Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1980 года по МПК H02M7/12 

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в качестве источника постоянного тока, рассчитанного на большой ток и относительно низкое в лходное напряжение.

Широко известны трехфазные преобразователи переменного напряжения в постоянное, в которых для увеличения длительности проводимости вентилей до 120 эл. град и улучшения коэффициента формы кривой тока, протекающего через диоды и вторичные обмотки трансформатора, применена схема две обратные звезды с уравнительным реактором .

Недостатком таких преобразователей является необходимость введения уравнительного реактора, что создает неустойчивую работу при несимметрии управлякхцнх импульсов. Кроме того, амплитудатока через диод

равна лишь 3d /2 .

Известен также трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное,являющийся прототипом, данного изобретения и содержгиций .собраннь1й по мостовой схеме управляемый выпрямитель, выход которого В ПОСТОЯННОЕ

зашунтирован сглаживающим дросселем, и трансформатор, к трехфазной первичной обмотке которого подключен вход управляемого выпрямителя, а вторичные обмотки соединены в звезду, нулевая точка которой подключе-: на к одному выходному выводу, а ка)хдый из ее концов черкез диод подключен к другому выходному выво

10 2 . Такая форма тока не является еще оптимальной.

Недостатком так&го преобразователя является то, что акшлитуда . тока через диод и вторичные о1 4отки:

5

также составляет лишь Jd П. при ДПИ

тельности 120 эл.грая.ГакаяформеК тока не является еще оптимально в связи с чем и силовой трансформа тор имеет существенную габаритную

20 мощность.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей преобразователя.

Указанная цель достигается тем,

25 что в трехфазный, преобразователь пе ременного напряжения в постоянное содержащий собранный по мостовой схеме управляемый выпрямитель, выход которого зашунтирован сглажи30

вакщим дросселем, и трансформатор, к трехфазной первичной обмотке которого подключен вход управляемого выпрямителя, а вторичные обмотки соединены в звезду, нулевая точка которой подключена к одному выходному выводу, а каждый из ее концов через диод подключен к другому выходному выводу, введена дополнительная трехфазная группа обмоток, соединенная с указанной первичной обмоткой трансформатора по схеме зигзаг, причем каждый из свободных концов дополнительной группы обмоток, подключен к входу управляемого выпрямителя, выполненного по двенадцатиплечевой моетовой с.хеме.

Кроме того, с целью уменьшения тока намагничивания, трансформатор выполнен групповым.

На фиг. 1 а-в представлена схема преобразователя и варианты выполнения магнитопроводов трансформатора; на фиг. 2 а-к - диаграммы линейных напряжений на первичной обмотке трансформатора, анодные токи i. через тиристоры, фазные.токи через основную д и дополнительную 1д обмот-ки, токи через неуправляемые диоды ( - ) -го/.

Схема 1а содержит трехфазный трансформатор 1 с двумя группами первичных обмоток 2, соединенных в зигзаг, и в То1рйчН мй обмотками 3,которые соединены в шестифазную звезду. Зажимы А, Щ, Cj , и X. , Уу ,Zy , дополнительной вторичной обмотки подключены ко входу управляемого двенадцатиплечего моста на тиристорах 4-15; К выходу этога моста подключается сглаживающий дроссель 16. Вторичные .обмотки 3 соединены с диодами 17-22. Нагрузка 23 подключена к нулевой точке звезды и общей точке соедиления катодов (анодов) диодов. Принцип работы схемы рассматривается в случае, .когда магнитопровод трансформатора выполнен трехстержневым в соответствии с фиг. 16.

Начиная с момента времени t,ток проводит фаза А и продолжающая работу фаза В. При этом цепь прохождения тока будет qлeдyквдaя: фаза А пйтаю111ей сети, задим X первой группы первичной обмотки, тиристор 8, сглаживающий дроссель 16, тиристор 12, фазы С, 2 и ХВ. В соответствии с таким протеканием тока на вторичной стороне будут проводить диоды 18, 20 и. 22{ фиг. 2Д, 5К, к) , поскольку для каждой пары первичной и вторичной обмоток, расположённых на одном стержне, соблюдается равенство ампервитков L w, {прИ пренебрежении токи холостого хода), В момент времени происходит кЬммутация тока с фазы В на фазу С, прэто. му в этот момент должны быть одновременнЬ включены тиристоры 5 и 13. При этом ток будет проходить по цепи: зажим А питающей сети, фаза АХ, фаза 5 В , тиристор 5 сглаживающий дроссель 16, тиристор 13, фаза ZC. Во вторичньк обмотках ток будет проходит через фазу х, диод 20, фазу с и диод 19, фазу в и диод 18. В момент времени tj происходит.коммутациятока с фазы А на фазу В, для чего включаются тиристоры 9 и 10. Цепь протекания тока после включения тиристоров 9 и 10 будет: фаза ВУ, тиристор 9; сглаживающий дроссель 16, тиристор 10, фаза А|Х,,, фаза ZC. На вторичной стороне ток будет проводить: фаза X и диод 20, фаза У и диод 21, фаза С и диод 19. В дальнейшем коммутация .тока тйрИсторами происходит в соответ.ствии с диаграммой фиг.2б. При этом диаграммы токовчерез диоды 17и связанные с ни.мн обмотками пред- / ставлены на фиг. 2д-к. Как видно из этих диаграмм, среднее значение тока нагрузки рd в любой внекоммутационный момент времени делится между треся одновременно проводящими фазами вторичных Обмоток и связанными с ними диЬдами. Следовательно, амплитуда тока через неуправляемый вентиль

dd

будет равна ,

.Длительность прохождения тока через диоды и обмотки равна половине периода, а среднее

значение тока через вентиль равно 3 ,,

Таким .образом, коэффициент формы анодного тока через диод при амплитуде тока, равной. и длительности Т/2 будет лучше пб сравнению с известным преобразователем, в котором длитель

ность равна

и амплитуда

Амплитуда тока через фазы первичad

ной обмотки равна «р

где К - KOiH.

. ок

эффициент трансформации основной или дополнительной группы первичных обморок по Ь ношению к вторичным. Длительность положительной полуволны тока nepBH4Htax обмоток для каждой основной и дополнительной группы обмоток срответстве нно равна Т/3 (фиг. 2в )и Т/6 (фиг. 2г).

Таким образом, габаритная мощность трансформатора предложенного устройства меньше, чем у известного преобразователи, ч. котором она равна . 1,26 Pd,

Кривая выходного напряжения на нагрузке 13 соответствует шестипульсному режиму выпрямления в общем случае с углом регулирования 0 .

В связи с тем, что выполнение первого закона Кирхгофа для магнитной цепи по фиг. 16 трансформатора требует замыкания части магнитного потока по воздуху и увеличения намагничивакщего тока, целесообразно выполнить магнитную систему в виде трех групп в соответствии с фиг. 1в.

Формула изобретения

1. Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий собранный по мостовой схеме управляемый выпр51митель, выход которого зашунтирован сглаживающим дросселем, и трансформатор, к трех,фазной первичной обмотке которого подключен вход управляемого выпрямителя, а вторичные обмотки соединены в звезду, нулевая точка которой подключена к одному выходному выводу, а каждый из ее концов через диод подключен к другому выходному выводу, отличающийся тем, что, с целью улуч1аения энергетических показателей, введена дополнительная

трехфазная группа обмоток, соединенная с указанной первичной обмоткой трансформатора по схеме зигзаг, причем каждый из свободных концов дополнительной группы обмоток подключен к входу управляемого выпрямителя, вьтолненного по двенадцатиплечевой мостовой схеме.

2. Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное по п. 1, отличающийся,

0 тем, что с цеЛью уменьшения тока намагничивания, трансформатор выполнен групповым.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Каганов И. Л. .Электронные и ионные преобразователи, ч. Ж , Госэнергоиздат, 1956.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2460404/24-07,

0

кл. Н 02 М 7/12, 1977 (прототип).

Фиг.1