Трехфазный преобразователь переменногоНАпРяжЕНия B пОСТОяННОЕ Советский патент 1981 года по МПК H02M7/12 

1

Изобретение относится к иреобразовательной технике и может найти широкое применение в качестве иеточника иостоянного тока, рассчитанного на большой ток н относительно низкое выходное напряжение.

Широко известны трехфазные нреобразователи неременного наиряжения в постоянное, в которых для увеличения длител)ности проводимости вентилей до 120 эл. град, уменьшения амплитуды тока вентилей в два раза и улучшения коэффициента формы кривой тока, протекающего через диоды и вторичные обмотки транеформатора, ирименена схема «две обратные звезды с уравнительным реактором 1.

Недостатком таких перобразователей является необходимость в уравнительном реакторе, что увеличивает габаритную мощность транеформаторного оборудования до 1,33 выирямленной, создает неустойчивую работу при иесимметрии управляющих импульсов. Кроме того, амплитуда тока через

Id диод равна лищь --- .

Известен также трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, являющийся прототипом данного преобразователя, содержащий трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, с расиоложенными на нем трехфазной еоеди2

иепной в зигзаг нервичноГ обмотко;, к общпм точкам секций разных фаз которой тодключен вход управляемого выпрямительного моета, выход которого защунтирован дросселем, и многофазной вторичной обмоткой, соединенной в звезду, нулевая точка которой подключена к одному из выходных выводов, а из ее концов через диод подключе ко второму выходио у В1;;воду .

Недоетатком данного уетройства являютея низкие энергетические показатели, об)словленные относительно высоким значением коэффициента формы тока, протекающего через диоды и вторичные обмотки, а также необходимоетью применения группового трансформатора.

Целью изобретения является улучшение энергетических иоказателей.

Указанная цель достигается тем, что в вышеоииса 1ном преобразователе магнитопровод транеформатора снабжен дополнительным стержнем с расположенными на нем иятью дополнительиыми об.мотками,

три из которых иервичные и две вторичные, причем каждая из доиолнительных первичных обмоток одним концом подключена к свободному концу еекции соответствующей фазы основной первичной обмотки, а другим соединена с соответствующим входом

управляемого выпрямительного моста, а каждая из дополнительных вторичных обмоток одним концом нодключена к нулевой точке звезды основной вторичной обмотки. а другим через доиолннтельио введенный диод подключена к второму выходному выводу.

На фнг. 1 представлена схема преобразователя; на фиг. 2 приведены диаграммы фазных нанряжений (фиг. 2 а), токи тирпеторов, токи исрвнчных обмоток, токи одновремеино работающих диодов.

Схема содержит четырехстержпевоп трансформатор 1 с двумя секциями трехфазной нервичной обмотки 2 и 3 н вторимными обмотками 4. Фазы АХ, ВУ, CZ секции 2 соединены в зигзаг с фазами . , секции 3. Три первичные фазы DV, DiVi и DaVg, расноложенные иа четвертом стержне, соединены встречно зажимами D, DI и Й2 соответственно с зажимами Сь -бь секцин 3. Точки соединены в зигзаг первичных обмоток секций 2 н 3 (зажимы А ,; У), Zi) вместе е зажимами V. У| и Vo фаз подключены ко входу шестинлечего управляемого моета на тиристорах 5-16. Выход управляемого моста замкнут иа сглаживающий дроссель 17. Вторнчиые обмоткн 4 соединены но схеме вось.мифазной звезды, причем обмотки с зажимами d и V расположены на дополнительио введенном четвертом стержне. Другие зажимы вторичных обмоток подключены через неуправляемые диоды 18-25 к одному нз выводов нагрузкн 2В, другой вывод нагрузки 26 нодключен к нулевой точке соединення вторичных обмоток 4.

Рассмотрим иринции работы схемы, начиная е момента i для угла « 0. Очередность работы тиристоров дана иа фиг. 2 б. С этого момента времени ток проводят фаза А и продолжающая работу фаза В. Цепь прохожденпя тока следующая: зажим фазы А пптающей сети, зажим А группы обмоток 2, тиристор о, сглаживающий дроссель 17, тиристор 14, обмотка фазы VD, обмотка CjZi, обмотка У В. В соответствии с таким протеканием тока иа вторичиой стороне нроводят диоды 19-22 (фиг, 2, к-н), поскольку для каждой пары первичной п вторичной обмоток соблюдается равенство ампервнтков (при пренебрежении током холостого хода).

В момент времени а происходит коммутация тока с фазы В на фазу С, ноэтому в этот момент должны быть одиоврсмснно включены тиристоры 15 и 10. При этом ток будет проходить по цепи: зажим А питающей сети, фаз.а АХ, фаза yiSi, обмотка DiVi, тиристор 15, сглаживающий дроссель 17, тиристор 10, фаза ZC. Во вторичных обмотках ток будет проходить через фазу X, продолжаюш.пе работать диоды 22 и 19 п вновь встунивщие диоды 25 и 20.

В момент вре.меии /з происходит коммутацпя тока с фазы АХ иа фазу ВУ, для чего включаются тиристоры 7 и 12. При этом работавшие тиристоры 15 и 10 выключаются. Начиная с момента з ток. будет проходить по цепи: фаза ВУ, тиристор 7, сглаживающий дроссель 17, тиристор 12, обмотка , обмотка п продолжающая работать фаза ZC. Во вторичных обмотках в соответствии с вышеуиомяпутым равенством амиервитков ток будет проходить по параллельным цепям; фаза у и диод 23, фаза d и диод 21, фаза л: н диод 22, фаза с и диод 20. При этом ток, протекающий но все.м обмоткам замыкается по параллельным цепям на нагрузку 26.

В момент времени t ироисходит нереход тока е фазы С на фазу А в точке еетественной коммутации отрицате.тьных .мгновенных значений этнх фаз. При этом включаются тиристоры 13 и 6, а тиристоры 7 н 12 - выключаются в результате естественной коммутации. Ток будет проходить но еледующим секциям иервичпых обмоток; фаза ВУ, фаза ZiCj фаза DV, тиристор 13, сглаживающий дроссель 17, тиристор 6, обмотка ХА. В соответствии с таким нротеканием тока по первичным обмоткам иооводить одновременно следующие вторичные обмоткм н связанные с ними дпод| г. Фаза у и диод 23, фаза с и диод 20, фаза v и диод 25, фаза d и диод 18.

В момент времени /5 вк/почаются тиристоры 9 п 16; ири этом тиристоры 13 и 6 выключаются. Происход1гг коммутация тока с ранее работавшей фазы В иа фазу С фиг. 2 а). При это.м путь прохождеиия тока начиная с момента гз будет следующим; фаза CZ, тиристор 9, сглаживаюишй дросI.ель 17, тиристор 16, фаза . фаза йиУь фаза ХА. Но же закону i Wi i2W2 во вторичной цони будут ироводить обмотки и евязаниые с ними диоды; «Ьаза Z и диод 24, обмотка d и диод 21, фаа г/ и диод 23, фаза а и диод 18.

Н, наконец, в момент времени /« н связи с коммутацией тока с фазы А на фазу В включаются тиристоры 11 и 8, а тиристоры 9 и 16 вык.лючаются. По иервичпы.м обмоткам ток проходит по цепям; фаза CZ. фаза .Hi, фаза . тиристор 11, сг.чаживающий дроссель 17, тирпетор 8, фаза УВ. На вторичной стороне ироводят обмотки и диоды; обмотка Z и диод 24, фаза а и диод 18. фаза V и диод 25, фаза b н диод 19.

Как и в иредыдущне моменты временн, ток нагрузки делится поровну между четырьмя, одновременно работающими диодами и фазами. Таким образом, если через нагрузку 26 проходит сглаженный ток Id, амплитуда тока, проходящего через каждый диод, будет Поекольку

длительность протекания тока через все диоды, в том числе н диоды 21 и 25, соответствзст половине периода, среднее значепие тока через диод за период равна d

8

через фазы иервичиой

, где k - коэффициент

трансформации любой одной секции пер1,11чных обмоток ио отношению ко вторичной. Длительность гюложительпой или отрицательной нолуволиы тока для сетевой группы обмоток 2 равна 120 эл. град, (фиг. 2, в). Для первичных обмоток 3, в том числе для обмоток , эта длительность составляет 60 эл. град, (фиг. 2 г-и).

Типовая мощность трансформатора может быть определена из условия того, что в каждый момент времени фа.зное напряжение любой из первичных обмоток равно

У л

Кривая выходного паиряжения па пагрузке 26 соответствует шестипульсному режн.му выпрямления в общем случае с углом регулирования а.

Как видно из фиг. 1, для магпитонровода трансформатора Г5 любой момент временя для намагннчивающих токов еираведлив первый закоп Кнрхгофа для магнитной цегпг. В схеме отсутствует постоянное подмагничнванне сердеч1П1ка.

Форм у л а и 3 обре т е н н я

Трехфазный преобразователь неременпо|о папряжения в постоянное, содержапп Й трансформатор с трехстержневым мапштопроводом, е расположенными на нем трехфазной соединенпой в зигзаг первичной обмоткой, к обп1пм точкам соединения секций разных фаз которой подключен вход

управляемого выпрямительного моста, выход которого зашунтпрован дросселем, н многофазная вторпчная обмотка, соединенная в звезду, нулевая точка которой подключена к одному из выходных выводов, а

каждый из ее концов через днод подключеи к второму выходному выводу, о т л и ч а юн и и с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, магнитопровод трансформатора снабжен дололнптельпым

стержнем с расположеннымп па нем пятью дополнительными обмотками, три из которы. иервичные, и две вторичные, причем каждая из дополнительных первичных обмоток одним концом подключена к свободному концу секции соответствуюи;ей фазы основной первичной обмотки, а другим - соединена с соответствуюии м входом управляемого выпря.мнтельпого моста, а каждая из дополнптельпых вторичных оОмоток одним концом подключена к пулевой точке звезды осповной вторичной обмотки, а другпм через допольительно зведеппыП диод подключена к второму выходпому выводу.

Источникн ннфор.мацнн.

принятые во вннманно прн экснертизе

1.Каганов И. Л. Электронные п понные нреобразоватсл:. ч. 3, Госэпергопздат,

1956.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2577о907. кл. Н 02 М 7/12, 13.02.78 прототип).

I11L |,, . .; , .

Y- Y - V;vY/;iV. .Z 2:

I/I 0 12 5 iS в Av ;Y и

Jrf

/Л

la

if

ia

//Л

/.;

A,

SfT Х/Л