Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК H02M7/08 

, Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти применение в низковольтных и сильноточных вторичных источниках постоянного тока.

Применительно к выходным напряжениям порядка 6 - 48 В и токам в , тысячи и десятки тысяч ампер (для электросварки, гальваники, электролиза, электрохимической обработки металлов и т.д.) наиболее предпочтительными из известных схем являются шеетифазные преобразователи переменногонапряжения в постоянное, выполненные на основе трехфазного трансформатора с двумя, вторичными обмотками, подключенными объединенными софазными началами и концами через трехфазный уравнительньп реактор к одному из выЛодныХ выводов преобразователя, а свободными началами и концами через вентили - ко второму в|лходному выводу преобразователя. Основными дортоинствами их являются хороший коэффициент использования вентилей по току благодаря большой (в течение 180 эл,. град.) длительности проводящего состояния, а также относительно высокое значение вторичнего напряжения по отйошению к выходному (l,il BO) - показатель очень важный при проектировании низковольтных преобразователей (1.

Недостатками преобразователей переменного напряжения в постоянное, выполненных по так называемой трижды двухфазной схеме с трехфазньм уравнительным реакторе, являются

10 их практическая неработоспособность при соединении первичной обмотки трансформатора в звезду из-за наличия третьей гармоники, высокая установленная мощность трансформатср15 но-дроссельного оборудования

(1,35 РО + 0,19 РО ) и повышенные массогабарифные показатели уравнительного реактора из-за наличия подмагничивающего постоянного потока в его магиитопроводе5

Наиболее близким к заявленн 1у является преобразователь переменного напряжения в постоянное, выполненный на основе трехфазного трансформатора с двумя вторичными обмотками, одни начала и концы которых подключены через вентили к одному из выходных выводов преобразователя, а второй выходной вывод преобразователя образован объединенными

средними выводами трехфазного уравнительного реактора, смежные по фазе пары начал и концов обмоток которого подключены к свободным невентильным синфазным началам и концам вторичных обмоток трансформатора. наличия трехфазного уравнительного реактора преобразователь работает в режиме тртгжды дёухфазного выпрямления с проводимостью вентилей обмоток трансформатора по 180 эл.град. и не имеет постоянного подмагничивающего потока в магнитопроводе реактора за счет выполнения обмоток последнего с отпайками 2.

Недостатками этого преобразователя являются повышенная установленная мощность трансформаторного оборудования за счет однотактного режима работы вторичных обмоток трансформатора (1/35 Ра) и практически неработоспособность преобразователя при соединении его первичной обмотки в звезду.

Цель изобретения - снижение установленной мощности оборудования.

Эта цель достигается тем, что .в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехфазный трансформатор с двумя вторичнь ми обмотками, начала одной из которых и концы другой подключены -через вентили к одному из входных выводов, и трехфазный уравнительный реактор, средние выводы обмоток которого подключены ко второму выходному выводу, начала и концы обмоток уравнительного реактора подключены к софазныг вентильным началам и концам вторичных обмоток трансформатора.

Вторичные обмотки трансформатора могут быть соединены в прямой и обратный треугольники.

Вторичные обмотки трансформатора также могут быть соединены в прямую и обратную звезды.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2а - ж - диаграммы токов и напряжений, характеризующие его работу.

Преобразователь содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой .2 и двумя вторичными 3 и 4, вентили 5 10 и уравнительный реактор 11-.

Концы первичной обмотки i2 трехфазного трансформатора 1, соединенные, например, в звезду, образуют входные зажимы преобразователя. Вторичные обмотки 3 и 4 трансформатора 1 соединены в прямой и обратный треугольники (либо звезды) и подключены началами и концами через вентили 5 - 7 и 8-- 10 к одному из выводов и через софазные полуобмотки уравнительного реактора

11 - ко второму выходному выводу преобразователя.,

Пусть преобразователь работает на, активно-индуктивную нагрузку (не показана).

При подаче переменного напряжения на вход преобразователя на вторичных обмотках-3 и 4 трансформатора 1 формируются прямая и обратная системы Трехфазных вторичных напряжений (фиг. 2 а). Благодаря жесткой магнитной связи между фазньми полуобмотками уравнительного реактора преобразователь обеспечивает шестиимпульсный режим выпрямления в

5 триждыдвухфазном режиме с однотактным режимом работы всех полурбмоток уравнительного реактора с длительностью тактового достояния по 180 эл, град. Это означает, что

Q фазные полуобмотки уравнительного реактора 11 проводят ток величиной в 1/3 от полЕюго выпрямленного тока по очереди в -течение 180 эл.град. При этом первые гармоники всех трех

5 Фэз уравнительного реактора сдвинуты между собой по фазе на 120 эл.град. (фиг. 26,в,г).

Соответственно по 180 эл.град. в проводящем состоянии находятся и вентили 5 - 10, пропуская ток величиной в 1/3 1й поочередно через 60 эл.град.в порядке 5,10, 6.8, 7 и 9.(фиг. 26,в,г).

через вторичные обмотки 3 и 4

5 трансформатора 1 токораспределение оказывается несколько отличным.

Пусть в момент времени по фазе Aji (фиг. 1) формируется положительная полуволна -напряжения

0 (фиг. 2а). Выпрямленная (и сглаженная) полуволна тока протекает по контуру: вентиль 5 - фаза А, шунтированная последовательно соединенны1 1и фазами Eg, Cj - полуобмотг ка (нижняя левая) уравнительного реактора 11 и выходные зажимы с нa 7pyзкoй. В цепи фазных Бторичных обмоток трансформатора ток вентиля 5 и полуобмотки реактора 11, равный 1/3 1о , делится в соотношении 2:1 между фазой АЗ и фазами Bgr С (фиг. 2ж). Аналогичные контуры протекания выпрямленного тока образуются и при появлении поочередно через 120 эл.град. положительных

5 полуволн напряжения на фазах ВдИ Cj. Следовательно, результирующий ток каждой-из фаз вторичной обмотки 3 складывается из основной положительной полуволны тока в 2/9 IB

0 длительностью в 180 эл.град. и двух дополнительных отрицательных полуволн тока в 1/9 Те длительностью в 180 эл.град, и следующих через интервалы в 120 эл.град. Сумма этих

5 импульсов тока представляет собой

двухполярные, двухступенчатые симметричные импульсы тока общей длительностью по 180 эл.град с длительностью ступеней по 60 эл.град. и величиной тока первой ступени в 1/9 1в и второй ступени в 2/9 1в.(фиг. 2д,е,ж).

Такие же токи протекают и через фазы вторичной обмотки 4. За счет того, что в предлагаемой схеме вторичные обмотки трансформатора работают в двухтактном (а не в одиотакном) режиме, установленная мощность трансформатора в них снижается с 1,35 РО до 1,05 РО:. , т.е. примерно на 30 % (как в трансформаторах извес ных мостовых схем).

Поскольку врезультирующем токе, протекающем по вторичным обмоткам трансформатора, отсутствует третья гармоника, преобразователь работоспособен и при соединении первичной обмотки трансформатора в звезду . Отсутствует и подмагничивание магнитопровода уравнительного реактора.

Дополнительным конструктивно тёхнологическим эффектом можно считать снижение действующего значения тока во вторичнЕлх обмотках трансформатора, за счет перераспределе«ия его по фазам, позволяющее упростить конструктивное выполнение обмоток трансформатора при больших выходных токах преобразователя, когда требуются провода (шины) большого ; сечения.

При необходимости согласования напряжений, например увеличения выходного напряжения, вторичные обмотки трансформатора могут быть соединены в прямую и обратную звезды. При этом выходное напряжение увеличится в 1,73 раза, но установленная мощность трансформатора останется такой же, равной 1,05 РООднако для низких выходных напряжений более целесообразно соединение вторичных обмоток -в треугольники за счет большого (в 1,73 раза вольт на виток) и меньшего (в 1,73 раза) сечения проводов вторичных обмоток.

Формула изобретения

1.Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, начала одной из которых и концы другой подключены через вентили к одному из входных выводов,и трехфазный уравнительный реактор, средние выводы обмоток которого подключены ко второму выходному выводу, отлич ающий с я тем, что, с целью снижения установленной мощности оборудования, начала и концы обмоток уравнительного реактора подключены к софазньм вентильным началам и концам вторичных обмоток трансформатора.

2.Преобразователь по п. 1, о т личающийся тем, что вторичные обмотки трансформатора соединены в прямой и обратный треугольники.

3.Преобразователь по п. 1, от личающийся тем, что вторичные обмотки трансформатора соединены в прямую и обратную звезды.

Источники информации, принятые во внимание ири экспертизе

1, Размадзе Ш.М. Преобразовательные схемы и системы. М., Вь1сшая школа , 1967, с. 62.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2702213,кл.Н 02 М 7/08, 20.12.78.

V.

a

АЗ Bft-.e A Сз B АЗ C BZ A Сз

5

77

t-B

La

ii

15

is

is

h

C7

e

)K