ТЯЖПРОМЭЛЕКТРОПРОЕКТ» Советский патент 1967 года по МПК H02M5/14 H01F30/14 

Известны преобразователи однофазного напряжения в трехфазное, в которых использованы комбинации из активных и реактивных элементов, включенных последовательно или параллельно фазам трехфазной нагрузки. Удовлетворительная симметрия напряжений и токов достигается линль в очень узком диапазоне нагрузок.

Основными отличительными особенностями предложенного преобразователя является то, что, с целью получения симметрии напряжений, вторичная обмотка указанного трансформатора выполнена из трех секций, к средней секции подключена одна из фаз нагрузки, а общая точка двух других фаз подключена посредством двух силовых ключей соответственно к пачалу и концу вторичной обмотки трансформатора и к коммутационному ключу.

На фиг. 1 приведепа принципиальная схема описываемого преобразователя; на фиг. 2 показаны выходные фазные напряжения для случая чисто активной нагрузки и отсутствия противо-э. д. с.

Нагрузка, содержащая три фазы 1,, подключена непосредственно к средней секции 4 однофазного трансформатора (или автотрансформатора), напряжение на которой равно фазному напряжению трехфазной нагрузки. Общий вывод фаз 2 и 3 нагрузки в Течение каждого полупериода поочередно подключается к первой секции 5 и последней секции 6 через две антипараллельно включенные группы вентилей 7 и S.

В качестве групп вентилей могут быть использованы любые управляемые вентили, а также один управляемый вентиль внутри выпрямительного моста из диодов. При использовании вентилей, требующих для своего выключения прохождения тока через нуль, применяется бесконтактный коммутационный ключ Я подключающий коммутирующую емкость 10 для принудительной коммутации одной из вентильных групп 7 или 8 через переключатель 11. При использованнн вентилей,

обладающнх способностью прерывать протекающий ток (например триодов или тиристоров с выключением), коммутационный ключ 9 и емкость 10 не требуются. Применение симметричных тиристоров сокращает их число

вдвое.

Напрял ения на секциях 4, 5 и 6 трансформатора в общем случае могут быть различными и выбраны в зависимости от особенностей элементов и системы управления. Пусть, например, напряжения па секциях 4, 5, 6 трансформатора равны. Для упрощения построеппя будем считать нагрузку 1, 2 и 3 чисто активной и не имеющей собственной противоэ. д. с., которая есть у работающего двигатегрузки будет такой, как представлена на фиг. 2.

Рассмотрение работы схемы удобно начинать с момента t, когда включается вентиль группы 8, например вентиль 12, который будет работать до конца периода. Наличие индуктивности трансформатора и нагрузки приведет к тому, что ток мгновеппо измениться не сможет, поэтому через какой-то промежуток времени bdx, напряжение достигнет напряжения на фазах 3 нагрузки: Ьз :20,sin «(/а+ , ) я, и дальше до конца периода определится по закону синусоиды с обратным знаком и двойной фазной амплитудой, иф - максимальное фазное напряжение. Для этого же момента напряжение фазы 2 определяется так же, как и для фазы 1: sin cof L/i. Одновременно с вентилем 12 включается вентиль 13 для заряда коммутирующей емкостд 10, которая зарядится до какого-то напряжения /Ую и при прохождении зарядного тока, через нуль вентиль 12 погаснет. При смепе полярности напряжения с самого начала периода открывается один из вентилей группы 7, например вентиль 14, и в этом случае мгновенные напряжения па фазах 2 и 5 трехфазной иагрузки на участке от О до момента t составят;

(72 -2fy, sin со/ t/3 рт sin 03

В момент /1 открывается коммутирующий вентиль 15, и напряжение конденсатора (У прикладывается к работающему вентилю 14 в обратную сторону, в результате вентиль 14 5 погаснет, а через конденсатор 10 пройдет рабочий ток, и он будет сначала разряжаться до нуля, а затем перезарядится в обратную сторону. С прохождением зарядного тока конденсатора 10 через нуль вентиль /5 также запирается. В результате погасания вентиля 14 произойдет смена полярности и двухкратное уменьшение амплитуды мгновенного напряжения L/3 и четырехкратное уменьшение амплитуды мгновенного ианрялсения t/a. В момент времени 4 включится вентиль группы 8, в данном случае вентиль 16, и произойдет смена полярности и двухкратное возрастание амплитуды мгновенного напряжения V ичетырехкратное возрастание амплитуды мгновенного напряжения V-. С момента времени tz процесс будет происходить так же, как описывалось выше, с момента времени t- -только с обратной полярностью. Отпирание для заряда конденсатора 10 вентиля 15 не приведет к его зажиганию, так как конденсатор уже заряжен энергией коммутации вентиля группы 7. Закон изменения мгновенных значений напряжения для фаз чисто активной нагрузки без противо-э. д. с. на каждом отрезке

0 времени внутри полупериода указан в нижеследующей таблице:

Во вторую половину периода функция внутри каждого временного интервала остается прежней, но знак перед ней изменится иа обратный. Функции /1 (О- /2(0; fic(), /2с (t) -положительные криволинейные функции, определяемые напряжениями на иидуктивностях в результате разряда конденсатора. Все они с достаточной для практических целей точностью могут рассматриваться как отрезки прямых, соединяющие отрезки синусоид с различной амплитудой. Из таблицы видно, что в любой момеит в времени сумма мгновенных напряжений всех трех фаз равна нулю.

Управляя моментом открытия вентилей 15, 17 для гашения вентилей 13, 14 группы 7 (т. е. времени t) и моментом открытия вентилей 12, 16 группы 8 (т. е. времени /2), можно изменять действующее значение напряжений в фазах 2 и 5, а также поддерживать через него равенство действующих значении тока искусственных фаз току фазы / во всем диапазоне возмол ных нагрузок нреобразователя. Таким образом, создается симметричная трехфазная система токов, исключающая перегрузку отдельных фаз асинхронных двигателей.

К положительным свойствам предложенного преобразователя относится и то, что им без разрыва силовой цепи, переключив лищь коммутационный конденсатор 10 с вентилями 17, 15 с помощью переключателя // и систему управления силовыми вентилями на обратную, можно реверсировать питающийся от него привод.

Данный преобразователь позволяет так же симметрично загружать трехфазную сеть при питании однофазной нагрузки. В этом случае вход и выход преобразователя меняется местами.

Предмет изобретения

Преобразователь однофазного наиряжения в трехфазное, содержащий трансформатор с секционированной обмоткой и бесконтактные ключи, отличающийся тем, что, с целью получения симметрии напряжений, вторичная обмотка указанного трнсформатора выполнена из трех секций, причем к средней секции подключена одна из фаз нагрузки, а общая точка двух других фаз подключена посредством двух силовых ключей соответственно к началу и концу вторичной обмотки трансформатора и к коммутационному ключу.