Преобразователь переменного напряже-Ния B пОСТОяННОЕ Советский патент 1981 года по МПК H02M7/08 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться для выпрямления трехфазного nejJeMeHHoro напряжения в преобразователях частоты с непосредственной связью и в составе преобразователей частоты со звеном постоянного тока.

Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, состоящие из двух т-фазных вентильных блоков, анрднбае напряжения которых сдвинуты по фазе на уголХ/т, включенные параллельно на общую нагрузку через уравнительный реактор со стальным сердечником. Уравнительный реактор в таких схемах выполняется с дополнительным выводом от средней точки обмотки, к которому присоединена нагрузка. За счет этого соединения обеспечивается эквивалентный 2т-фазный режим работы преобразователя. По такому принципу строятся схемы с эквивалентным числ фаз, равным шести и двенадцати { ..

Цель изобретения - получение 4т-фазного. выпрямителя, повышение надежности работы преобразователя в инверторном режиме и улучшение массо-габаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе,состоящем из двух т-фазных вентильных блоков,анодные напряжения которых сдвинуты по фазе на угол л/т , включенных .параллельно на общую нагрузку через реактор со стальным сердечником, реактор содержит два дополнительных

вывода от 4cos- части витков, отсчитываемых от кр аи них выводов обмотки, а нагрузка подсоединена к дополнительным выводам через вентили.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого 4т-фазного преобразователя, выполненного на основе двух т-фазных преобразователей; на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая работу предлагаемой схемы; на фиг. 3 - схема 12-фазного преобразователя, выполненного на основе двух 3-фазных вентильных блоков; на фиг. 4 - схема 24-фазного преобразователя, выполненного на основе двух 6-фазных вентильных блоков.

Два га-фазных вентильных блока 1 и 2 питаются от разных вентильных обмоток 3 и 4 преобразовательного трансформатораj напряжения которых смещены по фазе на угол JT/m (фиг.1).

Вентильные блоки включены на общую

нагрузку 5 через реактор, со стальным сердечником -б и вентили 7 и 8, аноды которых подключены к дополнительным выводам 9 и 10 обмотки реактора, выполненным от Эг части витков, отсчитываемых от выводов обмотки.

.На векторной диаграмме (фиг. 2) напряжения на выходе вентильных блоков 1 и 2 обозначены соответственно . и и) ,где i 1. . .m - порядковый номер фазы вентильного блока. Напряжение, прикладываемое к реактору, определяется разностью соседних векторов напряжений двух вентильных блоков, поэтому конец векторов напряжения на дополнительных выводах реактора находятся на прямой, соединяющей концы соседних вектров . Если. доГ1о,нительные выводы выполнены от 4со:, . части витков, отсчитываемых от выводов обмотки реактора, то угол между соседними векторами U. и и. равен jr/2m, что соответствует 4т-фазной системе напряжений.

Преобразователь работает следующим образом.

Предположим, что в начаше рассматриваемого промежутка времени мгновенные значения напряжений на выходе вентильных блоков 1 и 2 (фиг. 1) соответственно равны

((Wt-),

где и - амплитуда синусоиды выходньк напряжений вентильных блоков

При включенном дополнительном вентиле б н-апряжение на нагрузке равно

ОТ

,

,.

( 4cos .

и

(

При включении дополнительногля 7 напряжение равно ii 1 „I ,Л ().4m

4m

). m 4m

После очередного переключения вентилей блока 1 его выходное напряже ние равно U,((.wt--) напряжение на нагрузке

ЗТ tos

-К14 U

JT

4с09 4п1

4т

().

При включении дополнительного вентиля 6 напряжение на нагрузке равно

rnc:. (.4

4cos-- - VccB

Затем происходит очередное переключение вентилей блока 2, и его выходное напряжение становится равным Ua

IIL

y.SinfuDfc- ) г а напряжение на нагрузке

.m

С05

)

. ;ir cos

4,m

Таким образом,кривая напряжения на нагрузке состоит из отрезков синусоид, сдвинутых относительно друг друга на угол У/2т , т.е. соответствует 4 т-фазному выпрямлению,

Из условия равенства нулю ампервитков обмотки реактора (т.е. без учета его тока намагничивания) еле- . дует,что выпрямленный ток нагрузки на интервалах между коммутациями дополнительных вентилей распределяется между двумя вентильными блоками в отношении

-.(.г зг

ЗТ

4 COS

4т

4w

Большее значение тока в каждый момент времени приходится на долю того вентильного блока, который подQ ключен к концу обмотки реактора, ближайшему к тому дополнительному выводу, к которому подсоединен включенный дополнительный вентиль. Коммутация вентилей внутри каждого из вентильных блоков происходит на интервале времени, когда ег ток минимален и составляет -З часть тока нагрузки. За счет это№ сокращается угол KO2viMyTauHH, повьлшается надежность работы преобразовательной

0 установки в инверторном режиме, что позволяет уменьшить минимальное значение угла опережения включения вентилей в инверторном режиме,т.е. расширить диапазон регулирования

5 йшюяжения KjHBeoTODa. По двум крайним частям обмотки уравнительного реактора в течение 50% времени протекает соз J част тока нагрузки и в течение ь5% времени - (1 - 4cas-i 3 ) часть тока нагрузки (без учЪта угла коммутации вентилей). По средней части обмотки реактора протекает постоянный по величине ток, равный ,-. части тока нагрузки. Предположи) что мощ ность реактора пропорциональна поло вине произведения напряжения на действующее значение тока его обмоток, получаем . 4cos2 J известных преобразователях, когда реактор выполняется с выводом от средней точки обмотки, по обеим его полуобмоткам протекает половина тока нагрузки, поэтому его мощность равна в;.4-и, а Следовательно, относительная мощ ность реактора в предлагаемом преоб разователе составляет 5Р - При m 3 это отношение равно 0,84, а при m 6 - 0,82, т.е. предлагаемый преобразователь позволяет уменьшить мощность реактора на 16-18%. Таким образом,изобретение обеспечивает удвоение эквивалентного числа фаз, повышение надежности инверторного режима и улучшение массогабаритных показателей. Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в постоянное,состоящий из двух го-фазных вентильных блоков, анодные напряжения которых сдвинуты по фазе на угол Jr/m , например из двух трехфазных мостовых схем, одна из которых подключена к обмоткам . трансформатора, соединенным в треугольник, а вторая - к обмоткам трансформатора,соединенным в звезду включенных параллельно на общую нагрузку через реактор со стальным сердечником, отлич.ающийся тем, что, с целью получения 4т-фазного выпрямителя, повышения надежности работы в инверторном режиме и улучшения массо-габаритных показателей, реактор содержит два дополнительных вывода от l/4cos n части ВИТКОВ, отсчитываемых от крайних выводов обмотки, а нагрузка подсоединена к дополнительным выводам через вентили. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Справочник по преобразовательной технике. Под ред. И.М. Чиженко. К., 1978, с. 32-35.