Преобразователь многофазного переменного напряжения в регулируемое постоянное Советский патент 1980 года по МПК H02M7/145 

му не может быть дос- игнут широкий диапазон регулирования, а габариты трансформатора должны быть завышены Применение последовательной емкостной коммутации определяет подключение первичной обмотки трансформатра к сети с одной стороны через конденсаторы, габариты которых и вес существенно возрастают с увеличение мощности. При уменьшении частоты в процессе регулирования уменьшается использование коммутирующих конденсаторов в связи с чем их емкость надо выбирать по минимальному значению пoвышeнi oй частоты, т. е. максимальной.

Наиболее бли.зким по технической сущности к предложенному является устройство, представляющее собой одно из схемных решений мостовых трехфазных управляемых выпрямителей с фазоступенчатым регулированием на первичной стороне трансформатора. С помощью,принудительной коммутаций к сети поочередно подключают две соласно включенные первичные обмотки трансформатора повышенной частоты с разным ЧИСЛОМ витков. Благоларя изменению продолжительности подключения к сети той или иной обмотки удается осуществлять широтноимпульсное регулирование напряжения на. вторичной стороне трехфазного трансформатора и, соответственно, постоянного напряжения на нагрузке. Устройство предназначено для регулирования постоянного напряжения в небольших пределах и используется в качестве стабилизированных источников питания. Звено повышенной частоты в нем явно не выражено. Наложение высокочастотной составляющей на составляющую основной низкой частоты обеспечивает подрегулирование переменного напряжения низкой частоты в сравнительно небольши пределах. Для получения широкогодиапазона регулирования в регулятор переменного напряжения применяется сочетание фазоступенчатого регулирования и переключения с помощью тиристорных ключей нескольких секций первичных обмоток трансформатора для грубого регулирования изменения коэффициента трансформации 3. При фазо-ступенчатом регулировании основная гармоническая составляющая магнитного потока, который перемагничивает сердечник трансформатора, изменяется с низкой частотой питающей сети, поэтому трансформатор рассчитывают на частоту сети, что и определяет его большой вес и габариты. Кроме того, это устройство не позволяет регулировать напряжение от нуля до максимума, при этом необходимо непомерно увеличивать число витков одной из первичных обмоток, что невозможно осуществлять.

сохраняя разумные габариты силового трансформатора достаточной мощности .

Целью изобретения является уменьшние массы и габаритов силового трехфазного трансформатора.

Это достигается тем, что в предложенном преобразователе многофазного напряжения в регулируемое постоянное, содержащем многофазный трансформатор, первичная многофазная обмотка которого выполнена со средними точками, образующими входные выводы преобразователя, и одноименными концами подключена к входам двух диодных мостов, нагруженных на основные тиристоры, одноименные силовые электроды которых связаны между собой через коммутирующие конденсаторы и коммутирующий дроссель, одноименные силовые электроды основных тиристоров соединены между собой через пары последовательно включенных коммутирующих конденсаторов, точка соединения первой пары коммутирующих конденсаторов, подключенных к анодам основных тиристоров, связана с точкой объединения катодов вентилей короткозамыкающего моста, точка объединения .анодов вентилей которого подключена к точке соединения другой пары коммутирующих конденсаторов через коммутирующий дроссель

В качестве короткозамыкающего моста может быть использован основной выпрямительный мост, выходные выводы которого Эсоиунтированы дополнительно введенньлм тиристором.

В качестве короткозамыкающего моста может быть использован также дополнительно введенный вентильный мост, Входные выводы которого подключены к входным выводам преобразователя, а к его выходным выводам подключена цепочка из последовательно соединенных дополнительных тиристоров,- точка соединения которых подключена к точке соединения первой пары коммутирующих конденсаторов.

На фиг. 1 и 2 показаны модификации предложенного преобразователя в трехфазном исполнении; на фиг. 3 - . временные диаграммы, поясняющие их работу.

Преобразователь (фиг. 1) содержит силовой трехфазный трансформатор, первичные обмотки 1 каждой фазы которого состоят из двух секций. Средние выводы первичных обмоток подключены к соответствующим фазам питащей сети. Вторичные обмотки 2, соединенные в звезду, через основной мостовой трехфазный выпрямитель 3 и фильтр питают нагрузку. Начала перви,ных обмйток через трехфазный мостовой выпрямитель 4 закорачиваются основным тиристором 5, а концы через вьтрямитель б - вторым основным тиристором 7. Анодная группа диодов выпрямителя 4 и катод тиристора 5 соединены с анодом группой диодов выпрямителя 6 и катодом тиристора 7 - двумя последовательно включенны ми коммутирующими конденсаторами 8 и 9. Катодные группы этих выпрямите лей и аноды основных тиристорой сое динены последовательно включенными коммутирующими конденсаторами 10, 11.Точка соединений конденсаторов 10 и 11 подключена к катоду дополнительного тиристора 12 и к аноду второго дополнительного тиристора 1 Точка соединения конденсаторов 8 и 9 подключена через коммутирующий дроссель 14 к катоду дополнительно тиристора 13 и анодной группе диодо дополнительного трехфазного мостово го выпрямителя 15. Катодная группа диодов выпрямителя 15 подключена к аноду дополнительного тиристора 12.Управляющие импульсы, поступающие на управляющие электроды тиристоров, вырабатываются схемой управления 16. Преобразователь работает следующим образом. Система управления вырабатывает управляющие импульсы, открывающие основные тиристоры 5 и 7 поочередно но одновременно с дополнительным тиристором 12, в момент сравнения управляющего напряжения с напряжени восходящего фронта пилообразного опорного сигнала, имеквдего двухстороннюю модуляцию-(фиг. За, 6). Пилообразное напряжение синхронизировано напряжением сети и имеет частоту f сети 6 (где и - 1,2,3... Управляющие импульс :л, вырабатываемые системой управления и поступающие на управляющий электрод дополнительного тиристора 13, открывают его в момент сравнения управляющего напряжения и спадающего фронта опорного напряжения. Основной тиристор 5, включаясь, закорачивает через выпрямитель 1 начала пер вичннх обмоток трансформатора. При этом к левым полуобмоткам подключае напряжение сети (фиг. 3 в) и на вых вьтрямителя появляеася выпрямленное напряжение (фиг. 3 г). Одновременно с этим от дополнительного выпрямителя 15 через дополнительный тиристор 12, основной тиристор 5 и коммутирующий дроссель 14 заряжаются конденсаторы 10 и 8 с полярностью, показанной на фиг. 1 без скобок. Пр этом от выпрямителя б через конденсаторы 10, 8 и тиристор. 5 .частич заряжаются конденсаторы11, Э с полярностью, показанной на фиг. 1 без скобок. По окончании заряда конден саторов 10 и 8 ток заряда через дополнительный тиристор 12 прекращает и он выключается. Левые половины первичных обмоток трансформатора 1 подключены к сети до момента вкпючения дополнительного тиристора 13. При этом конденсаторы 10 и 8 перезаряжаются по цепи: 10, 13, 14, 8, 5, 10, включая тиристор 5. Одновременно конденсаторы 11 и 9 дозаряжаются с полярностью, показанной без скобок. Новая полярность напряжения конденсатора 10 и 8 показана на фиг. 1 в скобах. Тиристор 5, выключаясь, разлйлкает начала пе1рвичных обмоток трансформатора 1, процесс преобразования прекращается. Напряжение на выходе выпрямителя 3 падает до нуля. Следующий этап преобразования начинается в момент открывания тиристоров 7 к 12, когда через выпрямитель 6 в звезду собираются концы первичных обмоток трансформатора 1 и напряжение сети подводится к правым их половинам; Одновременно по цепи 15, 12, 11, 7, 9, 14, 15 перезаряжаются конденсаторы 11 и 9 с полярностью, показанной на фиг. 1 в скобах Этот этап преобразования заканчивается также включением дополнительного тиристора 13, перезаряжаясь через который конденсаторы 11 и 9 выключают тиристор 7. Затем срабатывают тиристоры 5, 12, далее процесс повторяется. Изменяя величину напряжения управления Uy, можно изменять время включения основных (Тд, Т) и дополнительного Т тиристоров (фиг. За). При этом скважность изменяется от О до 1. Следовательно, среднее напряжение на выходе выпрямителя также изменяется в зависимости от скважности, т. е. осуществляется широтно-импульсное регулирование. Таким образом, с помощью ключевых элементов трансформатор осуществляет преобразование напряжения питающей сети в напряжение повьаиенной частоты с синусоидальной огибающей, а выпрямитель 3 и фильтр преобразуют переменное напряжение повышенной частоты в постоянное напряжение. Так как трансформатор рассчитан на работу на повышенной частоте, его массогабаритные показатели существенно улучшаются по сравнению с трансформаторами, рассчитанными на Низкую частоту, силовой фильтр также рассчитывают на повышенную частоту. Все это существенно снижает массу -и габариты устройства. В качестве дополнительного вентильного моста может быть использован основной выпрямитель 3(фиг. 2). Дополнительный тиристор 13 подключен на выходе выпрямителя 3 анодам к его положительному ажиму а катодом - к отрицательному. Точка соединения анодной группы коммутирующих конденсаторов 10, 11 соединена с анодом дополнительного тиристора, а Точка соединения катодной группы (через дроссель 14) - с катодом этого тиристора. Такой преобразователь работает аналогично описанному.

Благодаря повышенной частоте пульсации выходного напряжения также сущственно уменьшаются вес и габариты силового фильтра. Энергия из сети потребляется также на повьменной частоте, благодаря чему могут быть существенно уменьшены сетевые фильтры при искажении напряжения питгиощей сети не выше допустимых требований. Так как потребление энергии происходит равномерно в течение полупериода напряжения сети, энергетические показатели являются повышенными. Поэтому предложенный преобразователь отличается существенно уменьшенными весогабаритными параметрами при высоком качестве ВЕЛХОДНОГО тока, незначительным влиянием на питающую сеть, высокими энергетическими показателями.

Сочетание этих положительных качеств позволяет успешно использовать такие преобразователи в случаях, когда необходимы малые габариты и вес при работе от сети ограниченной мощности .

Формула изобретения

1. Преобразователь многофазного переменного напряжения в регулируемое постоянное, содержащий многофазный трансформатор, первичная многофазная обмотка которого выполнена со средними точками, образующими входные выводы преобразователя, и одноименными концами подключена к входам двух диодных мостов, нагруженных на основные тиристоры, одноименные силовые электроды которых связаны между собой через коммутирующие конденсаторы и коммутирующий дроссель/а вторичная многофазная обмотка подключена к входу основного выпрямительного моста, отличающийся тем , что, с целью уменьшения массы и габаритов, одноименны силовые электроды основных тиристор соединены между собой через пары последовательно включенных коммутирующих конденсаторов, точка соединения первой пары когу1мутирующнх конденсаторов, подключенных к анодам основных тиристоров, связана с точкой объединения катодов вентилей короткозамыкающего моста, точка объединения анодов вентилей которого подключена к точке соединения другой пары коммутирующих конденсаторов через коммутируктщий дроссел

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кopoткoзa iЬ кaюlдeгo моста использован основной выпрямительный мост, выходные выводы которого зашутированы дополнительно введенным тиристором.

3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве короткозамыкающего моста использован дополнительно введенный вентильный мост, входные выводы которого подключены - входным выводам преобразователя; а к его выходным выводам подключена цепочка из последовательно соединенных дополнительных тиристоров, точка соединения которых Подключена к точке содинения первой пары коммутирующих конденсаторов ,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

J. с Авторское свидетельство СССР fj 519832, кл. Н 02 М 7/155, 1976.

2.Патент Clim № 3582756, кл. Н 02 5/l6f 1970,,

3,Сб. Современные задачи пре образовательной техники , ч, 6, К., ИЭД АН УССР, 1975, с 59.