Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1980 года по МПК H02M7/06 

иия в постоянное,содержащий два выпрмителя, параллельно соединенных по выходу, и фазосдвигающий трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к входным выводам для подключения фаз питающей сети, и вторичной, выполненной в виде двух трехфазных полуобмоток, к ОДНОЙ из кото,рых подключен вход одного выпрямителя, а к другой - вход второго выпрямителя 3 .

В этом устройстве по одним полуобмоткам вторичной обмотки- каящой фазы ФТ протекают токи, опережающие на угол 75° напряжения на зажимах этих обмоток, а по-другим - отстающие от напряжений на такой же угол 15°, Таким образом осуществляется взаимная компенсация реактивных мощностей во вторичных полуобмотках ФТ и по их первичным обмоткам протекает практически активный ток.

При этом резко снижается мощность первичных обмоток и установленная мощность ФТ, а также существенно уменьшается влияние параметров первичных обмоток (в первую очередь индуктивности рассеяния Xg) на амплитудный разбаланс формируемых трехфазных систем напряжений и соответственно на качество потребляемой и отдаваемой энергии.

В отличие от чисто трансформаторных ВУ и многофазных автотрансформаторных ВУ с ФТ выходное напряжение Uj не может выбираться разработчиком а однозначно связано с- напряжением сети U(;- Вышерассмотренное ВУ обеспечивает, например, в режиме m 12 Uv, к. 1,4 идс . (при 380В, U -SSOB В то же время величина мощности в нагрузке, относящаяся к числу важнейших тактико-технических данных изделий, тесно связана с выходным напряжением ВУ. Поэтому требуется получение иных величин выпрямленного напряжения, отличающихся от выходного напряжения вышерассмотренного ВУ на 15-20%.

Невозможность получения как меньЩих, так и больших величин выпрямленного напряжения при неизменном напряжении сети является недостатком этого устройства.

Цель изобретения - получение изменяемого выходного напряжения при неизменном входном напряжении.

Это достигается тем, что в преобразовсйселе переменного напряжения в постоянное, содержащем два выпрямителя, параллельно соединенных по выходу, и фазосдвигсшяций трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к входным выводам для подключения фаз питающей сети, и вторичной, выполненной в виде двух трехфазных полуобмоток, к одной из которых подключен вход одного выпрямителя, а к другой - вход второго выпрямителя, первая и вторая полуобмотки подключены к соответствующим выпрямителям одноименными выводами,каждый из других выводов одной полуобмотки подключен к соответствующему выводу для подключения опережающей по отношению к фазе первичной обмотки фазы питающей сети, а каждый из других выводов второй полуобмотки подключен к соответствующему выводу для подклю ия отстающей по отношению к фазе первичной обмотке фазы питающей сети. При получении повышенного выходного напряжения к выводам для подключения фаз питающей сети каждая из полуобмоток подключена началами, а при получении пониженного выходного напряжения - каждая из полуобмоток подключена конца1ми.

Например, в трехфазной системе напряжений питающей сети Од, Ug, по

отношению к фазе А опережающей и отстающей (на угол 120 эл.град.) фазами являются фазы С и В, соответственно по отношению к фазе В - аналогично фазы А и С и по отношению к фазе

С - аналогично фазы В и А.

Если у такого преобразователя начала полуобмоток каждой фазы ФТ подключить к фазам сети, то выходное напряжение получается выше, чем у прототипа.

Если у такого преобразователя концы полуобмоток каждой фазы ФТ подключить к фазам, то выходное напряжение получается ниже, чем в прототи-.

.

На фиг. 1 представлен вариант выполнения преобразователя переменного напряжения в постоянное с повышенным выходным напрях ением; на фиг. 2 -

вариант выполнения преобразователя

с пониженным выходным напряжением.

Устройство содержит трехфазный фазосдвигающий трансформатор (ФТ) 1, 2 и 3 (на общем сердечнике или гругГповой), выпрямители 4 и 5 (например,

два трехфазных выпрямительных моста) и двауравнительных реактора б и 7. Первичные обмотки ФТ соединены звездой и подключены к фазам питающей сети, к началам (а в устройстве на

фиг. 2 к концам) одних вторичных полуобмоток подключены фазы напряжения питающей сети, опережающие на 120 эл.град. фазы, подключенные к началам соответствующих первичных обМОТОК. Концы этих полуобмоток (а в устройстве на фиг. 2 начала) подсоединены ко входу первого выпрямителя 4. К началам (а в устройстве на фиг. 2 к концам) других вторичных полуобмоток подключены фазы напряжения

питающей сети, отстающие на

120 эл. град, от фаз, подключенных к началам соответствующих первичных обмоток. Концы этих полуобмоток (а в устройстве на фиг. 2 начала) подсоединены ко входу второго выпрямиг

теля 5). Устройство в целом обеспечивает режим m - фазного выпрямления, оба выпрямителя, как и в известном устройстве работают в параллель через два уравнительных реактора в -фазном режиме выпрямления

(последовательное включение выпрямителей в многофазньк автотрансформаторных схемах нео.существимо) .

ФТ устройство (см. фиг. 1) формирует две системы равноамплитудных трехфазных напряжений А , в , с и А, в, с , сдвинутые относительно друг друга на угол d- и подаваемые на входы выпрямительных мостов, но по амплитуде больше, чем формируемле ФТ в прототипе, так как здесь фазные напряжения питающей сети геометрически складываются с напряжениями вторичных полуобмоток под углом б О эл.град. Соотношение амплитуд складываемых напряжений для Ш--1 равно 2,74, а .выходное напряжение такого преобразователя получается выше, чем у прототипа. Так, для двенадцатифазного режима выпрямления (е6- ) в предлагаемом устройстве ,65 идсФТ устройства (см. фиг. 2) также формирует две системы равноамплитудных трехфазных напряжений А , В , с и А , В , с с соответствукжоим угловым сдвигом, но по шлплитуде меньше, чем формируемые ФТ в прототипе, так как здесь фазные напряжения питающей сети геометрически складываются с напряжениями вторичных полуобмоток под углом ±120 эл.град. Соотношение ггмплитуд складываемых напряжений для m - 12 равно 3,74, а выходное напряжение такого устройства получается ниже, чем в устройстве на фиг. 2. Так, для двенадцатифазного режима выпpя шeния (cL- ЗСР обеспечивается U -« 1,2 1.

В обоих рассмотренных вариантах по одной полуобмотке каждой вторичной обмотки ФТ протекает ток, опережающий напряжение на зажиглах, а по другой - отстающей от напряжения на такой же угол (при m - 12 i75 для ВУ на фиг. 1 и ±105 для ВУ на фиг.2 и таким образом обеспечивается компенсация реактивных мощностей во вторичных обмотках ФТ. По первичным обмоткам протекают практически активные токи, и суммарная установленная мощность ФТ получается минимально возможной.

Таким Образом, с помощью предлагаемого построения многофазных преобразователей можно получить иные, чем в прототипе значения выпрямленного напряжения Uj 1,2 и 1,6 , для которых массогабаритные характеристики устройства получаются минимально возможными, а КПД-максимальным. Для сравнительной характеристики прототипа и заявляемого устройства следует добавлить, что величину выпрямленного напряжения в прототипе можно изменить путем нсполь5 зования в нем дополнительных автотрансформаторов, но это значительно увеличивает установленную мощность ВУ, снижает КПД, что в условиях жестких ограничений массо-габаритных паQ раметров изделий на подвижных объектах неприемлемо. Так, например, дли питания некоторых ккхцнык генераторных устройств требуется постоянное напряжение U 450BL при иаличии пис тающей сети 380В, 50Гц. При использовании прототипа с дополиительным трехфазным AT установленная мощность будет равна 0,24 . Устройство (см. фиг. 2) помимо увеличения КПД снижает установленную мощность до

0 0,21 Рд (т.е. на 12,5%).

Формула изобретения

1„ Преобразователь переменного напряжения, в постоянное, содержащий два выпрямителя, параллельно соединенных по выходу, и фазосдвигающий трансформатор с трехфазной первичной обмоткой,

подключенной к выводам для подключения фаз питающей сети., и вторичной, выполненной в виде двух трехфазных полуобмоток, к одной из которых подключен вход одного выпрямителя, а к

другой - вход второго выпрямителя, отлкчающийс я тем, что, с целью получения изменяемого выходного напряжения при неизменном входном напряжении, первая и вторая полуобмотка подключены к соответствующим выпрямителям однокменньми выводами, каждый из других выводов одной полуобмотки подключен к соответствующему выводу для.подключения опережающей

по отношению к фазе первичной обмотки фазы питающей сети, а каждый нз других выводов второй полуоб этки подключен ксоответствующему выводу для подключения отстоящей по отноыеншо к фазе первичной обмотки фазы пи;

ающей сети.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, ЧТО, с 55 целью получения повышенного выходного напрязкения, к входным выводам для псщключеиия фаз питающей сети каждая иэ полуобмоток подключена иaчaлa ш.

;3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения пониженного выходного напряжения,- к входным выводам для подключения фаз питающей сети Кс1ясдая

65 из полуобмоток подключена концами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Полупроводниковые выпрямители. Под ред. Ф.И. Ковалева и др. М., Энергия , 1967, с. 103-110.

.2. R. Lappe Stromrichter, Verlag-Technic, Berlin, 1958, с.280,

3. Авторское свидетельство СССР 470047, кл. Н 02 М 7/20, 1975.