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

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания приборов и средств радиоэлектроники, автоматики и вычислительной техники.

Известны преобразователи трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащие шестифазный вентильный мост и трехфазный трансформатор с двумя ВТОрИЧИЬ№ И ОбМОТКс1МИ

в каждой фазе, причем одни обмотки соединены по схеме звезда, а другие по схеме треугольник, и их выводы подключены к соответствующим фазам вент-ильного моста I и 2.

Недостатком таких преобрЬзователей является большое количество витков вторичнь1х обмоток, большая амплитуда и невысокая частота пульсаций выпрямленного напряжения.

Известны преобразователи трехфазного напряжения в постоянное, содержащие девятифазный вентильный мост и трансформатор с тремя трехфазными вторичными обмотками, подключенными одним выводом каждой фазы к. вентильному мосту, причем одна из вторичных обмоток соединена в звезду, а отпайка каждой фазы этой сгбмотки подключена к двум разноименным фазам вторичных обмоток {31.

Известны преобразователи трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащие трехфазный трансФорматор с двумя группами вторичных обмоток, причем оОмотки каждой группы соединены в звезду, а отводы обмоток одной группы через вентили под10ключены к соответствующим отводам обмоток другой группы 4.

Такие преобразователи обеспечивают Достаточно большую частоту и малую амплитуду пульсаций выпpя 4лeннo15го напряжения. Однако они имеют также большое количество вторичных обмоток.

Наиболее близким к предложенному 20 по технической сущности является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий Зп-фазный вентильный мост и трехфазный трансформатор, снабженный 25 в каждой фазе одной основной и двумя соединенньЕми одними концами дополнительными втори ными обмотками, причем общая точка дополнительных обмоток подключена к одному из концов 30 основной обмотки и к соответствующей фаэе- вентильного моста, а другой конец основной обмотки соединен с аналогичными Концами основных обмоток других фаз по схеме звезда 5. Недостатком этого преобразователя являются также большая амплитуда и невысокая частота пульсаций выпрямленногЛ напряжения, поскольку в этом преобразователе реализуется только двенадцатифазное выпрямление, что ряда случаев может оказаться недостаточным . Целью изобретения является снижение амплитуды и увеличение частоты пульсаций выходного напряжения. Это достигается тем, что каждая из дополнительных обмоток выполнена с от пайкой и снабжена двумя вспомогатель ными обмотками, одна из которых подключена к отпайке, другая - к втором концу, а каждый из свободных концов вспомогательных, обмоток подключен к соответствующей фазе вентильного моста, причем фазы вспомогательной и до полнительной обмоток не совпадают, число витков каждой вспомогательной обмотки равно (|---IS), где К: число витков дополни тельной обмотки между оДним концом и отпайкой равно - « si4f- V-(f-S) где бп - частота пульсации за период Шд - число витков основной обмот оС 1 если вспомогательная обмотка совпадает по фазе с основной, и ctв противоположном случае. На фиг. 1 представлена принципиал ная электрическая схема преобразоват ля; на фиг. -2 - векторная диаграмма для случая, если вспомогательная обмотка совпадает по фазе с основной; на фиг. 3 - векторная диаграмма для случая, если вспомогательная обмотка не совпадает по фазе с основной и до полнительной обмотками. Преобразователь содержит Зп-фаз.ный 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 об MOTKaN kJ ..12-23, по (п-1) в каждой фаэё. Основные обмотки 3, 4, 5 соедине ны в звезду, а их выводы подключены к соответствующим фазам вентильного моста 1. К тем же выводам подключены одни выводы дополнительных обмоток двух других фаз 6и7, 8и9, 10и1 соответственно. К отпайкам и другому выводу каждой дополнительной обмотки подключены соответствующие выводы со ответствующих вспомогательных обмоток 12 и 13, 14 и 15,...22 и 23, другие выводы которых подключены к фазам вентильного моста 1. Вспомогательные обмотки могут быть той же фазы, что и основная, подключенная к данной дополнительной обмотке, или третьей фазы, не совпадающей с фазами основной и дополнительной обмоток. Полярность включения обмоток определяется на основании векторных диаграмм. Если у основных обмоток объединены начала (фиг. 2). к отпайкам и концу дополнительной обмотки подключены начала вспомогательных обмоток той же фазы, что и основная. Для случая которому соответствует векторная диаграмма, на фиг. 3 вспомогательные обмотки третьей фазы подключены концами . На векторных диаграммах точки, соответствующие напряжениям на выводах основных и вспомогательных обмоток 3, 4,5, 12-23, подключенных к вентильному мосту 1, лежат на одной окружности и делят ее на Зп равных частей. При нечетном каждая точка, например А, с двумя противолежащими точками М и N дает два результирующих равных напряжения наибольшей величины AM и AN (часть из них показана штриховками линиями). Таким образом, получается система из Зп векторов, повернутых один относительно другого на угол -- и представляющих собой одинаковые по амплитуде напряжения, сдвинутые по фазе на соответствующие углы. Тем самым обеспечивается получение выпрямленного напряжения частотой пульсаций б nf. . При чётном п каждой точке А соответств.ует только одна диаметрально противолежащая точка, и число результирующих напряжений уменьшается вдвое, что приводит .к уменьшению частоты и увеличению амплитуды пульсаций, поэтому целесообразно выбирать п не четным. Преобразователь работает следующим образом. На протяжении первой 1/6 п части периода, когда в середине этой части напряжение на фазе а равно нулю, на- ° пряжение фазы 8 - отрицательно, а фазы с - положительно, выпрямленное напряжение определяется напряжениями последовательно включенных обмоток: обмотка 16 - часть обмотки 8 - обмотка 4 - обмотка 5 - часть обмотки 10 - обмотка 20 (вектор RS на фиг. 2), При дальнейшем изменении напряжения, на протяжении следующей 1/6 п части периода вместо части обмотки 10 и обмотки 20 будут включены вся обмотка 10 и обмотка 21 (вектор RT), затем отключаются обмотки 16 и 8 (вектор RU) и т.д. Частота пульсаций выпрямленного напряжения может быть получена до-статочно большой (при соответствующем выборе п) и амплитуда пульсаций достаточно малой, что значительно упрощает задачу последующей фильтрации, особенно при больших нагрузки. Усложнение конструкции трансформатора окупается существенным уменьшением емкости конденсаторов фильтров. Увеличение числа диодов ве тильного моста не является недостатком, так как мощность, рассеиваемая каждым диодом, соответственно уменьшается. Кроме того, такая схема боле устойчива в случае выхода из строя одного из диодов (при отказе типа об рыв) , так как пульсации при этом воз растают незначительно.

Формула изобретения

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 дополнительных обмоток подключена к одному из концов основной обмотки и к соответствующей фазе вентильного моста, а другой конец основной обмотки соединен с аналогичными концами основных обмоток других фаз по схеме звезда, отличающийся тем, что., с целью снижения амплитуды и увеличения частоты пульсаций выходного напряжения, каждая из дополнительных обмоток выполнена с отпайкой и снабжена двумя вспомогательными обмотками, одна из

Доъ. Kit . К1ГГ.

)).

. -7

где бп - частота пульсации за-период WQ- число витков основной обмотки;

оС- 1, если вспомогательная обмотка совпадает по фазе с основной, и рС- О если вспомогательная обмотка не совпадает по фазе с основной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Векслер Г.С. и др. Электропитание радиоустройств. К., Техника, 1966.

2.Патент СШ 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, 1976. которых подключена к отпайке, другая к второму концу, а каждый из свободных концов вспомогательных обмоток подключен к соответствующей фазе вентильного моста, причем фазы вспомогательной и дополнительной обмоток не совпадают, число витков каждой вспомогательной обмотки равно: Sinf ( и 6 гп I, где К j;a число витков дополнительной обмотки между одним концом и отпайкой равно: