Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1985 года по МПК H02M7/12 

2L 2L 2i

2i 2i II

Фиг.1 Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти применение в качестве вторичных источников с широким диапазоном регулирования выпрямленного напряже НИН, предназначенных для питания ра личных технологических установок электролиза, гальваники, электрохим ческой равномерной обработки металлов, заряда аккумуляторов и т.д. Швестны преобразователи перемен ного напряжения в постоянное, содер жащие трёхфазный трансформатор и ве тильный мост с расширенным диапазоном регулирования вьтрямленного напряжения путем подключения вентильн го моста к выводам вторичной обмотк трансформатора через трехполюсное переключающее устройство. При этом переключающее устройство может быть выполнено двух, трех и-позиционным, в зависимости от количества отпаек и свободных концов вторичной обмотки трансформатора, а вентильный мост может быть вьтолнен как на дио дах, так и на тиристорах Щ . При выполнении вентильного моста на диодах преобразователь обеспечивает только ступенчатое регулирование вьшрямленного напряжения. При использовании тиристоров - фазоступенчатое. Ступенчатое вследствие переключения отпаек вторичной обмот ки трансформатора, и плавно в преде лах каждой ступени за счет фазового регулирования угла включения тиристоров. Данные преобразователи обладают широкими регулировочными- возможностями при сохранении высоких техноло гических показателей: коэффициент мощности, уровень пульсации вьшрямленного напряж ения (тока) , установленная мощность сглаживающего фильтра, КПД и т. Недостатком данного преобразователя является повьшенная конструктивная сложность исполнения при необходимости получения большого количества ступеней регулирования за счет усложнения конструкции трансформатора и шинопровода преобразователя,, приводящих в конечном счете к увеличению их массогабаритных пока зателей. Поэтому практическое применение находят преобразователи максимум с двумя-тремя ступенями регулирования выпрямленного напряжения. что является не оптимальным вариантом. Наиболее близким к предложенному является регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, выводы первичной обмотки которого формируют входные выводы, вторичная обмотка которого выполнена с одним дополнительным выводом, и выпрямительный мост, выводы переменного тока которого подключены к выводам вторичной обмотки трансформатора через переключающий блок 2j . Трехфазный трансформатор обеспечивает согласование входного и выпрямленного напряжений, вентильный мост выпрямление трехфазного вторичного напряжения в шестиимпульсное постоянное, переключающий блок - ступенчатое двухзонное регулирование вьшрямленного напряжения вследствие переключения вентильного моста к различным выводам вторичной обмотки трансформатора . Недостатками известного преобразователя являются ограниченные регулировочные возможности и пониженные энерго-экономические показатели изза ограниченного количества ступеней регулирования вьшрямленного напряжения. Цель изобретения - расширение регулировочных возможностей преобразователя и повьшеНие его энергоэкономических показателей путем увеличения количества ступеней регулирования выпрямленного напряжения без какого-либо усложнения конструкции трансформатора и самого преобразователя . Поставленная цель достигается тем, что в регулируемом преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехфазный трансформатор, выводы первичной обмотки которого формирзпот входные выводы, вторичная обмотка которого выполнена с одним дополнительным выводом, и выпрямительный мост, выводы переменного тока которого подключены к выводам вторичной обмотки трансформатора через переключающий блок, последний вьшолнен в виде двух групп ключей, при этом вход каждой фазы вентильного моста связан с крайними выводами обмотки той же фазы через ключи первой группы, а крайний и дополнительньш выводы обмотки каждой фазы связаны с каждым выводом обмотки смежной фазы, через ключи второй группы.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2а, 8 , В , -2,А ,, позиции переключения структуры преобразователя.

Выводы первичной обмотки трансформатора 1 образуют входные выводы преобразователя. Его вторичная обмотка выполнена разомкнутой с одним промежуточным выводом и подключена выводами через переключающий блок 2 к выводам выпрямительного моста 3, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы преобразователя.

Переключающий блок 2 выполнен восьмипози1щонным и содержит две группы ключей,ключи первой -группы которого подключены между входом моста 3 и с фазными концами вторичной обмотки трансформатора 1, а ключи второй группы между смежными по фазе выводами. При подаче на .вход преобразователя сетевого напряжения, на его вторичньпс обмотках формируется вторичное напряжемте 112 величина которого определяется коэффициентом тpaнcфopмalUiи трансформатора 1 и величиной питающего напряжения сети. Вследствие наличия отпаек и переключающего устройства на вход вентильного моста 3 подается восьмиступенчатое регулируемое напряжение, которое выпрямляется в постоянное шестиимпульсное.

При выполнении выпрямительного моста 3 на тиристорах последние могут обеспечивать плавное регулирование выпрямленного напряжения в пределах каждой ступени.

Величина напряжения каждой из восьми ступеней регулирования выпрямленного напряжения определяется соетоянием переключающего блока 2 и выбранным коэффициентом деления вторичной обмотки трансформатора 1 ее промежуточным выводом.

Максимальное вьшрямленное напряжение соответствует соединению вторичной обмотки трансформатора 1 в звезду (фиг. 2о,е , UJQ 2,34112)В этой позиции три ключа переключающего блока 2 -подключены между входом моста 3 и концами вторичной обмотки , начала которой с помощью трех

других ключей соединены в общую нулевую точку.

На фиг, 2 g три других ключа подключены ме;«ду смежными по фазе началами и концами вторичной обмотки трансформатора 1, обеспечивая ее соединение в треугольник с вьтрямленным напряжением Uj 1,17 Ug . На фиг. 2,г вторичные обмотки трансформатора 1 соединены в неполные треугольники с продленными сторонами путем подключения трех ключей переключающего блока 2 между входом моста 3 и софазными началами или концами вторичной обмотки трансформатора 1, а три других ключа переключателя между их промежуточными выводами концами или началами смежных по фазе обмоток. При этом величина выпрямленного в схемах (26, о,У. напряжения зависит от выбранного коэффициента деления К витков вторичной обмотки трансформатора промежуточным выводом и определяется по формулам:

3-2k ii.1 .17 со5ес arcig

Ь - Cosec QrNctp

ito.

P N J

Ha фиг. 2й,е вентильный мост подключен тремя ключами переключающего блока 2 к промежуточным выводам BTOI чной обмотки трансформатора 1, три других ключа которого подключены мржду смежнь&ш по фазе началами или концами вторичных обмоток трансформатора, обеспечивая питание моста 3 либо от левых, либо от правых секций вторичных обмоток, соединенных в звезду. Такие положения блока 2 позволяют получить величину вьтрямленньзх напряжений:

U 2.34.kU ,

.34(1-k)U2.

На фиг. 2, Ту мост подключен тремя ключами блока 2 вторичной обмотки трансформатора 1, три других ключа которого подключены между указанными выводами и смежными по фазе началами или концами вторичных обмоток трансформатора. Путем подключения выпрямленного моста либо к левым, либо к правым секциям вторичной обмотки обеспечивается получение самых меньших по величине ступеней выпрямленного напряжения:Uj «1.17.kaa, Oj 1.17(1-k)U2., В таблице приведены относительные значения всех восьми ступеней выпрямленного напряжения для двух значений k . Из таблицы видно, что соответствующим подбором коэффициента деления витков вторичной обмотки трансформатора 1 можно обеспечивать требуемую кратность регулирования всего диапазона выпрямленного напряжения и вели чины каждой из его ступеней напряжения. Таким образом, использование пред ложенного преобразователя позволяет увеличить число ступеней регулирования выпрямленного напряжения в 4 раза без увеличения количества выводов вторичной обмотки трансформатора и ошиновки .преобразователя. Большее количество ступеней переключений увеличивает регулировочные возможности устройства, повьшает коэффициент мощности преобразователя, снижает уровень пульсации выпрямленного напряжения, уменьшает установленную мощность сглаживаницего фильтра преоб разователя, увеличивает его КПД и су щественно расширяет область применения фазоступенчатых преобразователей переменного напряжения в постоянное (с выполнением выпрямленного блока на тиристорах) . В качестве переключающего блока могут быть использованы обычные перемычки, наборы реле или контакторов, контролеры и т.д Широко применяется на практике, например, в гальванике, ЭХРО регулирование вьтрямленного напряжения по заранее заданным циклограммам - ступенчатое изменение выпpя iлeннoгo напряжения со стабилизацией выпрямпенного напряжения или тока в пределах каждой ступени. Аналогично и в зарядных вьтрямителях, предназначенных либо для ступенчатых режимой заряда либо для заряда нескольких типов аккумуляторньк батарей, целесообразно применение многоступенчатого регулирования выпрямленного напряжения со стабилизацией в пределах каждой ступени тока напряжения путем фазового регулирования угла включения тиристоров вентильного моста преобразователя .

2,34 1,17 1,453 1,2018 0,78 1,56 2,34 1,17 1,5207 1,1456 0,585 1,755 0,39 0,78 0,29250,8775