Вентильный трехфазный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 H02M7/00 

Изобретение относится к электротеХ нике, а именно к преобразовательной технике и может быть использовано для получения сигнала пропорционального току нагрузки преобразователя. Известен трехфазный преобразователь, содержащий датчик тока, состоящий из шунтов и трансформаторов напряжения, число которых равно числу вентильных плеч преобразователя и многофазный выпрямитель 1. Недостатком является относительно большая сложность. Кроме того, выходной сигнал датчика тока при использовании низкоомных шунтов имеет малую величину, что требует применения дополнительного усилителя. Увеличение сопротивления шунтов приводит к увели чению потерь мощности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является трехфазный вентильный преобразователь с трем ветвями, содержащий датчик тока, вклю чающий трансформатор переменного тока первичная обмотка которого подключена к одной ветви преобразователя, а вторичная через выпрямитель - к выходной цепи 2. Недостатки преобразователя - сложность и повышенные габариты датчика тока из-за вынужденного подмагничивания сердечника. Цель изобретения - упрощение и снижение габаритов датчика тока. Цель достигается тем, что в венгильном трехфазном преобразователе с гремя ветвями,.содержащем датчик тока, включающий трансформатор переменного тока, первичная обмотка которого подключена к одной ветви преобразователя, а вторичная через выпрямительк выходной цепи, указанный трансформатор тока снабжен дополнительной первичной обмоткой, которая подключена к двум другим ветвям преобра(зователя и встречно с первичной обмоткой. Кроме того, в преобразователе вы прямитель датчика тока выполнен по двухплечевой схеме с дополнительным резистором Б средней точке и в одном плече, причем число витков первичных обмоток W и W, число витков вторичных обмоток Wg и Wg трансформатора тока, сопротивление средней точки Rjj и плеча Rj количество ветвей преобразователя п и п , подключенных к о6 иоткам W и W связаны соотношением К . П1 R2 УД К п -РЗ Л , к . где К коэффициенты 2 W трансформации. 2 В данном преобразователе выпрямитель датчика гока выполнен по мостовой схеме с дополнительным резисторо Кд в одном плече, причем число витко W и W трансформатора тока, сопроти ления плеч R и К, выпрямителя и количество ветвей преобразователя п и п , подключенных к обмоткам W и связаны соотношением L- - д li К VI 1 где К S коэффициент - -- -- - х«2 Т а. трансформации Rg А К. На фиг. 1 изображен. вентильный трехфазный преобразователь с датчико тока; на фиг, 2.- вентильный трехфаз ный преобразователь с двуплечевым вы прямителем датчика тока с дополнител нши резистором Rg в одном плече выпрямителя; ни фиг. 3 - вентильный трехфазный преобразователь с мостовым выпрямителем датчика тока и дополнительным резистором Rg в одном плече моста. Датчик тока содержит первичные обмотки If 2, вторичную обмотку со-стоящую из частей 3; 4, выпрямитель 5( б и нагрузочную цепь 7. Все обмот ки датчика выполнены на одном общем сердечнике. Первичная обмотка 1 подключена к вентильной ветви из тиристора 8, причем начало обмотки подклю чено к тиристору, а первичная обмотка 2 - к двум ветвям из тиристоров 9, 10 (конец обмотки подключен, к тиристорам) . Датчик тока работает следующим об разом. При включении тиристора 8 по первичной обмотке 1 проходит ток, кото рый трансформируется во вторичную об мотку 3 (в обмотке 4 ток отсутствует так как заперт диод 6). Величина ток в обмотке 3, если пренебречь намагни чивающей силой, определяется на основании закона полного тока соотноьае нием витков W. и Wj обмоток 1 и 3, NN, где о и 2 токи первичной и втори ной обмоток. При включении тиристора 9 ток нагрузки преобразователя прохо дит по первичной обмотке 2. Аналогич но соотношению (1) имеем т - -I , 1 где W и W2 - число витков обмоток г , 2 и 4; J и Лг токи в этих обмотках. При включении тиристора 10 ток на грузки преобразователя также проходит по рбмотке 2, при этом также справедливо соотношение (2). ToJ Ct определяется параметрами нагрузки преобразователя и в обоих первичных обмотках имеет одинаковые мгновенные значения, однако дли ельность прохождения тока в обмотке 2 в два больше длительности тока в обмотке 1 из-за подключения к ней двух ветвей из тиристоров 9 и 10. Если коэффициенты трансформации К и К между обмотками 1, 3 и 2, 4 выбрать равными, то величина и форма тока в нагрузочной цепи 7 датчика тока пропорциональна току нагрузки силового выпрямителя. Однако при этом необходимо выполнить также условия равенства величины изменения индукции в положительный и отрицательный полупериоды, т. е, равенство нулю суммарного магнитного потока за период, Связь между напряжением (точнее ольтсекундной площадью) , витками, изменением индукции в сердечнике и его сечением отражает закон электромагнитной индукции в интегральной форме J V (t) dt д BV/S, где Q - вольтсекундная площадь; ДВ - изменение индукции; S - сечение сердечника; W - число витков . Для обмоток 3, 4 (фиг. 1) запишем соответственно - . (4) Коэффициент 2 в числителе соотноения (4) отражает подключение двух тиристоров к обмотке 2 (двойную вольтсекундную площадь). Из соотношений (3) и (4) следует, для обеспечеЛ в необходимо ия равенства дВ меть Wg 2W2, то тогда W ак как К-К (5) по условию. . Итак, при выполнении условий 3, 4 5 предлагаемый датчик тока дает сигал на выходе пропорциональный средему значению тока нагрузки силового ыпрямителя, и одинаковый с ним по орме. В общем случае, когда коэффициены трансформации не равны между соой, то учитывая, что HQrno Uj-t , де ПИТ) - число вентилей, подклюI ченных к обмоткам 1 и 2j R„и R - сопротивления плеч выпрямителя соответственно для обмоток 3 и 4 (фиг. 2) , получим из условия дБ : дВ (1), (2) (3) и (4) зависимость К ITL 5:4 2 jr- (6) К п и„ иГ -г Л Из соотношения (6) могут быть син тезированы различные варианты схем датчика тока (фиг. 2, 3). Так, если 2 , то схема датчика то ка имеет вид, показанный на фит. 2, причем при п 1 и п 2 имеем Соотношение (7) при также справедливо и для схемы фиг. 3. В связи с тем, что перемагничивание сердечника в трансформаторе тока осуществляется двухполярными импульс ми, в предлагаемом датчике значитель но повышен коэффициент использования магнитопровода по индукции. За счет этого снижены габариты,масса и стои мо::ть трансформатора тока. Так, как в Предлагаемом датчике тока число трансформаторов доведено до минимума (использован всего один трансформато тока), то очевидно снижение габаритов, массы и стоимости датчика в целом. Кроме того, в предлагаемом датчике обеспечивается более высокая чу ствительность и точность, особенно при использовании высококачественны пермалоевых сердечников с прямоуголь ной петлей гистерезиса. Формула изобретения 1. Вентильный трехфазный преобразователь с тремя ветвями, содержащий датчик тока, включающий трансформато переменного тока, первичная обмотка которого подключена к одной ветви преобразователя, а вторичная через выпрямитель - к выходной цепи, от личающийся тем, что, с целью упрощения и снижения габаритов, указанный трансформатор тока снабжен дополнительной первичной обмоткой, которая подключена к двум другим ветвям преобразователя и встречно с первичной обмоткой. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что выпрямитель датчика тока выполнен по двухплечевой схема с дополнительным резистором в средней точке и в одном плече, причем число витков первичных Ьбмоток W и , число витков вторичных Обмоток Wj. и Wj трансформаtopa тока, сопротивления средней гочки R и плеча Rj , количество ветвей преобразователя п и п , подключенных k обмоткам W и W связаны соотношением: W, ли . где: К К г коэффициенты трансформации. 3. Преобразователь по п, 1, о т- личающийся тем, что выпрямитель датчика тока выполнен по мостовой схеме с дополнительным резистором Rg в одном плече, причем число витков W и W трансформатора тока, сопротивления плеч R2 и Rj выпрямители и количество ветвей преобразователя п и п подключенных к обмоткам W-, и W связаны соотношением ,1 1 К п; RZ К -1- Rj коэффициенты где К . Wi NX/2 трансформации; Rj Hg Rj Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 509958, кл. Н 02 М 1/00, 1974. 2.Патент США № 3803477, кл. Н 02 М 7/00, 1974.