Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при построении мощных преобразователей постоянного напряжения.

Цель изобретения - повышение надежности путем устранения коммутационных перенапряжений на ключах инвертора.

Нэ фиг. 1 представлена схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 -- соединение обмоток многофазного трансформатора; на фиг. 3 - векторные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Преобразователь постоянного напряжения содержит многофазный (кратный трем) мостовой инвертор I, выполненный на полностью управляемых ключевых элементах, многофазный (например, девяти- фазный)трансформатор 2 с первичной 3-11, вторичной 12-20 и трехфазной дополнительной 21-23 обмотками и мостовой выпрямитель 24 на диодах 25. Дополнительные обмотки трансформатора укладываются в те же пазы 26, что и первичная и вторичная обмотки. Эти обмотки 21- 23 имеют значительно большее число витков, чем первичная и вторичная обмотки, но выполнены из более тонкого провода. Фазы 21-23 дополнительной обмотки замкнуты на конденсаторы 27-29, емкость ко- „торых выбирается из условия равенства реактивных сопротивлений конденсатора и фазы дополнительной обмотки.

Многофазный трансформатор может быть выполнен на базе-обычной заторможенной асинхронной машины с обмотками, уложенными в пазы ротора, на который напрессован шихтованный цилиндрический статор без обмоток и пазов. Однако конструкция многофазного трансформатора может быть отличной от цилиндрической, например с прямоугольными шихтованными или витыми магнитопроводами. На фиг, 2 псг-азана схема образования одной из фаз в девятифазных первичной 3-11 и вторичной 12-20 обмотках, например 3 и 12 и трехфазной 21-23 дополнительной обмотки в многофазном трансформаторе,

Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

Управляемые ключевые элементы мостового инвертора 1 по командам устройства управления, входящего в состав инвертора (на фиг. 1 устройство управления не показано), осуществляют поочередное подключение диагоналей многоугольника первичной обмотки к источнику постоянного напряжения. Например, в данный момент времени к + источника подключена вершина а (фиг. 1), а - вершины с и d (в фазе 7 первичной

обмотки протекают коммутационные процессы). В следующий момент времени ключевые элементы подключают вершину b к + источника и отключают вершину d, т. е.

теперь к источника оказываются подключенными вершины а и Ь, а к - - вершина с (в коммутации теперь находится фаза 3), Линия магнитного потока поворачивается для изображенной девятифазной обмотки вслед повороту линии коммутации на 20° и т. д, В результате этих подключений обеспечивается равномерное вращение магнитного потока с необходимой угловой скоростью и, следовательно, наведение

ЭДС в обмотках трансформатора. С такой же угловой скоростью вращается и линия естественной коммутации обмоток вторичной цепи, где с помощью неуправляемых ключевых элементов 25 мостового выпрямителя 24 осуществляется преобразование переменного напряжения в постоянное. При этом линия раздела токов в выпрямителе совпадает по направлению с линией максимума наведенной ЭДС в многоугольнике

вторичной обмотки.

При гвии контуров с конденсаторами линия коммутации, т. е. линия приложенного напряжения и линия раздела тока в первичной цепи совпадают (фиг. За), но

линия направления магнитного потока остается на угол (90° - у ). т. е. совпадает с направлением линии раздела тока холостого хода (Ь Ь + Т21). Поскольку поток ограничен условиями насыщения, то ограничена

и величина наводимой им ЭДС EI, которая только значением EICOS у определяет составляющую приложенного напряжения. Произведение напряжения Ui на ток ti, обуславливает потребляемую активную

мощность преобразователя (здесь активными сопротивлениями и рассеянием первичной и вторичн ой обмоток для упрощения рассуждений пренебрегаем).

При наличии емкостного контура возбуждения (фиг. 36) его ток (с1 компенсирует потребление из сети токаХэ. В этих условиях угол у 0 и активная мощность преобразователя становятся максимально возможной.

Помимо всего наличие емкостного контура возбуждения обуславливает прпенди- кулярность линии потребляемого тока li и потока Ф . Отсюда коммутируемая фаза претерпевает наименьшее изменение потокосцепления и, следовательно, коммутация спокойная, полупроводниковые ключевые элементы функционируют без перенапряжений в облегченных условиях, всплески и провалы токов и напряжений на входе и

выходе преобразователя снижаются, i e. введение емкостного контура возбуждения обеспечивает повышение надежности и улучшение качества электрической энергии Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные многофазный, кратный трем мостовой инвертор, многофазный трансформатор с вращающимся магнитным полем, обмотки которого соединены последовательно многоугольниками, причем вершины многоугольника первичных обмоток подключены к соответствующим выходным выводам многофазного мостового инвертора, а вершины многоугольника

вторичных обмоток к входным выводам многофазною мостового выпрямителя о т- личающийся тем. что. с целью повышения надежности путем устранения коммутационных перенапряжений на ключах инвертора, в пазы с секциями первичных и вторичных обмоток многофазного транс форматора уложены дополнительно введен- ныеобмотки,соединенные

последовательно и образующие трехфазную систему, каждая фаза которой подключена к введенному конденсатору, емкостное сопротивление которого на рабочей частоте равно реактивной составляющей сопротивления фазы дополнительно введенной обмотки.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при построении мощных преобразователей постоянного напряжения. Цель изобретения - повышение надежности путем устранения коммутационных перенапряжений на ключах инвертора. Преобразователь постоянного напряжения содержит последовательно соединенные многофазный мостовой инвертор 1, многофазный трансформатор 2, обмотки которого соединены многоугольником, и мостовой выпрямитель 24. В пазы с секциями первичных и вторичных обмоток уложены дополнительные обмотки 21-23, соединенные в трехфазную систему, каждая фаза которой подключена к конденсатору 27-29. Введение емкостного контура возбуждения позволяет обеспечить перпендикулярность линии раздела токов и оси магнитного поля, что обуславливает снижение коммутационных перенапряжений, повышение надежности, 3 ил. и |с чг с о ел Јь О СА

Фиг.2

-El |ч

Линия / коммутации/

. /

Ф

Г.

Ф

и

Фиг.З