Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1993 года по МПК H02M7/08 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти практическое применение в качестве мощных сильноточных вторичных источников постоянного напряжения.

Цель изобретения - конструктивное упрощение уравнительного реактора и снижение массогабаритных показателей преобразователя.

На фиг. 1, 2 приведены принципиальные схемы предлагаемого преобразователя; на фиг. 3 а, б - диаграммы напряжений, характеризующие его работу.

Устройство содержит преобразовательные блоки 1,2с- выходными обмотками, уравнительный реактор 7 на магнитопрово- дах 8, 9 с одновитковыми обмотками - ши- нопроводами 3, 4 и 5, 6 и с вторичными обмотками 10, 11. При этом преобразовательные блоки содержат общий трехфазный трансформатор 12 с двумя вторичными обмотками А, В, С и X, Y, Z и вентильные блоки

13. 14, 15 и 16, 17, 18.

Преобразовательные блоки 1, 2 согласно фиг. 1. представляют собой два т-пульс- ных преобразователя трехфазного переменного напряжения в постоянное, выполненные по известным схемам выпрямле- ния на основе фазопоэоротных трансформаторов, обеспечивающих относительный фазовый сдвиг по пульсности на угол л /т. В простейшем случае это будет преобразователь по схеме дважды трехфазная звезда (см. фиг. 2).

Анодные и катодные выводы преобразовательных блоков выполнены в виде ши- нопроводов 3, 4 и 5, 6, образующих одновитковые согласно-последовательно между собой соединенные первичные обмотки уравнительного реактора 7, выполненного на двух группах магнитопроводов 8 и 9, снабженных дополнительными вторичными обмотками 10,11, соединенных между собой согласно - последовательно в кольцо,

Рассмотрим работу .простейшего варианта предлагаемого преобразователя согласно фиг. 2.

Преобразователь содержит трехфазный трансформатор 12 с двумя вторичными обмотками, соединенными в прямую и обратную звезды А, В, С и X, Y, Z с нулевыми выводами От и 02, подключенными через шинопроводы 3 и 5 к плюсовому выводу преобразователя. Свободные концы и начала вторичных обмоток трансформатора 12 подключены через вентильные группы 13,

14. 15 и. 16, 17, 18 и шинопроводы 4 и 6 к минусовому выводу преобразователя. Анодные 3, 5 и катодные 4, 6 группы шинопрово- дов образуют две гру-ппы (анодную и

катодную) первичных обмоток уравнительного реактора 7, выполненного на анодном и катодном магнитопроводах 8, 9, магнитно связанных между собой согласно-последовательно в кольцо соединенных вторичных обмотках 10, 11.

При подаче на вход преобразователя сетевого напряжения, на вторичных обмотках трансформатора 12 формируются две

трехфазные системы напряжений UA, UB, Uc, и Ux, UY, Uz, сдвинутые между собой по фазе на а 60 эл. град. Вентильные группы 13, 14, 15 и 16, 17, 18, обеспечивают их выпрямление относительно нулевых выводов Oi и 02 в два трехпульсных напряжения, сдвинутых по фазе на половину длительности пульсаций 2л72 3 60 эл. град. (см. фиг. 2а).

Разность мгновенных значений выпрямленных напряжений образует переменное напряжение тройной частоты (), UK, которое прикладывается,- поровну к айодным и катодным шинопроводам 3, 5 и 4, 6-одновитковым обмоткам уравнительного реактора 7.

.

За счет выравнивания мгновенных значений выпрямленных трехпульсных напряжений с помощью уравнительного реактора

7, обеспечивая дважды трехфазный режим шестипульсного выпрямления с выходным напряжением , (см. фиг. 2а).

Согласно фиг. 26 кривая напряжений на уравнительном реакторе, построенная по

разности мгновенных значений выпрямлен- ных напряжений, имеет почти треугольную форму тройной по отношению к сети частотой и амплитудой о Ефа, равной половине амплитуды вторичных напряжений трансформатора 12. При этом значение основной третьей гармоники будет еще ниже с учетом повышения частоты.

vs;,

UH1- -у-)и2Ф 1.35U20.

Расчет магнитопроводов 8, 9 уравнительного реактора 7 производится исходя из этого напряжения, делящегося поровну

по всем четырем одновитковым шинопроводам, что эквивалентно уже двухвитковым обмоткам обычного уравнительного реактора на одном магнитопроводе. Поскольку магнитопроводы 8, 9 снабжены вторичными

относительно высоковольтными обмотками, замкнутыми между собой в кольцо, обеспечивая магнитную связь обоих магнитопроводов 8, 9, а соответственно и увеличение индуктивности одновитковых обмоток за счет введения влияния взаимоиндуктивности, то в идеальном случае отсутствие потоков рассеяния коэффициент взаимоиндукции будет равен и предлагаемый уравнительный реактор будет эквивалентен обычному восьмивитковрму реактору. В ре- альных условиях и эквивалентное число витков находится в диапазоне: .

Конструктивно такой уравнительный реактор выполняется в виде двух торрои- дальных или П-образных магнитопроводов с дополнительными обмотками. В тех случаях, когда по конструктивным соображениям сечение их оказывается достаточно большим и нецелесообразным (3, 4), анодный 8 и катодный 9 магнитопроводы могут быть выполнены в виде - отдельных магнитопроводов с собственными - расщепленными вторичными обмотками, также замкнутыми в кольцо. При этом их первичные обмотки выполнены в виде тех же 4-х шинопроводов 3, 4, 5, 6, т.е. представляют собой п последовательно включенных обмоток, выполненных в виде общего одновиткового шинопровода, на который эти магнитопро- воды последовательно насажены. В этом случае эквивалентное число витков уравнительного реактора 7 будет находиться в диапазоне

.

Наиболее общий вариант преобразователя изображен на фиг. 1.

Поскольку в настоящее время выходные токи преобразователей переменного напряжения в постоянное, применяемых, на- пример, в гальванике и электролизе, достигают тысяч, десятков и даже сотен тысяч ампер, выполнение в них уравнительного реактора многовитковым представляет

определенную конструктивную сложность, к тому же приводящую в целом к увеличению и массогабаритов преобразователя, применение предлагаемого преобразователя с одновитковым расщепленным уравнительным реактором позволит избежать указанных недостатков. При этом дополнительная обмотка может быть использована в системе защиты или контроля режимов работы преобразователя.

Форму л а изо б ре тен и я Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий два т-им- пульсных многофазных выпрямительных вентильных блока с фазовым сдвигом, равным л/т, и два уравнительных реактора, каждый из которых выполнен в виде расположенной на магнитопроводе обмотки со средним отводом, образующим соответствующий выходной вывод для подключения нагрузки, причем вход каждого выпрямительного блока соединен с входными выводами для подключения питающей сети, а одноименные выходы указанных блоков соединены между собой через указанные соответствующие реакторы, от л ича ю,щи й- с я тем, что, с целью конструктивного упрощения и снижения массогабаритов, магни- топровод каждого из реакторов выполнен расщепленным на п групп, его обмотка выполнена одновитковой и общей для всех групп и каждый реактор снабжен дополнительной многовитковой обмоткой, причем дополнительная обмотка одного реактора соединена согласно последовательно в кольцо с аналогичной дополнительной обмоткой другого реактора.

A3

Ц Дв

о

щ

2S 2S 2i idii

15

Ч fofe

ШЖ1

Ф 4 х Л Я

KL

Ь ай

te.2

р

сэ

UCD