(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при многопульсном выПрямлении трехфазного переменного тока. Известен преобразователь переменного тока в постоянный,содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого выполнены с отводами и вентильные мосты, соед ненные с указанными обмотками по сх ме многопуЛьсного выпрямления 11. Недостатком этого преобразователя являются большие потери на венти лях мостов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является . преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий вентили и трехфазный трансформатор с тру пами вторичных обмоток, где ,2, 3,..., причем 3N упомянутых групп соединены по схеме звезда и сгруп пированы по три, каждая фаза этих звезд выполнена с N выводами, К-ый вывод каждой фазы второй звезды где К 1,2,3,..., подключен к 6бьe ненным одноименным электродам одной пары вентилей и к разноименным, по отношению к этой паре, объединенным электродам другой пары вентилей , которые он соединен с ()-MM-еыбодами разноименных фаз первой и т{жтьей звезда, соединенных общими точками с выводами t2ij. Недостатками этого преобразователя .обеспечивающего 6(2Ы+1)-пульсное выпрямление, являются сложное конструктивное- исполнение трансформатора, а именно наличие большого числа отводов. Кроме того, имеет место ьмзкое использоваьме части вторичьых обмоток по току, связанное с тем, что ток в этих обмотках протекает только в одном направлении, т.е. они работают в однополупериодном режиме. Поэтому массогабаритные показатели трансформатора нёскол.кко завышены. Цель изобретения - упрощение и повышение коэффициента использования вторичных обмоток трансформатора.I i Поставленная цель достигается тем что в преобразователе переменного тока в постоянный, содержащем вентили и трехфазный трансформатор с 3N- группами вторичных обмоток, где ,2,3,.., причем 3N упомянутых груп соединены по схеме звезда и сгруппированы по три, каждая фаза этих звезд выполнена с N выводами, К-ый вывод каждой фазы второй звезды, где ,2,3..., подключен к объединенным одноименным электродам одной пары вентилей и к разноименным по от ношению к этой паре объединенным эле тродам другой пары вентилей, через которые он соединен с (М+1-К)-ми выводами разноименных фаз первой и третьей звезды, соединенных общими точками с выходными выводами, (3N+ +1)-я группа вторичных обмоток соединена в звезду, и общей точкой подклю чена к общей точке второй зв ды, а выводом каждой фазы - к объединенным разноименным электродам двух вентилей, через которые она сое динена с N-ми выводами одноименных фаз первой и третьей звезд. На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя при (18-пульсный выпрямитель); на фиг.2 то же, при (ЗО-пульсный выпряьмтель). 18-пульсный выпрямитель состоит из трехфазного трансформатора (первичная обмотка на чертеже не указана) со вторичными обмотками 1-4 соединенными 1-я и 4-я в звезду. а 2-я и 3-я - в шестилучевую звезду. Начала с обмотки 1 по ключены к объединенным анодам трёх вентилей соответственно вентили 5-7 вентили 8-10; вентили 11-13, катоды которых Подключены к началам разноименных фаз обмотки 2 и концам одно 3 соответствен именных фаз обмотки 1. 3 1 1 Я з .i; с обмотки 4 под Начала а. Ч ключены к объединенным катодам трех вентилей соответственно вентили 14вентили 17-19; вентили 20-22; аноды которых подключены к началам разноименных фаз обмотки 2 и концам одноименных фаз обмотки 3 cootseTCTBe Г Л с. Общие точки обмоток подключены к выходным выводам соответственно 23 и 2. При этом симметрично 18-пульсное выпрямление достигается, выбором соотнойения чисел витков вторичных обмоток I-, равным соответственно 1. 2 cos 20°, 2 cos 40, 1, т.е. W cos 20 :2 cos k(fЛ. Симметричное 18-пульсиое выпрямление на выходе выпрямителя формируется под нагрузкой 18-ю вектора выпрямляемых напряжений, шесть из которых сдвинуты друг относительно друга по фазе на 60 эл.град. и образованы каждое суммой лилейного напряжения обмотки 2, фазного напряжения обмотки 1, одноименного с одним из двух фазных напряжений, образующих это линейное напряжение, и фазного напряжения обмотки k, одноименного с другим фазным напряжением, образующим это ли 1ейное напряжение, а другие двенадцать расположены попарно симметрично между указанными 6-ю векторами и образованы каждое суммой напряжений одноименных фаз обмоток 1-3 и разноименной фазы обмотки или же суммой напряжений одноименных фаз обмоток 2-4 и разноименной фазы обмотки 1. Вентили проводят ток по два в следующей последовательности: 5l8j 7-18, 7-20, 6-20, 6-22, 8-22, 8-21, 10-21, 10-14, 9-14, 9-16, 11-16, 11-15, 13-15, 13-17, 12-17, 12-19, 5-19. Например, при отпирании вентилей 5-18 от соответствующего из указанных выпрямляемых напряжений, ток нагрузки протекает по цепи: обмотка вентиль 5, обмотки тиль 18, обмотка Ь, выходные выводы 24 и 23. Через 20 эл.град. мгновенное значение очередного выпрямляемого напряжения становится больше предыдущего, вентиль 5 запирается и ток нагрузки протекает по цепи: обмотка а , вентиль 7, обмотка а,, вентиль 18, обмотка 64, выходные выводы 24 и 23. Аналогично можно проследить цепь тока нагрузки и через остальные вентили. В предлагаемом 6(2М+1)-пульсном выгрямителе углы проводимости всех вентилей при (18-пульсный выпрямитель) равны 40 эл.град. С другой стороны, амплитуда тока через каждый 59 вентиль равна амплитуде тока нагрузки. Поэтому токовая загрузка всех вентилей рдинаковая. Одинаковы и обратные напряжения на каждом вентиле, равные одинарному значению выпрямляемого напряжения. Вторичные обмотки 2 и 3, т.е. большее число обмоток, чем в известном преобразователе, при той же периодичности выпрямления , работают в двухполупериодном режиме, что наряду с наличием, в целом, меньшего количества обмоток, приводит к упрощению конструктивного исполнения трансформатора, повышению коэффициента использования вто ричных обмоток и снижению маесогабаритных показателей. При управлении всеми вентилями обеспечивается 18-пульсное выпрямление в диапазоне изменения угла отпирания тиристоров , а при управлении .только вентилями Й-22, или только вентилями 5-13 обеспечивается 9 пульсное выпрямление с фазоступенчатым регулированием напряжения в диапазоне изменения угла . 30-пульсный выпрямитель состоит из трехфазного трансформатора (первичная обмотка на фиг. 2 не указана) со вторичными обмотками , соединенными 25-я, 26-я и 28-я каждая в звезду, с отпайкой в каждой фазе, при этом 2б-я и 27-я обмотки соединены в. шестилучевую звезду. Отпайки фаз Ь,,; с обмотки 25 подключены к объединенным анодам дву вентилей соответственно 29-3, катоДЫ1 которых подключены к началам разноименкяых фаз обмотки 26 соответстт венно. Ь(; b2. Отпайк фаз с обмотки 28 подключены к объединеннын катодам двух вентилей соответственно эноды которых подключены k началам разноименных фа обмотки 26 соответственно , с 1 1 i Начала фаз Ь,; с обмотки 25 подключены к объединенным анодам тре вентилей ; соответственно вентили t43 вентили kk-kB, вентили , катоды которых подключены к отпайкам разноименных фаз обмотки 26 и концам одноименных фаз обмотки 2 соответственно а,,; са,.. , - : Начала фаз b, с, обмотки 28 подключены к объединенным катодам трех вентилей: соответственно венти4ли 50-52, вентили 53-55, вентили 56-58, аноды которых подключены к отпайкам разноименных фаз обмотки 26 и концам одноименных фаз обмотки 27 соответственно a.j; Общие точки обмоток 25 и 28 подключены к выходным выводам соответственно 59 и 60. Приведенные числа витков семи групп вторичных обмоток равны соответственно ; W, cos 2, cos 12°; W(, 2 cos W, 2 cos 8°.. Симметричное ЗО-пульсное выпрямленное напряжение на выходе выпрямителя ф0(эмируется под нагрузкой 30-ю векторами выпрямляемых напряжеНИИ, шесть из которых сдвинуты друг относительно друга по фазе на 60 эл.град. и образованы каждый сум мой линейного напряжения секции We обмотки 26, фазного напряжения обмотки 25, одноименного с ним из двух фазных напряжений, образующих это линейное напряжение, и фазного на- : .пряжения обмотки 28,. одноименного с другим фазным напряжением, образующим это линейное напряжение. Другие 2k вектора выпрямля.емых напряжений расположены по четыре симметрично между указанными 6-ю векторами и образованы каждый либо суммой напряжений одноименных фаз обмоток 25-27 и разноименной фазы секции W обмотки28 (суммой напряжений одноименных фаз обмоток 26-28 и разноименной фазы секции обмотки 25), либо суммой напряжений одноименных фаз обмоток 25 и 26 и разноименных с ними одноименных фаз секции W5 обмотки 2б и секции Wi обмотки 28 (суммой напряжений одноимённых фаз : обмоток 26 и 28 и разноименных с ними одноименных фаэ секции Wj обмот- . ки 26 и секции W,, обмот oi 25). Вентили проводят тоК по два в еле-. дующей последовательности: 29-55 : 29-5,Т-5, 1-38, 43-38, A3-39i 42-39, 42-56, 30-56, 30-58, 31-58, 31-57,.44-57, 44-40, 46-40, 46-35, 45-35, 45-5Q,.32-50, 32-52., 33-52, 33-51, 47-51, 47-36, .49-36, 49-37, 48-37, 48-53 34-53, 34-55. Например, при отпирании вентилей 29-55 от соответствующего из указанных выпрямляемых напряжений, ток нагрузки протекает по цепи: вывод а обиотки 25, вентиль 29, вывод b,j обмотки 2б, вывод bj обмотки 27, вентиль 55 вывод bfi обмотки 28, выходное выводы 60 и 59. Через 12 эл.град мгновенное значение очередного выпрямляемого напряжения становится больше предыдущего, вентиль 55 запирается и так| |1агрузки протекает по цепи: вывод а, обмотки 25, вентиль 29, выводы b-i и а., обмотки 26, вентиль 5, вывод Ь обмотки 28, выходные выводы 60 и 59. Аналогично можно проследить цепь тока нагрузки и через отдельные вентили.
В 30-пульсном выпрямителе большее число секций вторичных обмоток, по сравнению с известным, работает в двухполупериодном режиме, а именно секции с витков Wg, W, W-. Наряду с этим предлагаемый 30-пульсный выпрямитель, по сравнению с известным содержит меньшее число секций вторичных обмоток, а именно 7 секций в каждой фазе вместо .8 секций , Указанное упрощение конструктивного исполнения трансформатора приводит к повышению коэффицив «та использования втсч ичных обмоток и снижению массога эаритных показателей
В общем случае, напряжения секций втс ичных фазных обмоток U ц к--1 предлагаемого 6(2N+1)тпульсного выпрямителя определяются по формуле: .2J/,. JTQCHj .
к, )ГриТ; зстй)
а при
. -i. з-УьСгыи) .
где Up - среднее значение выпpя 4лeн ного напряжения; ,2,3.. (2N-I-I). При нечетных значениях К, кроме 1, можно вычислить напряжения секций фазных обмоток, общие точки которых подключены к выходным зажимам выпрямителя. При K 2N-f1 можно вычислить фазные напряжения несекционированной обмотки, соединенной в звезду и подключенной встречно с секционированной обмоткой,также соединенной в звезду. При четных значениях К можно вычислить напряжения секций фазных обмоток, о&цая точка которых соединена с общей точкой несекционированной обмоткк. Сое- диняемые друг с другом секции фазных обмоток размещают между нейтралью и
оконечным выводом фазы в порядке возрастания значений К, начиная от нейтрали .
Например, в §0-пульсном выпрямителе напряжения секций фазных обмоток равны соответственно Д Ц,; . Ц.
Формула изобретения
Преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий вентили и трехфазный трансформатор с 3N+1 группами вторичных обмоток, где ,2,
3,..., причем ЗМ упомянутых групп соединены по схеме звезда и сгруппированы по три, каждая фаза этих звезд выполнена с выводами, К-й вывод каждой фазы второй звезды, где
К,2,3..., подключены к объединенным одноименным электродам одной пары вентилей и к разноименным по отношению к этой паре объединенным электродам другой пары вентилей, через которые он соединен с(М+1-К)-ми выводами разноименных фаз первой и третьей звезд, соединенных общими точками
с выходными выводами, о т л и чающийся тем, что, с целью упрощения и повышения коэффициента использования вторичных обмоток трансформатора, ()-я группа вторичных обмоток соединена в звезду и обей точкой подключена к общей точке второй звезды, а выводом каждой
фазы - к объединенным разноименным электродам двух вентилей, через которые она соединена с N-ми выводами одноименных фаз первой и третьей звезд.
Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе
