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

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и может использоваться для питания нагрузки постоянным напряжением при поньшенных требованиях к коэффициенту мощности. Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения-в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с вторичными фазными обмотками, соединенными в звезду и подключеиньми к входу трехфазного ьшрямительного моста, с первичными фазными обмотками, подключенными промежуточньода и тремя одноименными крайними выводами к фазнь&{ входным вьшодам чедез встречно-параллельно включенные пары управляемых венти1лей, а тремя другими крайними выводами - к нулевому входному выводу C Недостатки этого преобразователя заключаются р новшземных габаритах трансформатора и неудовлетворятельном гармоническом соста:ве токов и напряжений. пятой и седьмой гармоник в форме кривой потребляемого тока может оказывать вредное воздействие на сеть. Ваиволее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий однофазные .трайсформаторы с тремя первич НЫШ1 обмотками, каждая из которых выполнена с отводом, подключенньм к одному выводу соответствующей иёрвсй иары встречно-параллельно акл|оче яых вентилей, а другие выводы указаннык пар объединены и подключены к «УЛ&ВО1 входному выводу, ВТОрые парь встречно-параллельно включенных ве«тилей, три вторичные фазны обмотки, подключенные к вьшрямителю с чкслсим вентилей, кратным шести, а указая(алей отвод от первичной обмотки делит ее витки в соотношении «2 1 1гггде Wj Wf, число витков от начала пер вичной обмотки,до отвода, число витков от отвода до конца первичной обмотки zl Однако размещение вентильных обмотков преобразователя на трех одно фазнъвс трансформаторах, т.е. на маг нитопро&одах, не имеющих общей магнитной цепи, приводит к тому, что при сильноточном выпрямлении процесс обесточивания вторичной обмотки выходящего из работы трансформатора затягивается на некоторое время Г , Это препятствует своевременному росту тока на включающемся диоде вступающего в работу трансформатора, так как в. течение указанного времени f ток натрузки делится между комму- . тирубщими диодами вьтрямителя. Возникающая в результате неодинаковая токовая загрузка обмоток смежных фаз приводит к неравенству амплитуд смежных по фазе пульсаций выпрямленного напряжения. Появление времени i объясняется тем, что, в отличие от процесса переключения тиристоров в каждом трансформаторе, процесс переключения тиристоров между транс-. -форматорами основан не на автотранс-форматорном эффекте между соответствукицими обмотками, а только на переключающих свойствах диодов, работающих параллельно на общую нагрузку. Недостаткомизвестного преобразователя является также избиратель-ность соедияекия между собой соответствующих разноименных выводов первичных обяоток отстающей и опе режающей фазы, что усложняет наладку устройства, а при неправильном соединении повышается уровень пу ьсаций. Таким образом,указанные недостатки приводят к снижению коэффициента мощности. Цель изобретения - повышение коэффициента мощности. Эта цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трансформатор с тремя первичными фазньми обмотками, каждая из которых выполнена с отводом, подключенньм к одному вьгеоду соответству«щей пер1вой пары встречно-параллельно включенных управляемых вентилей, а другие выводал указанных пар объединены и подключены к нулевому выводу, вторые иары встречно-параллельно вклю(( управляемых вентилей, sTosptPtHbie фазные обмотки, подключенные к вьшрямителю с числом вентилей, кратным шести, а отвод от первичной обм;этки делит ее витки в соотноше:нии . W, W-1 где Wj - число витков от .начала первичной отмобки до от: вoдaV . . V, .W - число витков от отвода до . конца первичной обмотки, трансформатор вьшолнен трехфазным, один вывод каждой первичной фазной обмотки подключен к соответствукачему входlioMy выводу, а другой ее вывод через соответствующую вторую пару: встречнр-параллельнр включенньк управляемых вентилей соединен с разноименным ему. выводом первично обмотки пр.ризвольной смежной фазы, Нд чертеже изображена функционалъная схема предлагаемого устройства. Преобразователь содержит первые и вторые пары вст зёчнй-параллельно включенных вентилей 1-12, в том чис ле первые пары - на вентилях 1,7, 9,3, 5,11 и вторые пары - на вентилях 2,8, 10,4, 6,12. Выпрямитель с числом вентилей, кратным шести, выполнен трехфазным мостовым на диодах 13-18 и подключе к вторичнь м фазнык обмоткам 19-21 трехфазного трансформатора 22. Первичные фазные о&мотки выполне с отводами. При этом один вьгоод о&мотки 23 (24-25) соединен с фазным входяьм. выводом А (С, Б),, а ; ругой вьюод обмо-тки 23 ,(24, 25) соединен второй парой встречно-пар аллелън. включенных вентилей 2,8 (10,4, 6,12 В представленном варианте схемы сво бодные выводы указанньЕХ вторьвс пар вемтилей соединены с разноименными вьшодами смежных фаз таким образом что образуют отстакщий треурольник: конец фазы cf - с началом фазы С, конец фазы С - с началом фазы Ъ конец фазы % - с началом фазы а . Отвод обмотки 23 (24, 25) подкл чен к первой паре вентилей 1,7 (9, ,), свободные вьшрды указанных nepsMK пар объединены и подключены к нулевому входному выводу 0. Вторичные фазные обмотки 19-21 трансформатора 22 соединены в треуго-льдаск. Нагрузка 26 подключена к вь{х6ду трехфазного мостового выпр мителя. Отвод от каждой первичной обмот делит ее число витков в отношении Wj : W, 1 : ( .Уз - 1). Устройство работает следующим ,образом. . При открытии вентиля 1 от прикладываемого к нему напряжения между входными выводами А и О в его положительный полупериод. На вторичные фазные обмотки 19-21 трансформатора 22 трансформируются напряжения, наибольшее из которых на обмотке 19 отпирает диоды 14 и 15,- и цепь тока нагрузки замыкается через указанную обмотку, дирды и нагрузку 26. При зТом цепь первичного фазного тока замыкается через открытьй вентиль 1 между .входными выводами А и О. Сумма напряжений на обмотках 20 и 21 равна по величине и противоположна полярностью напряжению на об-, мотке 19. Кроме того, вентили, подключенные к обмрткам 24 и 25, заперты. Поэтому обмотки 20 и 21 обесточены. Через 30 эл.град, отпирается вентиль 2 от прикладываемого к нему напряжения между входными выводами А и С в его положительный полупериод, а вентиль 1 запирается вследствие а тотрансформаторного зффекта, возникакнцего в обмотке 23. Линейное напряжение сети в .УЗ раза больше фазного, однако за.счет выбраннргр соотношения чисел витков оно прикладывается к Y3 раза больиему числу витков первичной фазной обмотки. Поэтому следящая симметричная пульсация тока на нагрузке 26 в течение 30 3л.град, формируется пОд действием напряжения на обмотке 19, равного по амплитуде предыдущему и сдвинутого от него по фазе па .30 эл.трад. При этрм цепь тока нагрузки замыкается через те же диоды 15 и 14.. Далее через 30 эл.град. после отпирания вентиля 2, отпирается вёнтшть 3 от прикладываемого к нему напряжения между входными выводами О и С в его отрицательный полупериод. Магнитный поток, образованный в очередной фазе тра сформатора, наводит в обмотке 23 предыдущей фазы ЭДС, полярность которой противоиоложна полярности напряжения, ранее прилрженного к обмотке 23 через открытый вентиль 2, а величина - больше. Поэтому вентил э .2 запирается. При этом отпирается диод 18, запирается диод 14 и цепь тока нагрузки замыкается через обмотку 20, диоды 15 и 18 и нагрузку 26. Аналогично со сдвигрм по фазе на 30 эл.град.. отпираются остальные вентили и проводят ток с соответствующими диодами в следующей последовательности: 1-15-14J ,4j 3-15-18,4-15-18,5-13-18,6-l 3-18,7-1 16,8-13-16,9-17-16,10-17-16,11-1712-17-14. Угол проводимости диодов 13-18, равный 120 эл.град., может быть снижен в 2 раза при соединении вторичных обмоток трансформатора совместно с диодами в шестифазную выпрямительную схему со средней точкой Это увеличивает нагрузочную способность диодов, снижает в них потери однако повьшает расчетную мощность трансформа ора. Нормальная работоспособность устройства обеспечивается и в случае подсоединения начал обмотки, например, 24 и 25 соответственно к фазам В и С сети/Очередность включения вентилей при этом следующая: 2,1, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, Соответственно меняется и очередность включения диодов. Вредное воздействие преобразователя на сеть, которое может иметь место при протекании по нулевому проводу тока нулевой последовательности, устранимо посредством дополнительного трехфазного трансформа8матора, обмотки которого соединены в звезду и подключены тремя одноименными выводами к фазным входным выводам, а общей точкой трех других выводов - к нулевому входному выводу. В предлагаемом преобразователе при сильноточном выпрямлении не наблюдается неравенства амплитуд -смежных по фазе пульсаций выпрямленного напряжения. Кроме того, преобразователь индифферентен к соединению между собой соответствующих разноименных выводов первичных обмоток отстающей и опережающей фазы. В результате отсутствует взаимосвязь между качественными показателями выпрямления и наименованием смежной фазы. Таким образом, повышаются качественные показатели преобразователя при сильноточном вьшрямленин, т.е. уменьшается уровень пульсаций вьтрямленного напряжения, повышается коэффициент мощности за счет отсутствия дополнительно возникающей при сильноточном выпрямлении несимметрии формы кривой выпрямленного напряжения. Кроме того, упрощается наладка предлагаемого устройства.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трансформатор с тремя первичными фазными обмотками, каждая из которых выполнена с отводом, подключенным к одному выводу соотэетствуюцей первой пары встречно-параллельно включенных управляе№лх : вентилей а другие выводы указанных пар объединены и подключены к йулевому а дному выводу, вторые пары ; встречно-параллельно включенных уп