствующим одноименным электро дам ключевых элементов в виде диодов, СХ) защунтированных введенным двухопераО1 ционным тиристором с подключением его к разноименным электродам, соединение О5 одного отвода каждой фазы второй группы вторичных обмоток с объединенными катодами ключей в виде полууправляемых тиристоров осуществляется через введенный двухоперационный тиристор, катод которого подключен к указанному отводу, соединение одного отвода каждой фазы третьей группы вторичных обмоток с объединенными анодами ключей в виде полууправляемых тиристоров осуществляется через введенный двухоперационный тиристор, анод которого подключен к указанному отводу, при этом вентили первой и второй групп выполнены в виде полууправляемых тиристоров.