Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК H02M5/257 H02M5/12 

ветствующим крайним вьгеодам индуктивного элемента, обмотка которого имеет Г1 7/ 3 промежуточных вьшодов, расположенных симметрично относитель но его крайних вьшодов и подключенны через введенные управляемые вентили к общей точке обмоток трехфазного . трансформатора, а начала обмоток тре фазного трансформатора формируют выходные вьшоды. 3. Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трансформатор, первый управляемый вьтрямительный блок и подключенный к его выводам постоянного тока индуктивный элемент, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и формы вы ходного тока, в него введен второй управляемый выпрямительный блок, трансформатор выполнен в виде двух однофазных трансформаторов, имеюицос две последовательно-согласно подключенные обмотки, причем общие точки всех обмоток однофазных трансформаторов объединены, а количество витков одной обмотки одного однофазПного трансформатора составляет 3 от числа витков остальных обмоток, обмотка имеет промежуточный вывод от части обмотки, равной по количеству витков остальным обмоткам, начало и промежуточный вывод обмоток одного однофазного трансформатора через управляемые вентили первого управляемого вьтрямительного блока подключены к одному крайнему вьюоду индуктивного элемента, выполненного в виде обмотки автотрансформатора, наначало и конец обмоток другого однофазного трансформатора подключены через управляемые вентили второго управляемого выпрямительного блока к другому крайнему выводу индуктивного элемента, обмотка которого . имеет h 3 выводов,расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенных через введенные управляемые вентили к общей точке обмоток однофазных трансформаторов, а выходные выводы образованы пофазно.свободньм концом обмотки одного однофазного трансформатора и началом и концом обмоток другого основного трансформатора.

I. Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены последовательно с соответствующими фазами нагрузки, а первая группа вторичных обмоток соединена в звезду и связана с выводами переменного тока первого управляемого мостового вьтрямителя, вьгаоды постоянного тока которого соединены с индуктивным элементом, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и формы выходного тока, в него введены второй управляе мый мостовой выпрямитель, трехфазный трансформатор снабжен второй группой вторичных обмоток,а индуктивный элемент выполнен в внде автотрансформатора с промежуточными выводами, расположенными симметрично относительно крайних вьшодов, каждый крайний и промежуточный вьшоды иидуктивного элемента соединены с соответствующим введенньм управляющим вентилем, при этом вторая группа вторичных обмоток трехфазного трансформатора соединена в треугольник, вершины которого подключены к выводам переменного тока второго управляемого мостового вьтрямителя, кроме того, одноименные выводы постоянного тока первого и второго управляемых мостовых выпрямителей соединены между собой U подключены к общей точке свободных выводов управ(Л ляемых вентилей, а каждый крайний с вьшод индуктивного элемента соединен с Другим выводом постоянного тока соответствующего управляемого мостового выпрямителя. 2.Трехфазный регулируемый преобOl разователь переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первый управляемый о выпрямительный блок, выводы постоянND ного тока которого соединены с иио дуктивиым элементом, отличающийся тем, что, с целью улучшеиия массогабаритных показат ей и формы выходного тока, в него введен второй управляемый выпрямитель ный блок, при этом обмотки трехфазиого трансформатора выполиены со средними точкамн, закороченньми между собой, а начала и концы указанных обмоток подключены через управляемые вентили соответствующего управляемого выпрямительного блока к соот

Изобретение относится к преобразо вательной технике иможет быть испол зовано, например, в качестве плавно регулируемого источника трехфазного напряжения с близкой к синусоидальной формой напряжения нагрузки и тока питания. Известны устройства для регулирования трехфазного напряжения и тока, который получены на основе известных схем выпрямителей путем применения известного йриема закора чивания выхода вьтрямителя иакоротко с одновременньм включением многофазной нагрузки переменного иапря жения последовательно в фазы питани указанных устройств U ,) Однако в этих устройствах в токе питания и в напряжении нагрузки уст раняются высшие гармоники только ) -и, где к - общее количество вентилей в вьтрямительиых мостах, при этом коэффициент гармоник тока питания и напряжения нагрузки сильно зависит от угла управления. Также недостатком этих устройств является относительно большоё количество вентилей, необходимое для Достижения требуемой тока питания и напряжения нагрузки. Наиболее близким к предложенному является регулируемый Трехфазный преобразователь переменного напряясений в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первичИые обмотки которого включены последовательно с соответствующими фазами яагрузки, а первая группа вторичных обмоток соединена в звезду и связана с выводами переменного Тока первого управляемого мостового выпрямителя-, вьгеоды постоянного тока которого соединены с индуктйВНьм элементом L2 J. Недостатком указанного преобразов теля является увеличение массы и габ ритов преобразователя при увеличении глубины регулирования. При диапазоне регулирования О - 1 ,0и отноёительные расчетные мощности основного трансформатора - 1,0 и вольтодобавочного трансформатора - 0,5. Кроме того, при естественной коютутацни управляемых вентилей и выгфямительного моста во входном и выходном токах существуют высшие гармоники, начиная с 5-й. При использовании при нудительной коммутации вентилей управляемого выпрямительного моста и ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ модуляции МОЖ1Ю повысить COS Ч и частоту высших гармо ник, но коэффициент искажений К при этом увеличивается, так как K« KU cosf const с Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и формы выходного тока. Поставленная цель достигается тем что трехфазный регулируемый преобраз ватель переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены последовательно с соответствующими фазами нагрузки, а первая группа вторичных обмоток соедине- 30 на в звезду и связана с вьшодами переменного тока первого управляемого мостового выпрямителя, вьшоды постоянного тока которого соединены с v;,. индуктивным элементом, введены второй 35

управляемый мостовой вьтрямитель, трехфазный трансформатор снабжен второй группой вторичных обмоток, а индуктивный элемент вьтолнен в виде автотрансформатора с промажуточньми выводами, расположенными .симметрично относительно крайних вьшодов, каждый крайний и промежуточный вьшоды индуктивного элемента соединены с соответствующим введеннь№1 управляющим вентилем, при этом вторая группа вторичных обмоток трехфазного трансформатора соединена в треугольник, вершины которого подключены к выводам переменнего тока второго управляемого мостового вьтрямителя, кроме того, одноименные выводы постоянного тока первого и второго управляемых мостовых выпрямителей соединены между собой .и подключены к общей точке свободных вьгоодов управляемых вент.илей, а каж,дый крайний вьюод индуктивного эле- .

тельный блок, трансформатор вьтолнен в виде двух однофазных трансформаторов, именнцих две последовательносогласно подключенные обмотки, причем общие точки всех обмоток однофазных трансформаторов объединены, а количество витков одной обмотки одного однофазного трансформатора составляет УЗ от числа витков остальных обмоток, указанная обмотка имеет промежуточный вьгеод от части обмотки, равной по количеству витков остальным обмоткам,начало и промеясуточный вьшод обмоток одного однофазного трансформатора через управляемые вентили первого управляемого вьэтрямительного блока подключены к одному крайнему вьшоду индуктивного элемента, выполненного в виде обмотки автотрансформатора, начало и конец обмоток другого однофазного трансформатора подключены через управляемые вентили второго упмента соединен с другим вьгоодом постоянного тока соответствующего управляемого мостового выпрямителя. В трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в : переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первый управляемый выпрямительный блок, вьшоды постоян-. кого тока которого соединены с индуктивньЕИ; элементом, введен второй управляемый выпрямительный блок, при этом обмотки трехфазного трансФорматора выполнены со средними точками,закороченными между собой, а начала и концы обмоток подключены через управляемые вентили соответствующего управляемого в:,трямительного блока к соответствующим крайним вьгоодам индуктивного элемента, обмотка которого имеет п 3 промежуточных вьшодов, расположенных симметрично относительно его крайних вьюодов и подключенных через введенные управляемые вентили к общей точке обмоток трехфазного трансформатора, а начала обмоток трехфазного трансформатора формируют выходные ыводы. В трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трансформатор, первый управляемый вьтрямительный блок и подключенный к его выводам постоянного тока индуктивный элемент. введен второй управляемый вьшрямиравляемого вьтрямительного блока к другому крайнему выводу индуктивною элемента, обмотка которого имеет вьшодов, расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенньк через введенные управ ляемые вентили к общей точке обмоток однофазных трансформатрров, а выходные выводы образованы пофазно свободным концом обмотки одного однофазного трансформатора и началом и концом обмоток другого основного трансформатора. На фиг.1 показана схема,соответствующая первому варианту предлагаемого 36-пульсного устройства, выполненного на основе двух б- пульсных вентильных блоков; на фиг. 2 - схема 18-пульсного устройства, второй вариант , выполненного на основе двух З-пуЛьсных вентильных блоков; на фиг.З - схема 12-пульсного устройства третий вариант , выполненного на основе двух 2-пульсных вентильных блоков,. Устройство ПО первому варианту фиг.1 содержит трехфазный трансформатор I, имеющий две группы вто ричных обмоток 2 и 3, при этом пер ippynna вторичных обмоток 2 соедине звезду, а вторая группа вторичных обмоток 3 соединена в треугольник. Обе группы вторичных обмоток 2 и 3 подключены к вьшодам переменного тока управляемых вьтрямительных мо тов 4 и 5, первые одноименные вьюо да постоянного тока которых закоро чены, а вторые одноименные выводы постоянного тока соединены через индуктивный элемент в виде автотрансформатора 6, обмотка которого имеет м 7/3 выводов, расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенных Через упр ляемые вентили 7-10 к общей точке выпрямительных мостов 4 и 5. Трехфазная нагрузка 12 подключена посл довательно с первичными обмотками основного трансформатора. Устройство по второму варианту (фиг,2) отличается тем, что фазные обмотки Трехфазного основного тран форматора 1 выполнены с центральным отводом и закорочены между совой, а свободные выводы групп обмо ток 2 н 3 подключены через трехфазнью управляемые выпрямители 4 и 5 к крайним вьшодам автотрансфор матора 6. Первые концы нагрузки подключены к одним концам одной группы обмоток трансформатора, а другие концы - к питающей сети. Устройство по третьему варианту (фиг.З) отличается тем, что трехфазный трансформатор 1 собран на основе двух двухобмоточных трансформаторов, обмотки которых формируют соответственно первую и вторую группы обмоток (2 и 3), общие точки которых закорочены (И). Начало и ко нец обмоток 2 первого трансформатора черезуправляемые вентили J3 и 14 управляемого выпрямителя 4 подключены к одному крайнемувьшоду однофазного трансформатора, а промежуточный вывод и крайний вьшод обмоток 3 второго трансформатора через управляемые вентили I5 и 16 управляемого выпрямителя 5 подключены к другому крайнему вьшоду автотрансформатора 6. Выводами для подключения трёхфазной нагрузки являются начало и конец обмоток первого основного трансформатора, имеющего а;: общее количество витков в /3 раз больше, чем остальные обмотки. Все три варианта устройства для регулирования трехфазного напряжения содержат две выпрямительные группы, состоящие из соответствующей группы обмоток основного трансформатора и управляемого вентильного выпрямителя. При этом первые выводы постоянного тока выпрямительных групп соединены между собой Непосредственно, а вторые вьшоды постоянного тока - через обмотку индуктивного элемента. При использовании многофазных мостовых вен-ттильиых выпрямительных блоков выс-оды постоянного тока выпрямительных групп совпадают с вьгаодами постоянного тока вентильных блоков (двенадцатифазкая вьшрямительная схема на фиг.И. При использовании многофазных выпря в тeлeй со средней точкой обмоток трансформатора (игестифазная выпрямительная схема с нулевым вьшодом на фиг.2 и четырехфазная вьтрямительиая схема на фиг.З ) одним вьтодами постоянного тока вьптрямительнык групп являются общие точки обмоток основного трансформатора, а другими вьшодами постоянного тока вьирямительньк групп групп - общие точки управляемьо: вентилей соответствующей группы.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что вентили 7-10 постоянно, заперты. Тогда на выходе выпрямительных групп образуется система напряжений U;. где i I,2,...2pi,a m- пульсность одной выпрямительной группы, векторы напряжений которой имеют одинаковую длину и фазовый сдвиг Т/т. Так как прикладьшаемое к автотрансформатору 6 напряжение определяется разностью соседних векторов напряжений Uj, то конец векторов напряжений. .U: на промежуточных выводах обмотки автотрансформатора 6 находи,ся на прямой, соединяющей концы соседних векторов и. Следовательно, при п 7 2 векторы U: имеют разную При поочередном отпирании вентилей 7-10 вьпрямительной группы закорачиваются через соответствующий вентиль и соответствующие секции обмотки автотрансформатора 6. При этом из условия равенства нулю ампер витков обмотки трансформатора т.е. без учета его тока намагничивания следует, что выпрямленной ток через указанный вентиль 7-10 распределяется между выпрямительными группа№1 обратно пропорционально отношению витков секций трансформатора 6, вход щих в контуры замыкания соответствую щих вьшрямительных групп. Так как каждое изменение состояний ключей сопровождается изменением отношения фазньж токов устройства. Управление вентилями выпрямительных групп производится в течение периода питаюдлину. но отводы вьтолнены так, что фазовый сдвиг между любыми соседними и одинаковый. В первом варианте cxebibi, где крайние выво;ц 1 обмотки автотрансформатора 6 не связаны через вентили с общей точкой I1, угол между соседними векторами Ч f а

I. .- . ,во втором варианте схемы, где крайние выводы обмотки связаны через вентили с общей точцсой 11 выпрямительДпя получения

ных групп, /

m () указанных фазовых сдвигов отводы

выполнены от X. части витков, отcчитывae в IX от крайних выводов обмотки трансформатора 6 приведены в

О обозначает

таблице , где X

совпадение двутс дополнительных выводов с крайними выводами и X. .0.5 - центрального вывода. щего напряжения по алгоритму, харак . терному соответствующему 2 -пульсному вьтрямитуото. Алгоритм отпирания вентилей 7-10 (фиг.Н в течение каждого состояния выпрямительных групп - 7,8,9,10 или 10,9,8,7, Регулирование величин тока и напряжения нагрузки достигается, как и в известных схемах фазового регулирования, изменением сдвига фазы отпирания управляе№ах вентилей относительно питающего напряжения. Лоложительн1Л4И свойствами предлагаемого устройства для регулирования трехфазного напряжения по сравнению с известным являются улучшение тока нагрузки и массогабаритных показателей устройства. В известном устройстве при естественной комму/ TaiWH вентилей можно получить с 9 помощью 6 вентилей 6-пульсную,схему и устранить в кривой напряжения нагрузки высшие гармоники ниже 5-й, а в предлагаемом устройстве получается с 2tfl+n вентилями 2тт1 -пульсная схема, и в кривой напряжения нагрузки устраняются высшие гармони ниже (2тп-1 -й, В предлагаемом устройстве с2х2+4 8 вентилями получается 2x2x4 6-пульсная ис 2x3+ 8 «14 вентилями 2x3x8 48-пульсная схема, при этом в напряжении нагрузки устраняются высшие гармоники ниже 5-й и 47-й соответственно. Для получения 12-пульсной и 24-пульсной схемы 10 29 в предлагаемом устройстве требуется соответственно 7 и 10 вентилей. При этом в известном устройстве при естественной коммутации повысить пульсность схемы невозможно. По массогабаритнь м показателям выгоднее второй вариант предлагаемого устройства. Но третий вариант схемы устройства обеспечивает требуемую форму тока нагрузки и потребляемого из сети тока минимальным количеством управляемых вентилей. Первый варинт позволяет соединить трехфазную нагрузку в звезду и согласовать параметры управляемых вентилей с параметрами питающей сети.