Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1993 года по МПК H02M7/12 

СО

о о

СЛ VI W

Использование изобретения: в низковольтных источниках питания для электротехнологических установок. Сущность изобретения: устройство состоит из трехфазного трансформатора с первичными об- уотками 1,2,3, начала которых подключены к питающей сети и вторичными обмотками

ю

ff

&

tPvtf

+

10, 11, 12, а также три группы вентилей 5, 7, 9; 4, 6, 8 и 13, 14, 15. Вентили 13-15 совместно со вторичными обмотками образуют нулевую схему выпрямления. Начала первичных обмоток соединены с анодами вентилей 5, 7, 9, а их концы - с катодами вентилей 4, 6, 8. Свободные выводы электИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в низковольтных источниках питания для электротехнологических установок.

Цель изобретения - упрощение,конструктивного исполнения первичной цепи выпрямителя, а также обеспечение возможности несимметричного регулирования напряжения и упрощение системы управления тиристорами,

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем три группы вентилей и трехфазный трансформатор с тремя первичными обмотками, .начала которых подсоединены с входным выводам для подключения питающей сети, а также к одним электродам трех вентилей первой группы, а конца - к другим электродам трех вентилей второй группы, при этом вторичные обмотки трансформатора с подключенными к ним тремя вентилями третьей группы образуют нулевую схему выпрямления, выход которой соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, свободные разноименные электроды вентилей первой и второй групп объединены между собой и образуют нулевую точку первичной цепи, .

С целью упрощения при симметричном регулировании в качестве вентилей первой и второй групп использованы тиристоры, а третьей - диоды.

С целью упрощения при несимметричном регулировании в качестве вентилей первой группы использованы тиристоры, а второй и третьей - диоды.

С целью дальнейшего упрощения при симметричном регулировании в качестве вентилей первой и третьей групп использованы тиристоры, а второй - диоды.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы выпрямленного напряжения Ud, состоящего из участков синусоидальных напряжений сети, трансформированных во вторичные обмотродов вентилей 4-9 объединены в общую точку первичной цепи. Изобретение позволяет упростить конструктивное исполнение первичной цепи выпрямителя, упростить систему управления и. обеспечить возможность несимметричного регулирования напряжения. 3 з. п. ф-лы. 2 ил.

ки выпрямленного тока id, который при активной нагрузке повторяет форму выпрямленного напряжения, а также тока диода, установленного на вторичной стороне

трансформатора, которому соответствуют заштрихованные площади.

Трехфазный выпрямитель содержит трансформатор с тремя первичными обмотками 1-3, начала которых подключены соответственно к входным выводам А, В, С. а также к анодам трех вентилей 5, 7, 9 (первая группа вентилей), а концы - к катодам трех других вентилей 4, 6, 8 (вторая группа вентилей); вторичные обмотки 10-12 трансформатора вместе с подключенными к ним вентилями 13-15 (третья группа вентилей) образуют нулевую схему выпрямления. При этом неподключенные к первичным обмоткам катоды вентилей 5, 7, 9 первой группы,

а также аноды вентилей 4, б, 8 второй группы объединены между собой, образуя нулевую точку первичной цепи.

В симметричном варианте предлагаемой схемы в обеих группах вентилей 4-9

используют тиристоры. На фиг. 1 изображен несимметричный (полууправляемый) вариант этой схемы, когда в первой группе вентилей 5, 7,9 использованы тиристоры, а во второй группе 4, 6, 8 - диоды.

В обеих указанных вариантах схемы на вторичной стороне трансформатора включены диоды.

Возможен третий (комбинированный) вариант предлагаемой схемы с симметричным регулированием выходного напряжения по сравнению с несимметричным ее вариантом вместо диодов 13-15, установленных на вторичной стороне, использованы тиристоры.

Рассмотрим вначале работу схемы, когда все вентили 4-9 являются тиристорами (полностью управляемый вариант схемы) при угле управления, равном нулю.

Пусть в исходном состоянии включены

тиристоры 5 и 8. При этом линейное напряжение АС прикладывается к первичной об- мотке3, а следовательно, во вторичной цепи

ток нагрузки проводит диод 15. В момент vi (фиг. 2) - момент пересечения синусоид линейных напряжений АС и ВС - подается импульс управления на тиристор 7, после включения которого и выключения тиристо- ра 5 к той же обмотке 3 прикладывается напряжение ВС. Поэтому, как и в предыдущем интервале, в работе остается диод 15.

После включения в момент УЗ очередным импульсом управления тиристора 4 и последующего выключения тиристора 8 наибольшее в данном интервале линейное напряжение ВА через работающие тиристоры 7 и 4 прикладывается к первичной обмотке 1, вследствие чего происходит коммутация тока нагрузки с диода 15 на диод 13.

После включения в момент V4 тиристора 9 к той же обмотке 1 прикладывается ставшее наибольшим линейное напряжение СА, а следовательно, в очередном интервале V4-V6TOK нагрузки также проводит диод 13.

В последующем интервале ve-vy наибольшее линейное напряжение СВ через включенные тиристоры б и 9 прикладывается к обмотке 2. Поэтому в данном интервале ток нагрузки проводит диод 14. Затем в интервале VT-vg к той же обмотке 2 через тиристоры 5 и 6 прикладывается напряжение АВ, это значит, что во вторичной цепи остается включенным, как и в предыдущем интервале, диод 14. После включения в момент vg тиристора 8 работа схемы повторяется. В результате на нагрузке выпрямителя формируется, как и в прототипе, шестипульсное напряжение. При этом диоды 13-15, установленные на вторичной стороне трансформатора, так-же проводят ток нагрузки в течение 120 град эл.

Рассмотрим далее работу полууправляемого (несимметричного) варианта схемы, т. е. когда вентили 5, 7, 9 являются тиристора- ми, а вентили 4, 6, 8 - диодами (как изображено на фиг, 1). Следует отметить, что работа данного варианта схемы при нулевом угле управления не отличается от работы полностью управляемого варианта, рассмотренной выше. Поэтому рассмотрим работу выпрямителя при угле управления, равном 30 град эл. Пусть в исходном состоянии включен тиристор 5, при этом линейное напряжение АС через тиристор 5 и диод 8 прикладывается к первичной обмотке 3 и трансформируется во вторичную обмотку 12, обеспечивая протекание тока нагрузки через диод 15,

В момент V2 на тиристор 7 подается импульс управления, смещенный на угол управления а относительно точки пересечения соседних синусоид линейных напряжений АС и ВС (момента vi). После

включения тиристора 7 и последующего выключения тиристора 5 наибольшее в данном, интервале линейное напряжение ВС через тиристор 7 и оставшийся в работе диод 8

прикладывается в той же первичной обмотке 3, что и в предыдущем интервале. Поэтому ток нагрузки продолжает проводить диод 15. После сравнения в момент УЗ линейных напряжений ВС и ВА происходит коммута0 ция первичного тока с диода 8 на диод 4, а тиристор 7 остается включенным. При этом линейное напряжение ВА прикладывается к первичной обмотке Т, в результате чего во вторичной цепи происходит коммутация то5 ка нагрузки с диода 15 на диод 13. После включения в момент vs очередным импульсом управления тиристора 9 и выключения тиристора 7 через оставшийся в работе диод 4 к той же обмотке 1 прикладывается уже

0 напряжение СА. Поэтому ток нагрузки продолжает проводить диод 13 до момента ve, после которого происходит коммутация первичного тока с диода 4 на диод б, а следовательно, коммутация тока нагрузки с ди5 ода 13 на диод 14. После подачи в момент VB импульса управления на тиристор 5 работа схемы повторяется. В результате на нагрузке формируется шестипульсное с несимметричным регулированием выпрямленное

0 напряжение, аналогичное выходному напряжению полууправляемой мостовой схеме выпрямления или несимметричной схемы встречно-параллельного включения вентилей на первичной стороне трансфор5 матора. При этом длительность работы всех вентилей схемы составляет 120 град, эл,

На фиг. 2 заштрихованы для наглядности площадки, соответствующие кривой тока диода 15, а толстой огибающей линией

0 отмечена кривая напряжения (тока) на нагрузке.

Работа третьего (комбинированного) варианта схемы, когда тиристоры включены как на первичной стороне трансформатора

5 (вентили 5, 7, 9), так и на вторичной - вентили 13, 14, 15, а вентили 4, 6, 8 являются диодами, аналогична работе симметричного варианта схемы. Отличие заключается лишь в том, что импульсы управления вместо вен0 тилей 4, 6, 8 подаются на вентили 13, 14, 15. Использование предлагаемого варианта подключения вентилей на первичной стороне трансформатора позволяет, по сравнению с прототипом, упростить конст5 руктивное исполнение первичной цепи выпрямителя, так как появляется возможность с использованием обращенных вентилей применить для них один общий групповой охладитель, что особенно предпочтительно при увеличении мощности выпрямителя.

Применение полууправляемого (несимметричного) варианта схемы предлагаемого устройства, по сравнению с прототипом, позволяет, кроме того; заметно упростить систему управления тиристорами, так как вместо шестиканальной системы требуется трехканальная, а при неглубоком регулировании может быть использована однока- нальная система. При этом вследствие объединения катодов тиристоров допускается применение одного двухобмоточного разделительного импульсного трансформатора.

Использование комбинированного управления предлагаемой схемой (одновременно как по первичной, так и по вторичной сторонам трансформатора), при необходимости глубокого симметричного регулирования выходного напряжения позволяет, по сравнению с прототипом, также упростить систему управления тиристорами выпрямителя. Дело в том, что для управления объединенных катодами трех тиристоров, установленных на вторичной стороне низковольтного выпрямителя, не требуется применения разделительных импульсных трансформаторов.

Использование предлагаемого устройства в выпрямителе на номинальный ток 100 А и напряжение 12В позволит снизить его стоимость за счет применения общего охладителя вентилей и упрощения системы управления тиристорами.

Формула изобретения

сети, а также к одним электродам трех вентилей первой группы, а концы - к другим электродам трех вентилей второй группы, при этом вторичные обмотки трансформатора с подключенными к ним тремя вентилями

третьей группы образуют нулевую схему выпрямления, выход которой соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью упрощения, свободные разноименные электроды вентилей первой и второй групп объединены между собой и образуют нулевую точку первичной цепи.

4. Преобразователь по п. 1, о т л и ч a tout и и с я тем, что, с целью дальнейшего упрощения при симметричном регулировании напряжения, в качестве вентилей первой и третьей группы использованы тиристоры, а второй - диоды.