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

Изобретение относится к преобра.зовательной технике и может быть использовано в системах электропитания приборов и средств радиоэлектроники, автоматики и вычислительной техники. Известны преобразователи трехфазного перс.менного напряжения в постоя ное, содержащие шестифазный вентильный мост и трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками в каждой фазе, причем одни обмотки соединены по схеме звезда, а другие по схеме треугольник, и их вьшоды подключены к соответствующим фазам вентильного моста 1 и 2. Недостаток указанных преобразователей заключается в большом числе витков вторичных обмоток, большой амплитуде и невысокой частоте пульсаций выпрямленного напряжения. Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий девятифазный вентильный мост и трансформатор с тремя трехфазными вторичными обмотками, подключенными одним выводом каждой фазы к вентильному мосту, при чем одна из вторичных обмоток соединена в звезду, а отпайкаКаждой фа зы этой обмотки подключена к двум разноименным фазам вторичных обмоток 3 . Недостаток такого преобразователя заключается в большом числе витков вторичных обмоток и в недостаточно высокой, для ряда случаев, частоте и большой амплитуде пульсаций выпрямленного напряжения. Известен также преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, причем обмотки каждой группы соединены в звезду, а отводы обмоток одной группы через вентили подключены к соответствующим отводам .обмоток другой группы 4 . Такой преобразователь обеспечивает досгаточнЬ большую частоту и малую амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения. Недостаток его зак.шочается в большом числе витков вторичных обмоток. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий Зп-фазный вентильный мост и трехфазный трансформатор, снабженный в каждой фазе одной основной и двумя соединенными одними концами дополнительными, вторичными обмотками, причем общая точка соединения дополнительных обмоток подключена к одному из концов основной обмотки, второй конец которой соединен с аналогичными концами основных обмоток других фаз по схеме звезда, а к калщому из других концов дополнительных обмоток подключена не совпадаиощая по фазе вспомогательная обмотка, включенная свободным концом в соответствующую фазу вентильного моста 5. Недостаток указанного преобразова теля заключается в большой амплитуде и невысокой частоте пульсаций выпрям ленного напряжения, поскольку в этом преобразователе реализуется только двенадцатифазное выпрямление, что дл ряда случаев может оказаться недоста точным. Цель изобретения - снижение ампли туды и увеличение частоты пульсаций выпрямленного напряжения. Поставленная цель достигается тем что указанная вспомогательная обмотка выполнена с отпайкой, к которой подключен один конец цепочки, образо ванной тремя дополнительно введенными вспомогательными обмотками, соеди ненными последовательно, а второй ко нец цепочки подключен к соответствую щей фазе вентильного моста, причем фазы дополнительно введенных вспомогательных обмоток чередуются и соответствуют фазам основной и дополнительной обмоток, число витков дополнительной обмотки равно число витков первой вспомогательной обмотки равно ) . те /ОС 3t ) число витков этой обмотки между отпайкой и одним из концов равно ) ЧИСЛО витков дополнительно введенной вспомогательной обмотки, совпадающей .по фазе, с основной обмоткой, равно .9in| s nV i± -35l L n e J чисЛо витков дополнительно введенной вспомогательной обмотки, совпадающей по фазе с дополнительной обмоткой, равно. .- , где 6п - частота пульсации за период UIQ - число витков основной обмот ки , На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема преобра;3ователя; на фиг. 2 - векторная диа1грамма. Преобразователь содержит Зп-фазный вентильный мост 1 и трехфазный трансформатор 2 с основными вторичными обмотками 3, 4, 5 по одной в каждой фазе а,в,с дополнительными вторичными обмотками 6-11 по две в каждой фазе и вспомогательными вторичными обмотками 12-19, (12-19), () по 2п-б в каждой фазе. Основные обм.отки соединены в звезду, а их выводы подключены к соответствующим фазам вентильного моста 1. К тем же выводам подключены одни выводы дополнительных о.бмоток двух других фаз 6и7, 8 и 9, 10и11 соответственно. К другим видам дополнительных обмоток подключены вспомогательные обмотки 12 и 13,-12 и 13, 12 и 13, свободные выводы которых подключены к соответствующим фазам вентильного моста. К отпайкам вспомогательных обмоток 12 и 13, 12 и 13, 12 и 13 подключены последовательно соединенные между.собой вспомогательные обмотки 14, 16, 18 и 15,-17, 19; 14, 16 , 18 и 15, 17, 19; 14, 16, 18 и 15, 17, 19 соответственно. Выводы каждой вспомогательной обмотки, совпадающей по фазе с дополни- . тельной, -подключены к соответствующим фазам вентильного моста 1. Число витков дополнительной обмотки выбирается из соотношения °-1 . Число витков первой вспомогательной обмотки равно .co9f5-3I V3 зп/ Число витков этой обмотки между отпайкой и одним из концов определяется из соотношения . ТС . (% У: Число витков дополнительно введенной вспомогательной обмотки, совпадающей по фазе с основной обмоткой, выбирается из соотношения (2к-0зс згП 4LXJO . Л: ч75 Sin- 1 6J VT о 3n Число витков дополнительно введенной вспомогательной обмотки, совпадающей по фазе с дополнительной обмоткой, определяется из соотношения где 6п - частота пульсации за периодJ число витков ос-новной обмотки . Подключение вспомогательных вторичных обмоток при соотз-етствующем выборе п и соответствующем выборе числа витков каждой обмотки обес печивает создание одинаковых по амплитуде напряжений, сдвинутых по фа зе на одинаковые углы. При этом час тота пульсаций выпрямленного напряжения составляет 6 nf, где f - частота напряженияв первич ной обмотке трансформатора. Амлпитуд пульсаций выпрямленного напряжения составляет о() , где и - амплитудное значение выпрямленного напряжения. При соответствующем выборе п можно получить достаточно большую частоту и достаточно малую аМплитуду пульса ций . На векторной диаграмме точки, со ответствующие напряжениям на выводах основных и вспомогательных обмоток, подключенных к вентильному мосту 1, лежат на одной окружности и делят ее на Зп равных частей. При нечетном п каждая точка, напрмер А, с двумя .противолежащими наиболее удаленными точками, например М и N, дает два результирующих равных напряжения на ибольшей величины AM и AN (часть из ни: показана штриховыми линиями) . Таким образом получается система из Зп вектором, повернутых друг 3t относительно друга на угол -у- и представляющих собой одинаковые по амплитуде напряжения, сдвинутые по фазе на соответствующие углы. При четном п каждой точке А соответствует одна диаметрально противбположная точка, и число результирующих напряжений уменьшится вдвое, что приводит к уменьшению частоты и увеличению амплитуды пульсаций. Поэт му целесообразно выбирать л нечетным Преобразователь работает следующим образом. На протяжении первой 1/6 п части периода, когда в середине этой части напряжение на фазе а равно нулю напряжение фазы в отрицательно,, а фазы с - положительно, выпрямленное напряжение определяется напряжениями последовательно включён ных- обмоток : 14-12 (до отвода) - 8-4-5-10-12 (до отвода) - 14 (вектор RSна фиг. 2)-. В конце этой части периода обмотка 14 отключается, а .обмотка 12 включена до точки подключения ее к вентильному мосту (век тор ST на фиг. 2). При дальнейшем из менении напряжения, на протяженииследующей 1/6 п части периода, подключаются обмотки 16 и 18, (век-втор TU). Затем.включаются обмотки 4-5-10-12 (до отвода) -14-1б-18 (вектор UV), затем - обмотки 4-3-7-13 (до отвода) -15-17-19 (вектор VW и т.д. Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства заключаются в том, что частота пульсаций выпрямленного напряжения получена достаточно большой (при соответствующем выборе п) и амплитуда пульсаций - достаточно малой, что значительно упрощает задачу последующей фильтрации, особенно при больших токах нагрузки. Усложнение конструкции трансформатора окупается существенным уменьшением емкости конденсаторов фильтров. Увеличение числа диодов вентильного моста не является недостатком, так как мощность, рассеиваемая каждым диодом, соответственно уменьшается. Кроме того, такая схема более устойчива в случае выхода из строя одного из диодов (при отказе типа обрыв), так как пульсации при этом возрастают незначительно. Формула изобрете 5ия Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий Зп-фазный вентильный мост итрехфазный трансформатор, снабженный в каждой фазе одной основной и двумя соединенными одними концами дополнительными вторичными обмотками, причем общая точка соединения дополнительных обмоток подключена к одному из концов основной обмотки, второй конец которой соединен с аналогичными концами основных обмоток других фаз по схеме звезда, а к каждому из других концов дополнительных обмоток подключена не совпадающая ПО фазе вспомогательная обмотка, включенная свободным концом в соответствующую фазу вентильного моста, отличающийся тем, что,с целью снижения амплитуды и увеличения частоты пульсаций выпряг шенного напряжения, указанная вспомогательная обмотка выполнена с отпайкой, к которой подключен один конец цепочки, образованной тремя дополнительно введенными вспомогательными обмотками, соединенными последовательно, а второй конец цепочки подключен к соответствующей фазе вентильного моста, причем фазы дополнительно введенных вспомогательных обмоток чередуются и соответствуют фазам основной и дополнительной обмоток, число витков дополнительной обмоткиравно число витков первой вспомогательной обмотки равно (f-fn) .

число витков этой обмотки между отпайкой и ОДНИ.М из концов равно

s-,(S-5E

4 Ujg 3n n s /

43

число витков дополнительно введен-ной вспомогательной обмотки, совпадающей по фазе с основной обмоткой, равно

°smf , 43 3n L n 6 j

число витков дополнительно введенной вспомогательной обмотки совпадающей по, фазе-:.с дополнительной обмоткой, равно, .4и/о..,„Х(2,)л:

где б п - частота пульсации за период;

- число витков основной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Векслер Г.С. и др. Электропитание радиоустройств, Техника, Киев, 1966, с. 191.

2.Патент США № 2759140, кл. 321-27, 1955.

3.Авторское свидетельство СССР № 502460, кл. Н 02 М 7/06, 1976.

4.Авторское свидетельство СССР № 504281, кл. Н 02 М 7/06, 1976.

5.Авторское свидетельство СССР № 598198, кл. Н 02 М 7/06, 1975.

rOf

k