Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1982 года по МПК H02M7/06 

(5«) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти практическое применение в качестве низковольтных источников постоян ного тока малой и средней мощности. Известны схемы низковольтных преобразователей трехфазного переменного напряжения в постоянное, выполненные на базе трехфазного тре обмоточного трансформатора с двумя вторичными обмотками, соединенными в звезды, и шести вентилей, связыва щих вторичные обмотки между собой и с выходными зажимами преобразователя. Разнообразие их связей и являет ся основной отличительной чертой известных низковольтных преобразователей: шестифазная звезда ная звезда с уравнительным реактором, кольцевая схема Горлова и т.д. Высокий коэффициент полезного дейст вия при пониженных напряжениях они обеспечивают за счет однократного

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ пропускания выпрямленного тока через вентили р J. Недостатком известных схем низковольтных преобразователей переменного напряжения в постоянное является большая установленная мощность оборудования и повышенная сложность исполнения. Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное,содержащий трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, одни , фазные концы и начала которых подключены через вентили к одному из выходных выводов 21. Недостатком данного преобразователя является повышенная ycтaнoвлeн ная мощность оборудования при соединении первичной обмотки трансформатора в треугольник и его практичеркая неработоспосЬбность при соединении первичной обмотки трансформатора в звезду. Цель изобретения - упрощение и снижение установленной мощности оборудования преобразователя. Указанная цель достигается тем, что в преобразователе пepeмeннo o напряжения в постоянное, содержащем трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, одни фазные концы и начала которых подключены через вентили к одному из выходных выводов, другие фазные начала и концы вторичных обмоток трансформатора подключены ко второму выходному выводу, а сами вторичные обмотки соединены между собой соответственно в прямой и обратный треугольники На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг.2 диаграммы напряжения и токов, характеризующие его работу. Преобразователь содержит трансфор матор 1 с обмотками 2 - , вентили 5 - 10 и работает на нагрузку 11. Концы первичной обмотки 2 трехфазного трансформатора 1, соединенные, например, в звезды, образуют входные зажимы преобразователя.Концы и начала вторичных обмоток 3 и А (соответственно; подключены через вентили 5 - 10 к одному из выходных зажимов преобразователя, другой выходной зажим которого подключен непосредственно к фазным началу и кон фаза А например) указанных втори ных обмоток, соединенных между собо в прямой и обратный треугольники. Н грузка 11 подключена к выходным зажимам преобразователя (фиг. 1). Считают нагрузку 11 активно-инду тивной, с индуктивностью близкой к бесконечной () )и рассматривают работу преобразователя вначале без диодов 9 и 10. При подаче на вход преобразовате сетевого напряжения, на его вторичных обмотках формируются две си темы трехфазных линейных напряжений (фиг. 2 а). Вентили 5-8 работают поочередн в порядке их нумерации со сдвигом по фазе в 90 эл.град. и с длительностью их проводящего состояния,так же в течение 90 эл. град., обеспечи вая выпрямление соответствующих линейных напряжений Удвз АСЗ дв4 АСФ естественной коммутацие вентилей за счет указанных напряжений. При этом на выходе преобразователя формируется четырехимпульс-. ное выпрямленное напряжение V;/ 1,32 V, а через нагрузку 11 протекает полный выпрямленный ток ,1 т (фиг. 2 б, в;. Пусть в момент времени t наибольшее мгновенное значение напряжения соответствует фазе A3 (Хдр). В работу включается вентиль 5.Ток f з распределяется по фазе A3 (2/3 Jj ) и шунтирующим ее последовательно между собой соединенным фазам ВЗ и СЗ (1/31). Через интервал времени t. -t- t 90 эл.град., происходит выравнивание линейных напряжений V.oJ АСЗ (фиг. 2 б). Происходит коммутация TOKaljjc вентиля 5 на вентиль 6. Ток ig распределяется яо «азе СЗ (2/3J) и шунтирующим ее фазам A3, В3(1/31). В момент времени t происходит соответствующая коммутация выпрямленного тока 1 с вентиля 6 на вентиль 7 и вступает в работу обмотка . По фазе А протекает ток 2/3li а через шунтирующие ее последовательно срединенные фазы В и С ток 1/3 1(3. В момент времени 1л происходит очередная коммутация тока Ге1 с вентиля 7 на вентиль 8, после чего цикл работы преобразователя повторяется. На фиг. 2 г, д, е приведены формы токов в фазах А, В, С вторичных обмоток 3 и 4 трансформатора 1. Каждая фаза проводит ток в течение 180 эл.град.форма тока в фазах В и С представляет собой двухступенчатый прямоугольный импульс с,величиной ступеней в 2/3 1 и 1/3 1.. Форма тока в фазе В - одноступенчатый прямоугольный импульс с величиной ступеней в 2/3 1 и 1/3l(j .Форма тока в фазе В - одноступенчатый прямоугольный импульс с величиной тока в 1/3 1. Поскольку обмотки 3 и А соединены в прямой и обратный треугольники, суммарный магнитный поток на каждом из сердечников скомпенсирован и определяется суммой магнитный потоков, создаваемых каждой из вторичных обмоток 3 и 4 (фиг. 2 г, д, е). Поскольку величина выпрямленного напряжения на выходе преобразователя (V V,, 1,32 УЗ 4 )значительно отличается от выпрямленного напряжения . в известных схемах типа шести59фазная звезда (Vj 1,35, Vjj) COOTветственно незначительно увеличивается и величина пульсации переменной составляющей в выходном напряжении преобразователя по сравнению с известной схемой. Установленная мощность оборудования (и трансформаторного и вентильного оказывается пониженной на , 10 - 2П. За счет увеличения длительности токопроводящего состояния вторичных обмоток трансформатора с 60 эл.град, действующее значение протекающего через них тока снижено, .соответственно до: 5 АЗ А4 6 f(3 с4 з d

Соответственно снижается и типовая мощность трансфооматора S. :( 5.3) 1, Р(з, что «а 20 меньше типовой, мощности трансформатора в схеме преобразователя треугольник - шестифазная звезда.

За счет увеличения проводящего состояния вентилей с 60 до90 эл.град. в 1,5 уменьшается действующее значение протекающего через них тока. С учетом коммутационных потерь коэф фициент использования вентилей по току повышается на 10 - 20.

Вентили 9 и 10 (фиг. 1 ) шунтируют нагрузку в обратном направлении и играют роль нулевых вентилей, применяющих во всех преобразователях постоянного тока для шунтирования активной-индуктивной (например двигательной V нагрузки, с целью повышения коэффициента мйщности преобразователя. Следовательно в случае отсутствия необходимости в нулевом вентиле, вентили 9 и 10 становятся

формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения 8 постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, одни фазные концы и начала которых подключе через вентили к одному из выходных выводов, отличающийся тем, что, с целью упрощения и сни жения установленной мощности, другие фазные начала и концы вторичных обмоток Т1Ьансформатора подключены к второму выходному выводу, а вторичные обмотки соединены между собой соответственно в прямой и обратный треугольники.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 26525, кл. Н 02 М 7/12, 19б5.

2.Размадзе Ш.М. Преобразовательные схемы и системы, М.,Энергия, 1967, с. k. 16 ненужными ( поэтому на фиг. 1 они обозначены пунктиром ) и необходимое минимальное число вентилей снижается до четырех. Естественно, что такое значительное улучшение характеристик преобразователя не может возникнуть из ничего, появляется несимметричная - заниженная загрузка одной из фаз преобразователя (в данном случае - фазы В), Поэтому применение предлагаемого преобразователя целесообразно для малоответственных потребителей постоянного тока малой 15или средней мощности, либо при наличии мощнойпитающей сети, где исключается возможность перекоса фаз. Возможны различные модификации предлагаемой схбкы преобразоват еля

(/ffi Ш %J « «Ь