Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК H02M7/12 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относился к электротехнике и касается преобразования трехфазного переменного напряжения в выпрямленное повышенной величины.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, трехфазный мостовой двухполупериодный управляемый выпрямитель, шестиобмоточный линейный дроссель, обмотки которого включены в каждой фазе по две последовательно и согласно между тиристорами анодной и катодной групп, причем фазы трансформатора подсоединены к общим точкам этих обмоток I.

В данном преобразователе наличие щести силовых тиристоров неизбежно приводит к завыщению его массо-габаритных показателей, а также к достаточно сложному схемному рещению блока управления тиристорами .

Известен также преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, три вентиля, подключенные анодами к каждому выводу вторичных обмоток трансформатора, и три сглаживающих дросселя, подклюВ ПОСТОЯННОЕ

ченные к каждому выводу этих обмоток. Катоды вентилей и другие выводы дросселей образуют выходные выводы преобразователя 2.

Наличие трех вентилей улучшает массо5 габаритные показатели, но при этом умеиьщается значение максимального выходного напряжения, равного по величине половине амплитуды линейного напряжения трехфазного источника.

jg На шолее близок к предлагаемому пре.образователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с тремя вторичными обмотками, трехфазный линейный дроссель, каждая фазная обмотка которого выполнена с выводом ее средней точки, три сАловых конденсатора, включенные соответственно между началом вторичных обмоток трансформатора и соответствующим выводом средней точки обмоток дросселя, управляемый выпрямитель, содержащий два тиристора, которые своими анодами подключены соответственно к одним выводам первой и второй обмоток дросселя, причем другой вывод первой обмотки подключен к отрицательному выводу, и блок контроля напряжения и yiipai.пенни т ifinicToiia.Mn, Криме того, иреобразиватель t4j;;, r|)eTiui тиристор, анодом по/иоелшкииый к T| LTiiL-ii обмотке дросселя, и ()4(jM --- к по.-южительному вын(лчу преобр;) soB;rie;i; 3J-.

Однако )П1 пр1.ч)бр(1:к)5ате:;ь л;: рактеризуется н(.,и)счнгочи) iiinpoxiiM длипи зоном регу.П.роваиии ii;i(,einiH и; и;; грузке, м;1ксимялы1()с luia-ieiiue которого м резонаисиэм )сжнме р.ашк; 2 (,}-Г-:,,,-,ivie Q) добротность ре:-;оиапспо1ч) :-:()а; амгыштуда фалиогп на11ря/ке 1ия на пторич ных обмотках трехфазного трансформатора).

Цель изобретения - унелкчешС днана зона регулирО)а1И1я Н,;чо;пого .

Поставде 1мая ле.и. достигается тем, чт(1 в преобразовател) iiepeMcHiioio нанряжени:-; в постоян1К)е, соде|)/к 1111И1 11)ехфаз))1и ipaiicформатор, ie) обмотка котор пЧ) под ключена к источнику пе)е vie-uioio тока, трехфазный линейный дросее.н,, каждая фа ,.пая обмотка кото)ого льнюлисиа с 15,1водс1М средней точки, делянке ее на лпс части, один вывод ка/кд, ijiaHHon обмотки трех фазного ,1 1нейно о дроссели подключен iконцу вто)ичиой обг-лотки cfsoeji (||, а начало каждой нторично обмоткн чере ciiловой 1 опденеато) co( с еоответе вуюшнм В1ЛВОДОМ СреднеГ точкч (jia.iHoii об моткн трех(}) линейного др(-с(-1н, и упра1 ;1яе1%Н)1Й 1и н1 1Ямите:П), co;up/i a;ru ii тирист(|р1)Г вве еиь ;и)П()Л1нтелын 1 конденсатора, ео(дине1Н Ы{ чоследгик i ельно, обнии 1Т)чка KOTfi;)i,ix чол..;,;н;:ч-:ча i-; д,,му вьН)ОД,у i|)a:fH(iii ибмоиЛ трел фазного ,;|И11ейиого д)оееел. а . (( выводы конд.енсаторч ,u.(44.i л л,ругим г 1Н50дам червой и третьей ijia 11ой оПмотки трех(Ьа:1ИО1о лнч( ,, образующим )Л.н1ле В1.1;|ОЛЬ1 (iaiO ;aтеля, катол, ол, о тН|Л;|то(1а no;.i-;;iio4eii к аноду д)угого и кпщг-,- 1,тогч;ч ной обмоткн Broj.HJi фазы i iia4;(|iopMain 5a конец (5H4Hf)ii обмогкм Hriiiunl фазы которого под -;лючен к аподу одного тнгчкло ра, а ко1-1ен вторичной обмткн гре1ьей гразы - к кат{)ду ;.ругог11 THpi- rTO ia, причем суммарное инд}ч ти но-е сонротив/нмн-ю одной обмотки т|техфа: Н( тр,)ормат()ра и одной секции фазио) обмогки Tin-xflia: кого линейного дроесс.1я хо/икмом х()Л,е на частоте источника но аГи.чх-ц.ц-гкч велч чипе не-ме и,1не ио,-1пр,ичнг)го и нг По.пчии нолуторакратного ,чначечия емк н-гн-пг сопротивления еи. ового конл1Ч1саторя. а суммарное з}-аче 1 1е но абсолюги-о , чине не меньню актишкчо сонрогивлеш;, контура, сосгоян1ег() и:. олНОЙ вторичной обмотки трех(|1азного транс(1|орма горч, ол,ной секции (Ьатнг)) обмот,кн гре ,ногт1 , ннейного дросселя и оллиип cH.ioiuu-:i конденсатора.

Такое сх(мно( ренкчии Имг. iq-:i -скр;-.ТИТЬ до ДВУХ КО.П1Ч( :-ч.1П|.-л ;И|ЧКТОj)oii и уие;1ичить дианазон регулирования вьгхс/дного напряжении, максимальное зна4eii iie к(.торого paiiHo 4 V3-Q-Hm fi, т. е. в раз иревьннает амилитуду фазного иаиряжении на )то)нч1Ы -; об.мспках трехфазноч) транс{ |ормат1;)а, что при црактическг.м сох{ анении .массы и 1абарИ10В н)еобра ор)ате..1Я у;|учн ает его эне)гетическ«е ч ока 3 а те.п и у де,т ь н j.

На чертеке 1 }НДстав.1ена нрикциг1иа.;ьная злект;)ическая схема предлагаемого нреобра,,ате,.15 неремен1(ого тока в ностоя |ший.

Уст)оГ|стко сод,е)жи;т г.1е.(})азиый траьс()0).матор с тремя ул(Ч тричееки разделенчыма .1Г1о()ичи1, об.отками -3, трехфазный jrMfieiiHbiA ,i|)(jcee., каждан фазиан обмотка KOTopoio разделена на две секн.чи coiJT.ueiCi tu-HHo -1 и Г), fi и /, 8 и 9 в.ыв;;до;-. его е|)ед.чей точк, гри силовых коиденсаор, 10 12, ;-кл1очени гх ссютвеп ствеино началом 1ПО) o6MCjT(jK т анефо()ма1()р:| ;i соотве ICTiiyioHiH.M П:, с)елпсй TOHiiM фазных об- и;гок т)ех(|)азио () .niHcfiii(4() лроссе;, уиранляемый веитимьчо н(,:чд1-иса 111) В1,и1()ямитель, ,-iHc44i,Hi на Л11ух тирис1Ч))ах 13 и 14, и л,вух ко-нленсаторах 15 и 16, еоединеин1..1х меж.г-,- с()бой 11()е,едоиате.:1ьн(; в неночку, ио.;|кл1оч( иаралле.иии) нагрузке 17, и б.|(1К f кон1()оля 1ан)яжений и управления чрчп I ми.

i .., i а r;i( |реоб)а.зователь рабочает

С, iUIHlM обр.Ч И.1М.

1 a..-i-: тчя л о|и1ччая )бмотка I (2.3) трамефо .а i ()р,1 гп-ичле с силов1)1%1 конденсатором И) И, 12) и 4 (6, Н) трехфа;;Hoio ,1ип(ч и1пго дргхчСЛЯ об)азует три не:;аг,исм 1.1 х И1;л.укгнино-е жоетн,1х контура. 1.с,:и ме/кду собой нри холостом хо.те га частоте исчочника ве;1ичины суммар1И1 1) и.:-;.;х| I явного сонротивлення вто|)ичп iioii :;6м1)(и I )О|)мато()а и секции оГ.м1М-ки ,niiiciifioi о д)осееля, то величина емкос1Ч101о сси1ротивления силового кон.т(Ч сато|)а )отности контура больше е..1и.чин,ы. И каждо.м этом контуре на индук гипно-емкост1н,|х ч.мементах возникают pc-: i;naHi4Hiie напряжения, мгновенные значения отг)рьгх 40 абсолютной величине ),М1Н, между и противоположны по (|кпг. 11ог;со.-|1Л-;у н)гчуктивиое еопротивлеfiHc- рагсеячия вторичной обмотки трансфорM,aTi;i:i;i значите,: 1,НО ме1Пт не индуктивного сопротивления секции одной фазной обмотки Tpc xfiiaiHoro ,1ннейно1о дросселя, то для HiiaKi чческих тасчетов с достаточной стененыо точности целесообразно преднола|-ать, ПО резонансные напряжения на сек)ип фазной обмотки трехфазного линейiioro лрос(Ч ,чя 1 силовом конденсаторе аи1н, м;-жлу собой, и противоположны по ф.ги--, i е. индуктивность рассеяния м,(ЧчЧ1|г)й обмотки трансформатора можно НС- рмчи -1ать во BHHMaiHie. Резонансны напряжения; возникающие на фазных обмотках трехфазного линейного дросселя, по амплитуде равны между собой и сдвинуты друг относительно друга на 120 эл.град. В полупериоды изменения мгновенных значений фазных напряжений на вторичных обмотках трехфазного трансформатора происходит заряд конденсаторов 15 и 16. Ток заряда конденсатора 15 течет в тот промежуток времени, в течение которого к аноду- тиристора 13 приложен но отношению к его катоду положительный потенциал, складываюш,ийся из суммарной величины мгновенных зн-ачений напряжений на конденсаторе 15 и на секциях 4 и 5, 6 и 7 фазных обмоток трехфазного линейного дросселя. В этом случае при открытом тиристогре 13 ток заряда конденсатора 15 течет но цепи: 6-7-15 - 5-4-13. Конденсатор 16 заряжается в промежуток времени, в течение которого к аноду тиристора 14 приложен положительный по отношению к его катоду потенциал, складываюшийся из суммарной гзеличимы мгновенных значений напряи ений на конденсаторе 16 и на секциях 6 и 7, 8 и 9 фазных обмоток трехфазного линейного дросселя. В этом случае подачей импульса управления на управляющий элсгстрод тиристора 14 последний открывается и ток заряда конденсатора 16течет по цени: 8 - 9-16-7--6-14. Фазные обмотки трехфазного ли(гейного дросселя включены в преобразователь по автотрансформаторной схеме на повышение напряжения, поэтому максимальное значение напряжения, до которого может быть заряжен конденсатор 15, также как и конденсатор 16, равно (й, а .максимальное значение напряжения на нагрузке составляет величину, равную 4 уЗ , т. е. ингт1а 4 УЗ Q-Emf Конденсатор) 15 и 16 в преобразователе выполняют несколько функций. Являясь элементами вентильноконденсаторного выпрямителя, они выполняют функции вольтодобавочных конденсаторов и одновременно являются элементами фильтра для нагрузки. Блок 18 осуществляет контроль напряжений на вторичных обмотках трехфазного трансформатора и управление тиристорами 13 и 14, схема управления которыми может быть выполнена по любой из известных угфавления. Pe3OHaHct oe увеличение напряжения на индуктивно-емкостных элементах преобразователя имее-т место и в том случае, если собственная частота контура находится в пределах так называемой полосы tiponycKaния резонансного контура при добротности его больше единицы. В этом случае суммарное индуктивное сопротивление контура (складывающегося из индуктивного сопротивления рассеяния одной вторичной обмотки трехфазного трансформатора и индуктивного сопротивления секции одной фазной обмотки трехфазного линейного дросселя) на частоте источника по абсолютной величине не меньше нолоьинного и не больше полуторакратного значения емкостного сопротивления силового конденсатора, а их суммарное реактивное сопротивление должно быть не меньше суммарного активного сопротивления этого резонансного контура. Таким образом, предлагаемый преобразователь неременного напряжения в постоянное позволяет упростить схему управления тиристорами, сократить до минимального возможного (двух) количество тиристоров, а также существенным образом увеличить диапазон регулирования напряжения на нагрузке, максимальное значение которого в 2-3 раза больше максимального значения напряжения на нагрузке в известном преобразователе, что при практическом сохранении массы и габаритов преобразователя обеспечивает улучшение удельн1.х энергетических показателей и расширение его функциональных возможностей. Формула изобретения Преобразователь переменного нанряжения в постоянное, соде()жащий трехфазный трансформатор, первичная обмотка подключена к источнику 11е)еменного тока, трехфазный линейный дроссель, каждая фазная обмотка KOToj)oro ().И1ена с выводом средней точки, делящей ее на дне секцли один вывод каждой фазной обмотки трех()азного линейного дросселя нодклкинн к концу вторичной обмогки своой (|), а нача.1о каждой В1орич и)й обмотки че|)ез силовой конденсатор соединсмю с соотвегс вуюн1им выводом средней точки (})а:)ной обмотки Tpi-xфазного линейного дросселя, и унр чп;1яем1)1Й выпрямитель, содержащий тиристоры, отличающийся тем, что, с щлыо увеличения диапазона регулирования выходного напряжения, в него введены два дополнительных конденсатора, соединенные последовательно, общая точка которых подключена к другому выводу второй фазной обмотки трехфазного линейного дросселя, а свободн1 1е выводы конденсаторов подключены к другим выводам первой и третьей обмоток трехфазного линейного дросселя, образующим выходные выводы преобразователя; катод одного тиристора подключен к аноду другого тиристора и концу вторичной обмотки второй фаз)1 трансформатора, конец вторичной обмотки нервой фазы которого подключен к аноду одного тиристора, а конец вторичной обмотки третьей фазы - к катоду другого тиристора, причем суммарное индуктивное сопротивление одной вторичной обмотки трансформатора и одной секции фазной обмоткн трехфазного линейного дросселя при холостом ходе на частоте источника по абсолютнойвеличине не меньше половинпого и не больше полуторакратного значения емкостного сопротивления силогзого конденсатора, а их суммарное значение 10 абсолютной целнчине не меньше, активного сонротнвления контура, состоящего из одной вторичной обмотки трехфазного транйформатора, одной секции фазной обмотки трехфазного линейного дросселя и одного силового конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экснертизе

1. Авторское свидетельство СССР М 279785, кл. Н 02 М 7/12, 1968,

2.Авторское свидетельство СССР № 547016, кл. Н 02 М 7/06, 1970.

3.Авторское свидетельство С.ССР но за яике NI 259Q778, кл. Н 02 М 7/06, 31.03.78.