Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1989 года по МПК H02M7/04 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности, к вентильным преобразователям низкого напряжения с искусственной KoMMyTaj- цией, и может быть использовано в качестве вьшрямительного агрегата для питания вакуумных дуговых печей, электросварочных установок и других электротехнологических установок не- высокого напряжения.

Цель изобретения -гповьшение надежности и уменьшение массогабарит- ных и энергетических показателей.

На чертеже приведена принципиаль- ная схема устройства.

Преобразователь, содержит трехфазный четырехстержневой преобра«ова- тельный трансформатор 1 с сетевыми обмотками 2-4, соединенными в звезду и двумя вентильными обмотками 5-7 и 8-10, , соединенными по схеме обратные звезды, нулевые выводы которых объединены в общую точку и. образуют отрицательный выходной вывод 11 шесть вентилей 12-17 с объединенными в общую точку катодами-, образующими положительный вывод 18, к которому подключен сглаживающий реактор.19 цепи нагрузки. К отрицательному выход- ному выводу 11 подключено сопротивление нагрузки 20, к коммутирующей обмотке 21, расположенной на четвертом стержне, меньшего сечения, подключен коммутирующий конденсатор 22 с парал лельно подключенным активным сопротивлением 23 через симметричный тиристор 24. ,

Трехфазный датчик 25 тока выполне на основе трех трансформаторов 26-28 тока, первичными обмотками каждого из которых являются две встречные шины одноименных вентильных рбмоток 5-7 и 8-10, а вторичные обмотки соединены в звезду и подключены к выво- дам переменного тока трехфазного диодного моста 29, к выводам Дост оянно го тока которого подключен потенциометр 30. Ползунок потенциометра является выходным выводом 31 датчика тока и подключен к одному выводу сие темы 32 управления симметричным тиристором.

Датчиком тройной частоты является вспомогательная обмотка 33 четвертого стержня преобразовательного трансформатора 1,свободный вывод которой заземлен, а выходной вывод 34 соеди-.

, fg

15

20 5 0 5

0 д

0

5

нен с другим выводом системы управления.

Система 32 управления выполнена на основе фазосдвигающего устройства. Регулирующий транзистор 35 «базой соединен с -выходом детектора 36.полярности, а коллектором - с отрицательным входом интегратора 37. Выход ин- тег-ратора 37 подключен к положительному .входу компаратора 38, выход ко- торого соединен с входом выходного ключа 39 на транзисторе. Вход детектора 36 полярности является одним из входов системы управления, другим входом которой является эмиттер регулирующего транзистора 35. Положитель- ный вход интегратора 37 связан с выходом детектора 36 полярности. .1

Устройство работает следующим образом.

Шестифазный однотактный преобразователь при нор мальной работе -генерирует третью гармонику тока, которая протекает по вентильным обмоткам преобразовательного трансформатора 1. При этом-создаются потоки Нулевой последовательности,, замыкающиеся по четвертому стержню магнитопров.ода, благодаря чему на коммутирующей обмотке 21 и вспомогательной обмотке 33 четвертого стержня наводятся ЭДС третьей гармоники с амплитудой 2/3 амплитуды ЭДС вентильной обмотки при холостом, ходе при равенстве чисел витков вентильных обмоток 5-10 и обмоток 21 и 33, Поскольку коммутирующая обмо.тка 21 замкнута на коммутирующий конденсатор 22, то при закрытом симметричном тиристоре 24 по коммутирующей обмотке протекает емкостньй. ток тройной частоты, который трансформируется на вентильные обмотки 5- 10 преобразовательного трансформатора 1 и позволяет-осуществлять работу преобразователя в режиме с и скусст- , венной коммутацией. При соответствующей емкости коммутирующего конденсатора в режиме Номинальной нагрузки - достигается полная компенсация реактивной мощности преобразователя и сохраняется двойной трехфазный рея;им преобразователя. Для сохранения.такого режима при уменьшении тока нагрузки преобразователя пропорционально ему через систему управления 32 изменяется момент отпирания симметричного тиристора 24; который включает параллельно конденсатору 22 активное со3145

противление 23. При этом увеличивается величина тока, протекающего noj коммутирующей обмотке 21, и уменьшается его фаза, что благоприятно сказывается на.форме токов вентилей .12- 17 и сетевых обмоток 2-4 преобразовательного трансформатора,1, приближая их к синусоидальной.

Контроль за током нагрузки осуще- ствляется с помощью датчика 25 тока. Датчик тока выполнен на основе трех однофазных трансформаторов 26-28 тока и трехфазного диодного моста 29, нагруженного на потенциометр 30. Пер- вичными обмотками трансформатор ов 26- 28 тока с целью исключения подмагни- чивания магнитопровода являются встречные шины вентильных обмоток 5-7 и 8-10 одноименных фаз. Сигнал с выхода датчика 25 тока-поступает пропорционально току нагрузки на систему 32 управления.

Датчиком тройной частоты служит

вспомогателъная обмотка 3J четвертого 25 щую точку и образуют положительный

выходной вывод, трехфазный датчик

30

35

стержня, которая создает синхронизирующее напряжение для системы 32 управления симметричным тиристором 24, сигнал от которого поступает на вход детектора 36 полярности.

Напряжение, пропорциональное току

нагрузки, с потенциометра 30 поступает на эмиттер регулирующего транзистора 35 фазосдвигающего устройства, построенного по вертикальному принципу. Изменение фазы импульса управления симметричным тиристором 24, включенным последовательно с ак-. тинным сопротивлением 23 на напряжение коммутирующей обмотки 21 четвертого стержня, осуществляется изменением величины напряжения на эмиттере регулирующего транзистора 35.

Изобретение обеспечивает уменьшение габаритов преобразователя за счет 45 снижения мощности трансформаторного оборудования; улучшение энергетических показателей преобразователя за счет уменьшения расхода активных материалов и потерь в них; повьш1ение надежности преобразователя в работе за счет исключения дополнительных вспомогательных обмоток на основных

тока,- выполненный на трех однофазны трансформаторах тока, первичными об мотками каждого из которых являются

40

две встречные шины одноименных вентильных обмоток, а вторичные обмотк соединены в звезду и через трехфазный диодньй мост с анодной и катодной группами, одна из групп которог заземлена, подключены к потенциомет ру, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения массогабаритных и энерге тических показателей, на четвертом стержне трехфазного преобразователь ного трансформатора расположена ком мутирующая обмотка, параллельно кот рой включены коммутирующий ко.нденса тор и соединенные последовательно активное сопротивление и симметричный тиристор, причем система управл ния тиристором выполнена на основе фазосдвигающего устройства и подклю чена одним из входов к среднему выв 50 ДУ потенциометраj другим входом - к незаземленному выводу вспомогательной обмотки четвертого Стержня прео разовательного трансформатора.

стержнях и инвертора тройной частоты со сложной системой управления.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный преобразовательный трансформатор, магнитопровод которого состоит из трех стержней с основными обмотками, причем сетевая обмотка,соединена в звезду, а вентильные обмотки соединены по схеме две обратные звезды, нулевые выводы которых объединены в общую точку, образуя отрицательный выходной вьгеод, и четвертого стержня меньшего сечения, на котором расположена вспомогательная обмотка в качестве датчика тройной частоты, при этом свободный вывод вспомогательной обмотки заземлем, шесть вентилей,аноды которых подключены к вентильным обмоткам, а катоды объединены в обтока,- выполненный на трех однофазных трансформаторах тока, первичными обмотками каждого из которых являются

две встречные шины одноименных вен тильных обмоток, а вторичные обмотки соединены в звезду и через трехфазный диодньй мост с анодной и катодной группами, одна из групп которого заземлена, подключены к потенциометру, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения массогабаритных и энергетических показателей, на четвертом стержне трехфазного преобразовательного трансформатора расположена коммутирующая обмотка, параллельно которой включены коммутирующий ко.нденса- тор и соединенные последовательно активное сопротивление и симметричный тиристор, причем система управления тиристором выполнена на основе фазосдвигающего устройства и подклюена одним из входов к среднему выво- У потенциометраj другим входом - к незаземленному выводу вспомогательой обмотки четвертого Стержня преобазовательного трансформатора.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к вентильным преобразователям низкого напряжения с искусственной коммута- цией и может быть использовано в качестве выпрямительных агрегатов для питания вакуумных дуговых печей, электросварочных установок и других электротехнологических установок невысокого напряжения. Цель изобретения - повышение надежности и улучшение массогабаритных и энергетических показателей. В шестифазном однотакт- . ном вентильном преобразователе, наличие коммутирующей обмотки 21 на четвертом стержне преобразовательного трансформатора 1 и коммутирующего конденсатора 22, соединенного параллельно с активным сопротивлением 23 через симметричный тиристор 24, позволяет поддерживать работу преобразователя в двойном трехфазном режиме с искусственной коммутацией при отсутствии уравнительного реактора и тем самым улучшить его энергетические и массогабаритные показатели. Для поддержания такого режима при уменьшении тока нагрузки преобразователя пропорционально ему через систему 32 управления изменяется момент отпирания симметричного тиристора 24, который включает параллельно коммутирующему конденсатору активное сопротивление 23. При этом увеличивается величина тока, протекающего по коммутирующей обмотке 21, и уменьшается его фаза, что благоприятно сказывается на форме токов сетевых обмоток 2-4, приближая их к синусоидальной при высоком коэффициенте мощности. 1 ил. (Л а 4 СД 00 со CJD