Преобразователь переменного тока в постоянный Советский патент 1992 года по МПК H02M7/155 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в выпрямителях с принудительной коммутацией, источниках реактивной мощности, электроприводах постоянного тока.

Известный преобразователь переменного тока в постоянный содержит мост силовых управляемых вентилей, диодный мост. к выходу которого подключен конденсатор фильтра, выводы которого через диоды связаны с положительным и отрицательным выводами силового моста, два полностью управляемых вентиля, последовательно с которыми включены источники смещения, выо

полненные в виде конденсатора, зашунти- рованиого источником подзаряда 1.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа преобразователь переменного тока в постоянный 2, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к силовому мосту на управляемых вентилях, диодный мост, подключенный к выводам вторичной обмотки через дополнительную вторичную обмотку. Выводы постоянного тока диодного моста связаны с емкостным фильтром, выполненным в виде двух последовательно соединенных конденсаторов, а через полностью управляемые вентили - с одноименными выводами постоянного тока силового моста. Общая точка конденсаторов фильтра подключена к нейтрали звезды. Выводы постоянного тока силового моста соединены через диоды с разноименными выводами постоянного тока диодного моста, причем диоды подключены одноименными силовыми электродами к общим точкам анодов и катодов силового и диодного мостов.

Недостатком преобразователя является невозможность генерирования реактивной м ощности во всех режимах. Преобразователь обеспечивает выпрямительный режим как с генерированием, так и с потреблением реактивной мощности и ин- верторный режим с потреблением реактивной мощности,

Целью изобретения является повышение энергетических показателей путем обеспечения возможности генерирования реактивной мощности во всех режимах.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного преобразователя переменного тока в постоянный, содержащего трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной с входными выводами для подключения соответствующих фаз питающей сети, и двумя трехфазными вторичными обмотками, соединенными пофазно согласно-последовательно, силовой и вспомогательный выпрямительные мосты, выполненные на управляемых вентилях, емкостной фильтр, включенный параллельно выходу вспомогательного выпрямительного места и выполненный в виде двух последовательно соединенных конденсаторов, общая точка соединения которых подключена к объединенным свободным выводам первой вторичной обмотки, а также два диода и два полностью управляемых вентиля, причем, общие точки пофазного соединения вторичных обмоток соединены со входами силового выпрямительного моста, свободные выводы второй

вторичной обмотки соединены со входами вспомогательного выпрямительного моста, выводы постоянного тока которого через указанные диоды, включенные в том же направ- лении, что и вентили указанных мостов, соединены с разноименными выводами постоянного тока силового выпрямительного моста, а через указанные полностью управляемые вентили - с одноименными выводами постоянного тока силового выпрямительного моста, образующими выходные выводы для подключения нагрузки, в предлагаемом преобразователе введены дополнительная трехфазная вторичная обмотка и дополнительный 5 выпрямительный мост на управляемых вентилях, выводы постоянного тока которого соединены с одноименными выводами постоянного тока вспомогательного выпрямительного моста. Фазные выводы перемен- 0 ного тока через одноименные фазы указанной дополнительной вторичной обмотки, включенной согласно по отношению к другим вторичным обмоткам, подключены к указанным общим точкам пофазного сое- 5 динения первой и второй вторичных обмоток отстающей фазы.

Преобразователь переменного тока в постоянный обеспечивает потребление и генерирование реактивной мощности как в 0 выпрямительном, так и в инверторном режимах, а возможность плавного перехода от одного режима к другому расширяет функциональные возможности преобразователя,

5 На фиг.1 приведена принципиальная схема преобразователе; на фиг.2 - временные диаграммы токов и напряжений.

Преобразователь переменного тока в постоянный (фиг.1) содержит силовой вы- 0 прямительный мост на управляемых вентилях 1-6, выводы постоянного тока которого через полностью управляемые вентили 7 и 8 связаны с выводами постоянного тока вспомогательного выпрямительного моста 5 на управляемых вентилях 9-14 и к выводам постоянного тока дополнительного выпрямительного моста на управляемых вентилях 15-20. Выводы постоянного тока силового выпрямительного моста через диоды 21-22 0 связаны с разноименными выводами посто- тока вспомогательного выпрямительного моста, к которым подключены последовательно соединенные конденсаторы 23 и 24. Вывод для подключения нагруз- 5 ки через реактор 25 связан с выводом постоянного тока силового выпрямительного моста. Трехфазные вторичные обмотки 26 и 27 соединены пофазно согласно-последовательно. Объединенные свободные выводы вторичной обмотки 26 подключены к

общей точке конденсаторов 23 и 24, Общие точки пофазного соединения вторичных обмоток 26 и 27 соединены со входами силового выпрямительного моста, а через обмотку 28 - с входными выводами дополнительного вы- прямительного моста. Свободные выводы обмотки 27 подключены к входам вспомогательного выпрямительного моста.

В случае, когда открыты управляемые вентили 1 и 2, сопротивление нагрузки 29 равно нулю и преобразователь работает в режиме потребления реактивной мощности (фиг.2а, б, на фиг.2 приведены временные диаграммы только для фазы А), Ток проходит по цепи: 2 - фазы С и А обмотки 26-1- 25-29-2. При отпирании управляемого вентиля 3 происходит естественная коммутация тока из вентиля 1 в вентиль 3.

При работе преобразователя с коэффициентом мощности равном 1 для выключе- ния управляемого вентиля 1 отпирают полностью управляемый вентиль 8 и вентиль 9. К управляемому вентилю 1 в обратном направлении прикладывается напряжение фазы А вторичной обмогки 27 и вентиль 1 выключается. К фазе А вторичной обмотки 26 встречно прикладываетя напряжение конденсатора 24. Напряжение на конденсаторах 23 и 24 больше амплитудного значения напряжения фазной обмотки 26, поэтому ток фазы А вторичной обмотки 26 уменьшается. Ток нагрузки 29 при этом проходит по цепи 29-2-фазы С и А обмотки 26-фаза А обмотки 27-9-8-25-29, а также по цепи: 29-2-фаза С обмотки 26-24-8-25-29. Происходит разряд конденсатора 24. При уменьшении тока фазы А обмотки 26 до нуля ток нагрузки проходит по цепи1 29-2-фаза С обмотки 26-24-8-25-29. После восстановления запирающих свойств управляемого вентиля 1 и спада тока фазы А обмотки 26 до нуля запирают полностью управляемый вентиль 8 и отпирают управляемый вентиль 3. Ток нагрузки проходит по цепи: 29-2-фаза С обмогки 26-23-21-25-29. Кфззе В обмотки 26 прикладывается напряжение конденса- тора 23 и по фазе 8 обмотки 26 и управляемому вентилю 3 начинает проходить ток. Конденсатор 23 заряжается. По окончании переходного процесса ток нагрузки проходит по цепи: 29-2-фазы С и В обмотки 26-3- 25-29. Напряжение на конденсаторе 23 равно максимальному значению, а на кон- денс.аторе 24 - минимальному.

Для выключения управляемых вентилей анодной группы силового моста отпирают полностью управляемый вентиль 7. На первом этапе коммутации происходит разряд конденсатора 23, а на втором этапе коммутации - заряд конденсатора 24.

При работе преобразователя в режиме генерирования реактивной мощности (фиг.2а, г, сопротивление нагрузки равно нулю) при коммутации к управляемому вентилю 1 прикладывается напряжение фазы А обмотки 27 через вентиль 9 и полностью управляемый вентиль 8.

При работе преобразователя в инвер- торном режиме с генерированием реактивной мощности (фиг,2а, д), при коэффициенте мощности равном 1 (фиг,2а, е) и при nt греб- лении реактивной мощности (фиг.2а, ж) при коммутации к управляемому вентилю 1 прикладывается напряжение фазы С обмотки 28 через вентиль 19 и полностью управляемый вентиль 8.

Формула изобретения Преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной с входными выводами для подключения соответствующих фаз питающей сети, и двумя трехфазными вторичными обмотками, соединенными пофазно согласно-последовательно, силовой и вспомогательный выпрямительные мосты, выполненные на управляемых вентилях, емкостной фильтр, включенный параллельно выходу вспомогательного выпрямительного моста и выполненный е виде двух последовательно соединенных конденсаторов, общая точка соединения которых подключена к объединенным свободным выводам первой вторичной обмотки, а также два диода и два полностью управляемых вентиля, причем общие точки пофазного соединения вторичных обмоток соединены с входом силового выпрямительного моста, свободные выводы второй вторичной обмотки соединены с входом вспомогательного выпрямительного моста, выводы постоянного тока которого через указанные диоды, включенные в том же направлении, что и вентили указанных мостов, сЪединены с разноименными выводами постоянного тока силового выпрямительного моста, а через указанные полностью управляемые вентили - с одноименными выводами постоянного токз силового выпрямительного моста, образующими выходные выводы для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем обеспечения возможности генерирования реактивной мощности во всех режимах, введены дополнительная трехфазная вторичная обмотка и дополнительный выпрямительный мост на управляемых вентилях, выводы постоянного тока которого соединены с одноименными выводами постоянного тока вспомогательного выпрямительного моста, а фазные выводы переменного тока через одноименные фазы указанной дополнительной вторичной обмотки, включенной согласно по отношению к другим вторичным обмоткам, подключены к указанным общим точкам пофазного соединения первой и второй вторичных обмоток отстающей фазы.

Использование: изобретение может быть использовано в выпрямителях с принудительной коммутацией, источниках реактивной мощности, электроприводах постоянного тока. Сущность изобретения: преобразователь переменного тока в постоянный содержит трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной с входными выводами для подключения соответствующих фаз питающей сети, три трехфазные вторичные обмотки (ВО) 26, 27, 28 силовой, вспомогательный и дополнительный выпрямительные мосты (ВМ), выполненные на управляемых вентилях 1-6, 9-14 и 15-20, емкостной фильтр, включенный параллельно выходу вспомогательного ВМ и выполненный в виде двух последовательно соединенных конденсаторов 23, 24, а также два диода 21, 22 и два полностью управляемых вентиля 7, 8 Первая и вторая ВО включены согласно-последовательно. Общие точки пофазного соединения ВО соединены со входами силового ВМ Объединенные свободные выводы первой ВО подключены к общей точке соединения конденсаторов 23, 24, Свободные выводы второй ВО соединены со входами вспомогательного ВМ, выводы постоянного тока которого связаны с одноименными выводами постоянного тока дополнительного ВМ, которые через диоды 21, 22, включенные в гом же направлении, что и вентили указанных мостов, соединены с разноименными выводами постоянного тока силового ВМ, а через полностью управляемые вентили 7-8 - с одноименными выводами постоянного тока силового ВМ. образующими выводы для подключения нагрузки. Фазные выводы переменного тока дополнительного ВМ через одноименные фазы третьей ВО, включенной согласно по отношению к другим ВО, подключены к указанным общим точкам пофазного соединения первой и второй ВО отстающей фазы Указанное выполнение устройства обеспечивает потребление и генерирование реактивной мощности как в выпрямительном так и в инверторном режимах, а возможность плавного перехода от одного режима к другому расширит функциональные возможности преобразователя 2 ил (Л VI о о о

3L9

2$

Фыъ.1

«

Pu.S