Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1992 года по МПК H02M7/06 

-04

Использование: изобретение может быть использовано в качестве низковольтного вторичного источника питания с улуч- шеннымиэнергетическими характеристиками и расширенной областью применения. Сущность изобретения: устройство выполнено на основе трансформатора с трехстержневым магнитопроводом 2, на двух из стержней которого размещены две первичные обмотки 3, соединенные в открытый треугольник, и две пары идентичных вторичных обмоток 4, 5, подключенных смежными по фазе парами к выходным выводам свободными началами и концами через вентили 6-9, а общими точками их соединения - через две дополнительные (вольтодобавочные) вторичные обмотки с относительным числом витков V1 - V3/2 , размещенные на безобмоточном стержне с дополнительной первичной обмоткой, соединенной с основными в открытый треугольник. Устройство обеспечивает симметричный четырехимпульсный режим выпрямления, повышенный уровень выходного напряжения и мощности, улучшенные энергетические показатели.3 ил.

й Zl ZM ZS

Фиг,1

-яИзобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти практическое применение о качестве низковольтных вторичных источников постоянного напряжения

Известны маловентильные многофазные преобразователи переменного напряжения в постоянное, в частности четырехвалентные преобразователи трехфазного переменного напряжения в четы- рехпульсное постоянное на основе различных модификаций схемы Скотта и содержащие два однофазных трансформатора, подключенных сетевыми обмотками под два линейных напряжения трехфазной питающей сети, вторичные обмотки которых подключены к выходным зажимам преобразователя средними выводами непосредственно, а концами и началами через вентили. При этом магнитопроводы трансформаторов могут быть различными или совмещенными.

Прототипом изобретения является преобразователь переменного напряжения в постоянное, выполненный по четырехпуль- снои схеме выпрямления и содержащий трансформатор с трехстержневым мзгнито- проводом с размещением на двух его крайних стержнях первичными обмотками, соединенными в открытый треугольник и двумя парами вторичных обмоток, подключенных смежными по фазе парами к выходным зажимам преобразователя общими точками их соединения непосредственно, а свободными началами и концами - через четыре вентиля. Такой преобразователь обеспечивает четырехимпульсный режим выпрямления и имеет малое количество вентилей.

Недостатками его являются высокий уровень пульсаций из-за несимметричности проводимости вентилей и. соответственно, плохое использование силового оборудования по установленной мощности, ограниченная область применения.

Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащим трансформатор с трехстержневым магнито- проводом, на каждом из крайних стержней которого размещены одна первичная и две с одинаковым числом витков вторичные обмотки, а также четыре вентиля, одни одноименные выводы силовых электродов которых объединены в общую точку, образующую один из выходных выводов для подключения нагрузки, а свободные выводы

силовых электродов вентилей соединены со свободными выводами соответствующих вторичных обмоток причем один из выводов каждой первичной обмотки соединен с

одним из трех входных выводов для подключения трехфазной питающей сети, на свободномстержнеуказанногомагнитопровода расположены дополнительно введенные одна первичная обмотка,

одним из выводов соединенная со свободным входным выводом, и две вторичные обмотки, причем все первичные обмотки соединены в замкнутый треугольник, одна дополнительная вторичная обмотка с одной

парой основных вторичных обмоток соединена в прямую зьезду, другая дополнительная вторичная обмотка с другой парой основных вторичных обмоток соединена в обратную звезду, свободные выводы дополнительных обмоток объединены в общую точку, образующую другой выходной вывод, а число витков каждой дополнительной вторичной обмотки относится к числу витков основной вторичной обмотки как

-1

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый преобразователь отличается наличием дополнительного комплекта первичной и пары вторичных обмоток, размещенных на свободном стержне магнитопровода. включением вторичных обмоток встречно-последовательно с имеющими смежными парами вторичных обмоток и выбором соо гношения их витков V1 - V3/2 /1 . Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна. Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявляемого

преобразователя и признать заявляемое решение соответствующими критерию существенные отличия.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на

фиг. 2,3- диаграммы токов и напряжений, характеризующие его работу.

Преобразователь содержит трансформатор 1 с магнитопроводом 2, первичными обмотками 3 и вторичными обмотками 4. 5,

диоды 6, 7, 8, 9.

Первичные обмотки А2, В2. С размещены на стержнях магнитопровода 2 трансформатора 1 и соединены в замкнутый треугольник. Вторичные обмотки 5. 4 разме- щены софазнона стержнях магнитопровода

2 трансформатора 1, Основные вторичные обмотки соединены смежными по фазе парами встречно-последовательно 4а, 4Ь, 5х, 5z и подключены общими их началами и концами через встречно-последовательно с ними включенные дополнительные вторичные обмотки 4Ь и 5у к одному из выходных зажимов преобразователя, а свободными концами и началами через вентили-диоды 6-9 к второму выходному зажиму преобразователя.

Рассмотрим работу предлагаемого преобразователя.

При подаче трехфазного сетевого напряжения на первичные обмотки 3 трансформатора 1 на его вторичных обмотках формируются две трехфазные системы напряжений с соотношением амплитуд фазовых на гщяжений (Уф) Ua:Ub:Uc Ux:Uy:Uz

1: ш- |у :1 за счет наличия соответственно меньшего числа витков в дополнительных вторичных обмотках фазы Ь, у размещенных на безобмоточном среднем стержне магнитопровода трансформатора. Дополнительные вторичные обмотки 4Ь, 5у включены как вольтодобавочные последовательно с основными смежными по фазе парами вторичных обмоток 4а, 4с, 5х, 5z. За счет геометрического сложения напряжений имеем относительно общей точки соединения вторичных обмоток 4в, 5у результирующее симметричное трехфазное напряженнее амплитудой иф+а Уф+с Уф+х иф+2 Ua Ub 1,23 11ф.

Это четырехфазное напряжение выпрямляется в четырехпульсное постоянное

4 7Г//4 г

напряжение Ud /

гп л/4

Ucpcos в d в UCp 1,27 Уф с помощью

вентилей-диодов 6, 7, 8, 9, работающих поочередно с проводимостью оентилей по 90 эл.град, При этом основные вторичные обмотки трансформатора 4а, 4с и 5х, 5z также проводят ток, по 90 эл.град., а дополнительные вторичные обмотки 4Ь, 5у - по 180 эл.град.

За счет наличия вольтодобавочной обмотки на безобмоточном стержне магнитопровода трансформатора обеспечивается примерно на 1 /4 увеличение уровня выходного напряжения и выходной мощности преобразователя практически без увеличения габаритов трансформатора, Дополнительно обеспечивается симметричная загрузка всех 4х вентилей и 4х основных вторичных обмоток трансформатора, что обеспечивает в свою очередь конструктивное упрощение преобразователя и сниже- ние уровня пульсации выпрямленного напряжения за счет улучшения гармоничного состава тока.

На фиг. 36,в,г видно, что токи и магнитные потоки в магнитопроводе трансформатора уравновешены в любой момент времени. При этом загрузка среднего стержня магнитопровода оказывается несколько меньшей, что облегчает его тепловой режим работы.

При групповом соединении преобразователей, например кратном трем, можно

обеспечить режим, эквивалентный 12-ти фазному как по потребляемому, так и генерируемому токам без каких либо изменений схем преобразователей, только за счет простой перефазировки их входных зажимов,

что делает их конкурентоспособными с известными шестивентильными преобразователями типа шестифазная звезда с уравнительным реактором.

25

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформаторстрехстержневым

магнитопроводом, на каждом из крайних стержней которого размещены одна первичная и две с одинаковым числом витков вторичные обмотки, а также четыре вентиля, одни одноименные выводы силовых электродов которых объединены в общую точку, образующую один из выходных выводов для подключения нагрузки, а свободные выводы силовых электродов вентиля соединены со свободными выводами соответствующих

вторичных обмоток, причем один из выводов каждой первичной обмотки соединен с одним из трех входных выводов для подключения трехфазной питающей сети, отличающийся тем, что, с целью улучшения

энергетических характеристик и расширения области применения, на свободном стержне указанного магнитопровода расположены дополнительно введенные одна первичная обмотка, одним из выводов соединенная со свободным входным выводов, и две вторичные обмотки, причем все первичные обмотки соединены в замкнутый треугольник, одна дополнительная вторичная обмотка с одной парой основных вторичных обмоток соединена в прямую звезду, другая дополнительная вторичная обмотка с другой парой основных вторичных обмоток соединена в обратную звезду, свободные выводы дополнительных обмоток объединены в

общую точку, образующую другой выходной витков основной вторичной обмотки как вывод, а число витков каждой дополнитель- -/37 :1 . ной вторичной обмотки относится к числу