Трехфазный преобразователь переменного тока в постоянный

 

(72) Авторы изобретения

О. Г. Потанин, В, С. Ковальчук и Г.Д/Никифоров--, ъе "

/",.:Ф (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ

Изобретение относится к электро» технике, в частности к технике высоких напряжений, и может использоваться для преобразования переменного тока в постоянный от трехфаз ного источника переменного тока с 5 разделенными выходными фаэными обмотками.

Известен трехфазный преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий три индуктивные цепочки, каждая иэ которых выполнена из двух линейных дросселей и двух тиристоров, и нагрузку. Первые три тиристо" ра катодами подсоединены к одним соответствующим выводам индуктивных цепочек, а вторые три тиристора ано". дами подсоединены к другим соответствующим выводам индуктивных цепочек. Нагрузка подключена к анодам первых трех тиристоров и катодам вто20 рых трех тиристоров. Преобразователь питается от трехфазного источника переменного тока, выходные клеммы ко2 торого подключены к соответствующим точкам соединения линейных дросселей индуктивных цепочек Г1 ).

Однако данный преобразователь имеет завышенное количество тиристоров, что усложняет схему управления тиристорами, приводит к завышению массы и габаритов как силовой части преобразователя, так и его бло ка управления тиристорами.

Наиболее близок к предлагаемому преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный источник переменного тока с тремя от» дельными выходными фазными обмотками, три линейных дросселя, каждая обмотка которого отводом от части витков разделена на первую и вторую ceicции, три резонансных конденсатора, включенных между выводами первых секций обмоток линейных дросселей и соответствующими фазными обмотками трехфазного источника переменного тока, свободные выводы фаэных обтока с тремя разделенными фазннми обмотками, три линейных дросселя, каждый из которых отводом от части витков разделен на первую и вторую секции, три резонансных конденсатора, включенных между соответствующими выводами первых секций обмоток линейных дросселей и фазными обмотками, свободные выводы которых подключены к соответствующим отводам от части витков обмоток линейных дросселей, два вольтодобавочных конденсатора, один из которых включен между выводами первых секций обмоток третьего и второго линейных дросселей, два вентиля, катод первого подключен к выводу второй секции обмотки второго линейного дросселя, а анодк выводу второй секции обмотки третьего линейного дросселя, а также блок контроля напряжения и управления, при этом на частоте источника переменного тока индуктивное сопротивление первой секции обмотки каждого линейного дросселя по абсолютному значению равно емкостному сопротивлению соответствующих резонанс-. ных конденсаторов, образующих совместно с фазными обмотками источника три независимых замкнутых последовательных индуктивно-емкостных резонансных контура, снабжен третьим вольтодобавочным конденсатором, а также третьим и четвертым вентилями, причем четвертый вентиль выполнен управляемым, его катод соединен с первым выходным выводом, анод тре= тьего вентиля подключен к выводу второй секции обмотки первого линейного дросселя непосредственно, а через другой вольтодобавочный конденсатор - к выводу второй секции обмотки второго линейного дросселя, третий вольтодобавочный конденсатор включен между анодом четвертого вентиля и выводом первой секции обмотки первого линейного дросселя, к которому подключен катод второго вентиля, анод которого соединен с выводом первой секции:обмотки линейного дросселя, катод третьего вентиля соединен с анодом четвертого вентиля, второй выходной вывод подключей к аноду первого вентиля, которнй, так же как второй и .третий, является неуправляемым.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема трехфазно3 1001376 моток которых подключены к соответствующим отводам от части витков обмоток линейных дросселей, два вольтодобавочных конденсатора, один иэ которых включен между выводами первых секций обмоток третьего и второго линейных дросселей, два полупроводниковых элемента, например диоды, один из которых своим катодом подключен к выводу второй секции обмоток t0 второго линейного дросселя, а анодом — к выводу второй секции обмотки третьеro линейного дросселя, а также блок контроля напряжения и управления, при этом на частоте источника перемен-15 ного тока индуктивные сопротивления первых секций обмоток линейных дросселей по абсолютному значению равны емкостным сопротивлениям соответствующих резонансных конденсаторов, 2О образующих совместно с фазными обмотками источника три независимых замкнутых последовательных индуктивно-емкостных резонансных контура, диоды и конденсаторы образуют диод- г5 но-конденсаторный выпрямитель с тремя входными диагоналями, в которые включены три обмотки линейных дрос. селей, а нагрузка подключена параллельно цепочке из соединенных по- 5О следовательно конденсаторов выпрямителя Г2 )

Регулирование величины напряжения на нагрузке осуществляется двумя тиристорами, что приводит к усложнению схемы управления, увеличению потерь электрической энергии на управление, а следовательно, к уменьшению КПД управления. Преобразователь имеет недостаточно широкий диапазон регулирования напряжения на нагрузке, максимальное значение которого равно ? 1Г3 К Е „ (где К - коэффициент трансформации обмотки линейного дросселя; Q - -добротность последовательного индуктивно-емкостного контура, Е„„; амплитуда фазного напряжения трехфазного источника переменного тока). Все это приводит к с снижению энергетических показателей, Цель изобретения - повышение энергетических показателей путем расширеньгя диапазона регулирования напряжения на нагрузке при одновременном уменьшении потерь на управление.

5S

Поставленная цель достигается тем, что трехфазный преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный источник переменного . э

S 1001

ro преобразователя переменного то-. ка в постоянный.

Устройство содержит трехфазный источник переменного тока с тремя электрически разделенными фазными обмотками 1-3, три резонансных конденсатора 4-6, три линейных дросселя, каждая обмотка 7-9 которого отводом от части витков разделена на две. секции - первую и вторую,при- tO чем каждая вторая секция совместно с соответствующим резонансным конденсатором и фазной обмоткой источника образует последовательный индуктизно-емкостный контур, четыре 15 вентиля 10- 13, три вольтодобавочных конденсатора 14-16, нагрузку 17 и блок 18 контроля напряжения и управления. Неуправляемые вентили 10 и

12 и включенный между анодом перво- рв

res и катодом второго из них конденсатор 15 образуют одну последовательную цепочку, у которой катод вентиля 10 через вентиль 13 подключен к нагрузке 17, а анод вентиля 25

10 соединен с первой секцией обмотки первого линейного дросселя, катод вентиля 12 соединен с первой секцией обмотки второго линейного дросселя, а анод - с первой секцией обмот- зр ки 9 третьего линейного дросселя и нагрузкой 17. Соединенный с като" дом вентиля 11 конденсатор 14 и с анодом того же вентиля конденсатор

16 образуют вторую последовательную

35 цепочку, у которой одна обкладка конденсатора 14 подсоединена к аноду вентиля 13, а другая — к второй секции обмотки 7 первого линейного дросселя, а конденсатор 16 включен между вторыми секциями обмоток 8 и 9 второго и третьего линейных дросселей.

Преобразователь переменного тока в в постоянный работает следующим образом.

Каждая фазная обмотка 1(2, 3) трехфазного источника переменного тока совместно со второй секцией обмотки

7(8, 9) линейного дросселя и конденсатором 4(5, 6) образует последовательный LC-контур. Индуктивные и емкостные сопротивления трех LC-контуров на частоте историка по модулю равны между собой. В контуре имеет место резонанс напряжений, при котором мгновенные значения резонансных напряжений, возникающих на индуктивно-емкостных элементах каждого контура, по абсолютной величине равны между собой

376 S и противоположны по фазе, При этом в результате использования в качестве источника питания трехфазного источника переменного тока с тремя отдельными выходными фазными обмотками и включения обмоток трех линейных дросселей по автотрансформаторной схеме на повышение напряжения мгновенные значе-, ния резонансных напряжений, возникающие на соответствующих индуктивно-емкостных элементах всех трех контуров в частности на трех обмотках -эех линейных дросселей, сдвинуты друг относительно друга на l20 эл. град, а . их амплитуды равны KQE (где Q . добротность контура, содержащего одну фазную обмотку 1 (й, 3) источника,, вторую секцию обмотки 7(8, 9) линейного дросселя и один конденсатор 4(5, 6);

Е„„ф- амплитуда фазного напряжения трехфазного источника переменного тока). При достаточно высокой доброт- ности контура можно исключить вели- чину напряжения на фазах трехфавного . источника переменного тока, поскольку она значительно меньше величин напряжений, возникающих на индуктивно-емкостных элементах последовательных резонансных контуров.

При закрытом вентиле 13 .электромагнитные процессы, имеющие место в преобразователе, протекают следукщим образом.

Конденсатор 14 при открытом диоде

10 заряжается по цепи: обмотка 7 ". вентиль 10 - конденсатор 14 до напряжения равного KQE Это имеет место в течение промежутка времени, когда к аноду вентиля 10 приложен положительный по отношению к его катоду потенциал, определяемый суммой напряже;ния на конденсаторе 14 и мгновенного значения напряжения на обмотке 7 дросселя. Конденсатор 15(16) при открытом вентиле 11(12 ) заряжается по цепи: обмотка 8 - вентиль 11 - обмотка 7конденсатор 15 (9- 12-8-16) до напряжения, равного f3 KQF ф. Это происходит в течение промежутка времени, при котором .к аноду вентиля

12(13) приложен положительный по от" ношению к его катоду потенциал, определяемый суммой мгновенных значений напряжений на обмотках 7 и 8(8,9) линейных дросселей и напряжением на конденсаторе 15/16 }. При открытии вентиля 13 максимальное значение напряжения, которое может быть приложено к нагрузке, определяется суммой

Формула изобретения

Трехфазный преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный источник переменного тока с тремя разделенными фазными обмотками, три линейных дросселя, каждый из которых отводом от части витков разделен на первую и вторую секции, три резонансных конденсатора, включенных между соответствующими выводами первых секций обмоток линейных дросселей и фазными обмотками, свободные выводы которых подключены к соответствующим отводам от части витков обмоток линейных дросселей, два вольтодобавочных конденсатора, один из которых включен между выводами первых секций обмоток

7 10013 напряжений на трех конденсаторах l416, равной (1+2 )Г3) l(QE фи мгновенным значением напряжения на трех обмотках 7-9 линейных дросселей максимальное значение которого определя- 5 ется геометрической суммой этих напряжений и равно 2 КОЕ„ ф. В связи с этим максимальное значение напряжения на нагрузке достигает величины равной (3+2 l 3) K - Ö Е„„, т, е. 6,4 чK О Е . Ток в режиме, близком к холостому ходу, течет по цепи: 9-168-15-7-14-13-17. Блок 18 осуществляет контроль напряжений на всех фазных обмотках 1-3 источника переменно-1 го тока и нагрузке 17, а также подачей импульсов управления на управляющий электрод вентиля 13 обеспечивает возможность регулирования напряжения на нагрузке. Схема управления вентилем 13 может бь:ть выполнена по любой из известных схем управления.

Таким образом, преобразователь переменного тока в постоянный позволяет сократить количество управляемых вентилей B два раза, что уменьшает потери на управление, увеличивает КПД управления по сравнению с прототипом при одновременном увеличении более, чем в 1,8 раза величину макси- 30 мального значения напряжения на нагрузке, а следовательно, улучшает энергетические показатели.

76 третьего и второго линейных дросселей, два вентиля, катод первого подключен к выводу второй секции обмотки второго линейного дросселя, а анод к - выводу второй секции обмотки третьего линейного дросселя, и блок контроля напряжения и управления, при этом на частоте источника переменного тока индуктивное сопротивление первой секции обмотки каждого линейного дросселя по абсолютному значению равно емкостному сопротивлению соответствующих резонансных конденсаторов, а упомянутые элементы образуют совместно с фазными обмотками источника, три независимых замкнутых последовательных индуктивно-емкостных резонансных контура, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем расширения диапазона регулирования напряжения на нагрузке при одновременном уменьшении потерь на управление, он снабжен третьим вольтодобавочным конденсатором, а также третьим и четвертым вентилями, причем четвертый вентиль выполнен управляемым, его катод соединен с первым выходным выводом, анод третьего вентиля подключен к выводу второй секции обмотки первого линейного дросселя непосредственно, а через другой вольтодобавочный конденсатор - к выводу второй секции обмотки второго линейного дросселя, третий вольтодобавочный конденсатор включен между анодом четвертого вентиля и выводом первой секции обмотки первого линейного дросселя, к которому подключен катод второго вентиля, анод которого соединен с выводом первой секции обмотки второго линейного дросселя, катод третьего вентиля соединен с анодом четвертого вентиля, второй выходной вывод подключен к аноду первого вентиля, который, так же как второй и третий, является неуправляемым.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

М 279784, кл. Н 02 и 7/12, 1968, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2918718, кл. Н 02 И 7/12, 28.04.80.

1001376

Составитель Е. Мел ьни кова

Ко ектор 10.Макаренко

Редактор Л.Пчелинская Техред Ж.Кастелевич орр

Заказ 1439/70 Тираж 685 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Рмушская наб., д. 4f5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4