1
Изобретение относится ,к электротехнике для преобразования электрической энергии.
Известны преобразователи энергии переменного тока в энергию постоянного тока 12.
Первые из них не обеспечивают регулирования выходного напряжения. Вторые имеют широкий диапазон регулирования, но при глубоком регулировании имеют невысокие энергоэкономические показатели.
Известны также несимметричные управляемые мостовые шестипульсные агрегаты 3.
Известный агрегат содержит трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого подключены к неполностью управляемым выпрямительным мостам, которые соединены параллельно через уравнительные реакторы.
Недостатками известного преобразователя является то, что независимо от требуемого диапазона регулирования для него необходимо включить в каждый мост не менее трех тиристоров.
Это обусловливает высокую стоимость и большие потери на преобразование.
Целью изобретения является повышение энергоэкономических показателей при частичном регулировании.
Для этого мосты объединены в две параллельпые группы по три моста в каждой, причем в первой группе тиристоры расположены по одному в порядке чередования фаз в анодных плечах, а в другой - в катодных плечах, в мосты каждой группы в порядке чередования фаз включены по два тиристора в анодные и катодные плечи.
На фиг. 1, 2 представлены схемы агрегатов с тиристорным пополуфазным управлением, отличаюш,ихся диапазоном регулирования. Схема фиг. 1 позволяет реализовать диапазон регулирования 17%Ed (20 - 25%Ud), схема фиг. 2 - 33%Ed (40%Ud). На фиг. 3 представлены важнейшие осциллограммы токов и напряжений агрегатов с пополуфазным управлением.
Преобразовательные агрегаты (фиг. 1 и 2) содержат по трансформатору 1, у которого число вторичных обмоток можно варьировать так, чтобы оно было кратным двум или шести; трехфазные мосты 2-7, соединенные в параллель в две группы по три моста, причем в схеме фиг. 1 в верхней группе в мостах тиристоры расположены по одному в порядке чередования фаз в анодных плечах, а в нижней - в катодных плечах; в схеме фиг. 2 в мосты каждой группы в порядке чередования фаз включены по два тиристора в анодные и катодные плечи; уравнительные реакторы 8 и 9, объединяющие соответственно анодные и катодные плечи верхней и нижней групп мостов; кроме того, схема (фиг. 2) содержит реакторы 10 и 11, объединяющие соответственно катодк&1е и анодные плечи верхней и нижней групп мостов; реакторы 12 и 13, необходимые для уравнивания мгновенного напряжения параллельно работающих групп тогда, когда трансформатор 1 имеет две вторичные обмотки.
Каждый мост агрегата содержит щесть вентилей 14-19, нумерация которых соответствует следующему чередованию полуфаз 14-а; 15-Ь; 16-с; 17-/-/а; 18- /-/Ь; 1944 с.
Выпрямительный агрегат (по схеме фиг. 1) работает следующим образом.
На тиристоры агрегата, равномерно распределенные между всеми щестью полуфазами трехфазной системы, подаются импульсные управления с задержкой на угол аь изменяющийся от 0° до 120°.
При агрегат работает как неуправляемый, при этом напряжение агрегата наибольщее и равное:
Ua, l,l7(J,(l + osi),
где t/do - напряжение агрегата при щестиполуфазном ходе; f/2 - фазное вторичное напряжение
трансформатора; 7 - угол коммутации вентилей. При задержке зажигания тиристоров в кривой напряжения каждого моста возникнуть характерные провалы на месте, соответствующем работе каждого тиристора. На фиг. 3 а показана осциллограмма напряжения моста 2. На ней видно, что катодная группа диодов работает почти в обычном ключе неуправляющего моста, угол горения вентилей (120°-1-7). Работа анодной группы, содержащая тиристор, .идет по иному закону, в соответствии с особенностями пополуфазного управления. В анодной группе вместо задержанного тиристора вначале, при работает диод 16, задерживая свое горение на 60°, затем при с опережением на 60° загорается диод 15. Если угол ai ;120°, то вентиль 15 прерывает свою работу на время горения тиристора пропорциональному углу (120°-KI).
Реакторы 8 и 9 уравнивают напряжения своих групп таким образом, что возникает два постоянных напряжения, показанные на фиг. 36, огибающие которых пульсируют в различных фазах. Прикладывая напряжения групп к общим шинам получаем напряжение агрегата, показанное на фиг. 36 жирной линией.
Уравнительный ток при этом ограничивается в агрегате (фиг. 1) индуктивным сопротивлением обмоток трансформатора 1, в агрегате (фиг. 2) индуктивным сопротивлением трансформатора и реакторов 12 и 13.
Видно фиг. 36, что диаиазон регулирования Af/i в процессе пополуфазного управле5 ния равен разности t/d, и f/ds - напряжению агрегата при пятиполуфазном ходе (). Он равен:
Л„. ±,00,(,7-25).,
101-0,577/
где - относительная величина тока нагрузки.
Больщий процент диапазона регулирования соответствует больщим токам нагрузки. 15 На фиг. Зв показаны осциллограммы токов в вентилях 14-19 моста 2. Из осциллограмм видно, что нри с опережением своего естественного момента зажигания загорается диод 15. Это приводит к конпен0 сации реактивного тока и к форсированному уменьщению действующего значения тока, потребляемого из сети, при неизменном токе нагрузки агрегата. На фиг. Зг показана осциллограмма этого тока при ,ai-
5 ;120°. Она свидетельствует о том, что в процессе пополуфазного управления амплитуда первичного тОКа ступенькой уменьщается на /6 часть так, что при форма импульсов становится канонической, а амплитуда составляет Ve тока нагрузки, величина которого за счет снижения сопротивления нагрузки неизменна. Такая эволюция тока при снижении напряжения гарантирует высокие значения коэффициента мощности
5 и КПД агрегатам по схеме фиг. 1 и фиг. 2. При этом коэффициент сдвига в конце диапазона регулирования равен исходному и, следовательно, на 4-5% выще, чем у прототипа, а пульсация выпрямленного напряжения агрегата по схеме фиг. 1 в конце диапазона регулирования в 4-5 раз ниже, чем у прототипа при равном напряжении.
Агрегат по схеме фиг. 2 имеет два этапа регулирования. Первый этаи полностью
5 совпадает с работой агрегата по схеме фиг. 1. Второй этап начинается, когда первая группа из щести (черных) тиристоров заперта, напряжение агрегата снижено на При последующем постепенном запирании второй группы тиристоров в кривой напряжения мостов наряду с имеющимся провалом положительной полуфазы появится и будет расти второй характерный провал симметричной отрицательной полуфазы.
5 На фиг. Зд показана осциллограмма напряжения моста 2, фиг. 2 при втором этапе регулирования, ai 120°; 60° a2 120°. Поскольку мгновенные напряжения катодных плеч верхней группы и анодных плеч
0 нижней группы мостов стали различными, эти плечи объединены через уравнительные реакторы 10 и И.
Напряжения групп, поданные через уравнительные реакторы 12 и 13 на щины агрегата, складываясь по закону среднего, образует напряжение агрегата. Огибающая этого напряжения ири будет соответствовать «жирной кривой на фиг. 36, а средняя величина меньше напряжения неуправляемого моста на Af/2
А. - °;, 100 (33 - 40)%.
1 -(},01 /i
Как видно из осциллограммы фиг. Зж при втором этапе регулирования, диоды, смежные со второй группой тиристоров (белых), начнут одни затягивать горение, но не более чем на 60°, другие загораться с опережением на 60°, т. е. будут вести себя так же, как рассмотренные группы диодов, смежных с черными тиристорами при изменении «1. Поэтому первичный ток трансформатора 1 агрегата фиг. Зе еще раз уменьщится ступенькой на 1/6 тока нагрузки так, что при «2 120° форма импульса станет канонической, а амплитуда составит 4/6 тока нагрузки, величина которого за счет изменения сопротивления нагрузки неизменна.
Такая эволюция тока при снижении напряжения на первом и втором этапах регулирования гарантирует высокие значения коэффициента мощности и КПД агрегату по схеме фиг. 2 во всем диапазоне регулирования.
Пульсация выпрямленного напряжения агрегата (фиг. 2) в конце диапазона регулирования остается во много раз ниже.
Работа агрегатов (фиг. 1, 2) невозможна без уравнительных реакторов. Мощность каждого реактора, эквивалентная двухобмоточному трансформатору, должна быть больше или равна 0,04 5ть где S-n - расчетная мощность трансформатора.
В агрегатах фиг. 1, 2 тиристоры работают в облегченных условиях как по воздействующим обратным напряжениям, так и по
току, поскольку они сокращают продолжительность своего горения от номинальной величины до нуля. Диоды, напротив, дополнительно нагружаются. В схеме фиг. 1 - на 1/6, а в схеме фиг. 2 - на /з часть тока нагрузки. Учитывая более высокую надежность и меньщую стоимость диодов, следует признать такое перераспределение нагрузки выгодным.
Формула изобретения
1.Преобразователь энергии переменного тока в энергию постоянного тока, содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого подключены к неполностью управляемым выпрямительным мостам, которые соединены параллельно через уравнительные реакторы, о личающийс я тем, что, с целью улучщения энергоэкономических показателей при частичном регулировании, мосты объединены в две группы по три моста в каждой, причем в первой группе мостов тиристоры расположены по
одному в порядке чередования фаз в анодных плечах, а во второй - в катодных плечах.
2.Преобразователь п. 1, отличающийс я тем, что в мосту каждой группы в порядке чередования фаз включены по два тиристора в анодные и катодные плечи.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Ф. И. Ковалева и др., Полупроводниковые выпрямители п/р, М., Энергия, 1967,
с. 104-105.
2.Ш. М. Размадзе, Преобразовательные схемы и системы, М., Высщая щкола, 1967, с. 173.
3. И. М. Чиженко и др.. Основы преобразовательной техники, М., Высщая щкола, 1974, с. 159.
А li L
///л Ток nepStmou 1 аазе ,,а 
