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

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ .г .г ;;..:.;:1:- г Изобретение- относится к преобразо вательной технике и может быть испол зовано в качестве источника постоянного напряжения, в частности на . передачах и вставках постоянного ток Известны устройства для вЫпрямпения многофазного напряжения, содердащие вентильные мосты и трансформаторы fl , 2 . Одним из недостатков устройств согласно ГЛ , Г2д является их, малая надежность из-за затруднение с ограничением аварийных токюв короткого замыкания. Прототипом данного устрвяства является трехфазный преобраз атель переменного напряжения в посяроянное содержащий три вентильных моста и три трансформатора, вторичкая обмотка каждого из которых подключена ко входу соответствующего вентильного моста, причем вторичная обмотка первого трансформатора соединена в звезду, второго - в треугольник, а и первичные обмотки соединены последовательно 3. К общим недостаткам известных выпрямительных устройств и прототипа относится ухудшение энергетических показателей по мере роста нагрузки, В ПОСТОЯННОЕ обусловленное возрастанием угла ком мутации. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей. Указанная цель достигается тем, что трехфазный Преобразователь переменного напряжения в постоянное/ содержащий три вентильных моста и три трансформатора, вторичная обмотка каждого из которых подключена ко входу соответствующего вентильного моста, причем вторичная обмотка hepBoro трансформатора соединена в звезду, второго - в треугольник, а их первичные обмотки соединены последовательно - снабжен дополннтельным трансформатором,, первичная обмотка которого выполнена по схеме треугольника и соединена последовательно со вторичной обмоткой второго трансформатора, первичная обмоука третьего трансформатора выполнена по схеме звезда и соединена последовательно со вторичной обмоткой первого трансформатора, а вторичные обмотки третьего и дополнительного трансформаторов соединены последовательно С обратным чередованием фаз, причем свободные концы вторнчг ной обмотки дополнитзльного трансформатора подключены к вершинам тре угольника, образованного дополнительно введенными тремя конденсйтррами/ а все вентильные мосты включены по -выходу параллельно. На чертеже представлена принци- пиальная схема трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное. Устройство содержит трансформаторы 1, 2, нагруженные вентильными мостами 3, 4, вторичные обмотки которых соединены соответственно звездой и треугольником, а их первичные обмотки 7, 8 соединены между собойпофазно-последовательно и присоединены к трехфазной питающей сети лучи звезды, вторичной обмотки 5 соединены с лучами звезды вторичной обмотки 9 трансфор матора 10, а вершины треугольника вторичной обмотки б соединены с вер шинами треугольника вторичной обмотки 11 дополнительного трансформа тора 12, первичная обмотка 13 которого через последовательно соединен ную с ней первичную обмотку 14 тран форматора 10 присоединена к входу переменного тока диодного моста 15 соединенного стороной постоянного тока параллельно вентильным мостам 3, 4 , нагруженным общей нагрузкой 1 через посредство дросселей 17, 18. С целью повыиения жесткости внешней характери;ртики цепи: трансформаторы 10, -12- вентильный мост 15, в разрыв рулевой точки цепи вторичных обмоток 13, 14 включены треугольником конденсатдры 19, 20, 21. Устройство работает следующим об разом. Во всех установившихся режимах входные токи вентильного моста 3 для отдельных фаз будут определяться зависимостями (1)-(3) i 4vi H -%4 (1) i3ii §3b vHSi Cb( (г-(Р V;|j,v..4(4:i) (3) Где: q - целое (положительное, ,отрицатель.ное) число или. ноль, Jjj,, амплитуда одной из гармоник входНог TOKa,f( - угол сдвига по фазе меж ду соответствующими гармониками напряжения и тОка. Ввиду относительного сдвига на 30 системы напряжений сети, прило женных к входу вентильного моста 4 относительно системы напряжения се ти, приложенных к вентильному мосту 3, получаются следующие выражения) для входных токов вентиль ного моста 4 I bcv4Uu)t-f) ( 4lbC%L3b,i6in(b.4(UJt-|).) , si(bq.I)(t-|).f - . Из принципиальной схемы предлагаемого устройства следует, что при пренебрежении токами холостого хода рансформаторов для каждой пары фаз-, ных обмоток должны иметь место такие зависимости w- icWb- О(7) t -ifS,S .«. О 7 9 Wj О i, О ifj i-r При соответствующем соотношении чисел витков отдельных трансформато ров совместное решение приведенных уравнений приведено для одной из фаз обмоток 7, 8, 13, 14 . ()и)г-Ф1йс ч (13) ЧЪА-- ЧА 3- « 1П 7 } - (14) Из изложенного следует, что: а)через обмотки 5-8 трансформаторов 1, 2 не протекают токи пятой, седьмой, семнадцатой, девятнадцатой и некоторых других .гармоник более высокого порядка, а проходит основная гармоника, а также одиннадцатая, тринадцатая и .некоторые другие гармоники более высокого порядка; б) пятая, седьмая, семнадцатая, девятнадцатая и некоторые другие гармоники проходят по обмоткам 9, 11, 13, 14 трансформаторов 10, 12 к входу диодного моста 15, где соответствующие напряжения выпрямляются и их энер гия используется в общей нагрузке 16. Наличие цепей переменного тока на входе вентильных мостов 3, 4 через вторичные обмотки 5, 6 трансформаторов 1, 2 и непосредственно соединенные с ними обмотками 9, 11 трансформаторов 10, 12 обеспечивает необходимые ус.ловия непрерывности тока по указаннЕл цепям. В интервалы спада тока в отдельных фазах вторичных обмоток.главных трансформаторов наличие цепи непрерывного переменного тока на входе вентильных мостов 3, 4 позволяет направить энергию, накопленную в индуктивности рассеяния соответствук щей фазы вторичной обмотки сначала в соединенные с ними обмотки 9, 11, а последовательно соединенные их первичные обмотки 13, 14 и диодный мост 15 - в нагрузку 16. Это приводит к уменьшению угла коммутации вентилей мостов 3, 4, практически до нуля и позволяет достичь относительного увеличения коэффициента мощности устройства. Из изложенного также следует, что предлагаемое устройство позволяет; а)исключить прерывистый характер то ка во вторичных обмоткг1Х выпрякя тельных трансформаторов главных вен тильных MCDCTpBj б) утилизировать энв гию наиболее значительных высших тар МОНИК (например, пятой) . на вхоДе главных вентильных мостов в) повысить надежность вентильной части выпрямительного агрегата за счет умень шения начального скачка обратного напряжения. Необходимо отметить также, что все элементы предлагаемого устрой,ства (трансформаторы 10, 12, диодный мост 15), должны быть выполнены на относительно малую мощность, определяемую запасаемой в индуктивностях рассеяния энергией магнитного поля, а также энергией наиболее значительных составлягацих входного тока основ ных вентильных мостов, это свидетель ствует о крайне незначительных изме нениях массо-габаритных показателей предлагаемого устройства по сравнению с известным прототипом. Ожидаемый эффект от применения предлагаемого устройства состоит в повышении надежности и улучшении энергетических показателей. Формула изобретения , Трехфазный преобразователь пере.менного напряжения в постоянное, со держащий три вентильных моста и три трансформатора, вторичная обмотка каждого из которых подклкмена ko входу соответствующего вентильного моста причем вторичная обмотка первот трансформатора соединена в звезду, второго - в треугольникf а их первичные обмотки соединены последовательно, о т л и ч а К) щ и и с я тем; что с целью улушенйя энергетических-показателей, он снабжен ДЬ-полнительным трансформатором, первичная обмотка которого выполнена по схеме треугольника и соединена последовательно со вторичной обмоткой второго трансформатора, первичная обмотка третьего трансформатора выполнена по схеме звезда и соединена последовательно со вторичной обмоткой первого трансформатора, а вторичные обмотки третьего и дополнительного трансформаторов соединены последовательно с обратным чередованием фаз, причем свободные концы.вторичной обмотки дополнительного трансформатора подключены к вершинам треугольника, образованного дополнительно введенными тремя конденсаторами, а все вентильные мосты, включены по выходу параллельно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Чиженко И. М. и др. Основы преобразовательной техники. М., Высшая школа j 1974. 2. Каганов И. Л. Электронные и ионные преобразователи, Росэнергоиздат, часть Ш , 1956, с. 26-33. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке 2579173/24-07, ,78 (прототип).

...,.

.Л)- .:. ..

-Tsorfi