Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАтеЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯНН Ж,соаервкащий основжА управляемый вентильный мост, аноаная и катоцная точки которого образуют выхоцные выводы, цепочку с овумя послеао вательно соеаиненными вентилями, п6ф |клююнную параллельно выхоау основного управляемого вентильного моста, два ао . погшительных управляемых вентильных моста, соеаиненных параллелЕло по. вхо- ; оу с основным управляемым вентильным мостом, и оаносераечниковый делитель тока с секционированной обмоткой, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повыиения надежносш, обмотка делителя тока имеет пять последовательно соединенных с четырьмя отводами, расположенными симметрично относительно крайних выводов при этом средняя секция указанной обмотки через два ёяут ренних отвода соединена с вентилями мянутсА цепочки, аноды я катоды одного дополнительного управляемого вентильного моста соединены с крайними вывода (Л ми указанной обмотки, аноды и катоды другого дополнительного управляемого вентильного моств соединены с остальными отводами указанной обмотки, причем р вентили, подключенные к соседним выводам обмотки делителя тока, включены встреч .но друг другу. Ю 1C Ю а со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1022269 (5р Н 02 М 7/12.: с-;, .„»

В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3387464/24-07 (22) 02.01 82 (46) 07.06.83. Бюл. № 21 (72) Т. Ю. Саккос, И. Э.- Раппе, B,В. Сарв и Ю. Э. Сооярв (71) Институт термофизики и электрофизики АН Эстонской CCP (53) 621,314.6(088.8) (56 ) 1. Анхимюк В. Л. и Михеев Н.Н;

Коэффициент мошности мостового выпрямителя. "Изв. вузов. Энергетика", 1968, 14 66, с. 115, рис. 1.

2. Авторское свицетельство СССР № 913529, кл. Н 02 М 7/12, 1980. (54) (57) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

ПОСТОЯННОЕ,,содержащий основной управляемый вентильный мос к, аноцная и катоцная точки которого образуют вы хоцные выводы, цепочку с двумя последовательно соединенными вентилями, под1ключенную параллельно выходу основного управляемого вентильного моста, цва до. полнительных управляемых вентильных моста, соециненных параллельно по. входу с основным управляемым вентильным мостом, и односерцечниковый делитель тока с секдионированной обмоткой, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритиых показателей и повьыения нацежности, обмотка делителя тока имеет пять последовательно соециненных секций с четырьмя отвоцами, расположенными симметрично относительно крайних выводов, при этом срецняя секция указанной обмотки через два внут ранних отвоца соединена с вентилями упомянутой цепочки, аноды и катоды одного дополнительного управляемого вентиль Я ного моста соединены с крайними вывоцами указанной обмотки, аноды и катоды цругого цополнительного управляемого вентильного моста соединены с остальными отвоцами указанной обмотки, причем вентили, подключенные к соседним вывоцам обмотки делителя тока, включены встреч ,но apyr цругу.

1022269

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания с регу лируемым выпрямленным напряжением, где требуется повышенное качество выход- 5 ного и входного токов.

Известен трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержаший управляемый вентильный мост и цепочку из двух последовательно соединенных вентилей, подключенную параллельна указанному мосту, причем средняя точка цепочки вентилей соединена с нулевой точкой питаюшей системы (1)

Наиболее близким техническим решени- t5 ем к предлагаемому является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержаший основной управляемый вентильный мост, анодная и катодная точки которого образуют выход- 20 ные выводы преобразователя; цепочку из двух последовательно соециненных вентилей, подключенную параллельно основному управляемому вентильному мосту, два дополнительных управляемых вентильных 25 моста, соединенные параллельно по входу с основным управляемым вентильным мостом, и односердечниковый делитель тока, обмотка которого расположена на одном сердечнике и имеет две последовательно- щ согласно соединенные секции с отводом от точки соединения секций, причем этот отвод подключен к точке соединения вен-тилей указанной цепочки, начало обмотки соединено с объединенными анодами и катодами одного дополнительного управляемого вентильного моста, а конец обмотки подключен к объединенным анодам и катодам другого дополнительного управляемого вентильного моста $2j

Недостатками прототипа являются от» носительно большая масса и заниженная надежность работы. Оносительно большая масса преобразователя объясняется тем, что односердечниковый делитель тока рас- „t5 считай на трехкратную частоту напряже-. ния питания. Заниженная надежность работы преобразователя обусловлена тем, что в схеме имеется возможность возникновения короткого замыкания дополнитель50 ных управляемых вентильных мостов при случайном одновременном отпирании двух вентилей анодной и катодной групп.

11ель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение на 5 дежности.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфаэном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержашем основной управляемый вентильный мост, анодная и катодная точки которого образуют выходные выводы, цепочку с двумя последовательно соединенными вентилями, подключенную параллельно выходу основного управляемого вентильного моста, два дополнительных управляемых вентильных моста, соединенных параллельно по входу с основным упрайляемым вентильным мостом, и односердечниховый делитель тока с секционированной обмоткой, последняя имеет пять последовательно соединенных секций с четырьмя отводами, расположенными симметрично относительно крайних выводов, при этом средняя секция указанной обмотки через два внутренних отвода соединена с вентилями упомянутой цепочки, аноды и катоды одного дополнительного управляемого вентильного моста соединены с крайними выводами указанной обмотки, .BHQIIbl и катоды другого дополнительного управляемого вентильного моста соецинены с остальными отводами указанной обмотки, причем вентили, под-ключенные к соседним выводам обмотки делителя тока,. включены встречно друг другу.

Указанное отличие обеспечивает то, что при каждом переключении управляемых вентилей возможно изменять направление скорости магнитного потока, что позволяет многократно увеличить частоту потока индуктивного делителя тока по сравнению с частотой питания и в результате этого сушественно уменьшить массу индуктивного целителя тока, а также исключить возможность возникновения короткого замыкания дополнительных управляемых вентильных мостов при случайном одновременном отпирании двух вентилей анодной и катодной групп, так как между анодной и катодной точками дополнительных управляемых вентильных мостов постоянно подключены секции обмотки индуктивного делителя тока.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное; на фиг, 2 - временная диаграмма напряжений h схеме и таблица очередности замыкания вентилей.

Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит основной трехфазный мост с управляемыми вентилями 1-6, два дополнительных трехфазных моста с управляемыми вентилями 7-12 и 13-18 соответственно, трехфаэные BxoIIbl этих мостов соединены с зажимами 19«21 питания. Анодная точ1022

269 (28 29 2833

- 029-33 и ав-за 29-33 28 3

ДВ 29-28 .

45 ) М )АЦ 0)8 18 .U АВИЗО,168 "Bc з ка 22 и катоаная-точка 23 основного моста 1-6 являются выхоаными зажимами и к ним присоединена нагрузка 24 и цепочка с авумя послецовательно соединенными вентилями 25 и 26. Оаносераечниковый делитель 27 тока имеет секционированную обмотку из пяти секций с четырьмя отводами 28-31; расположенными симметрично относительно крайних выводов 32 и 33 и средней точки 34 обмов- 30 ки, при. этом средняя секция обмотки через два внутренних отвода ?9 и 30 соединена между вентилями 25 и 26 указанной цепочки.

Трехфазный преобразователь перемен- 15 ного напряжения в постоянное работает слеауюшим образом, В каждый момент времени во включен-ном состоянии находятся только три вентиля, находящиеся в разных фазах и в

20 разных трехфазных мостах. При этом, когда в основном вентильном мосте 1-6 включен вентиль катоаной группы, то в дополнительных вентильных мостах 7-12 и 13-18 включенные вентили находятся

25 в анодной группе и наоборот. В результате этого ток основного вентильного моста 1-6 равен.сумме токов цополнительных вентильных мостов 7-12 и 1318, Отношение токов определяется от ношением чисел витков секций обмотки делителя тока. Так как точки в обмотке делителя тока являются переменными и накопления энергии в делителе тока не требуется, то его сердечник может быть 35 изготовлен без немагнитного зазора, что позволяет при анализе работы пренебрегать намагничиваюшим током. Со- ответственно суммарная намагничиваюшая сила всех секций раина нулю и токи 40 в секциях "(и, следовательно, в соотвеч ствуюших дополнительных вентильных мостах) обратно пропорциональны числам витков секций.

В целях исключения иэ тока питания . высших гармоник ниже одиннадцатой целесообразно выбрать число витков секций так, чтобы при числе витков одной полуобмотки 5gg 4 В 4 32=9f, число витков между зажимами 34 и 29 (a are»»50 же межцу зажимами 34 и 30) равнялось 34-29 я- Зо=0,268M(, а между зажимами 34 и 28 (а также между зажимами 34 и 31) равнялось|/ 4щ, = И 4 =0,7324, Эти соотношения обес-55 печивают устранение из спектра напражения нагрузки во всем диапазоне регулирования всех высших гармоник ниже двенадцатой и из спектра тока, потребляемого из сети, ниже оциннаццатой.

Рассмотрим интервал работы, когда включены вентили 4,12 я.14. И этом случае отвод 28 обмотки делителя 27 тока соединен через вентиль 14 и зажим 20 с фазой В системы питания, отвод 33 обмотки делителя тока через вентиль 12 - с фазой С системы питания, а отвод 29 обмотки через циод 25, нагрузку 24, вентиль 4 и зажим 19с фазой A системы питания. Соответственно при пренебрежении падениями напряжений на включенных вентилях напряжение на обмотке между отводами 28 и 33 обмотки делителя тока равно линейному напряжению питания ц <.

Обозначая числа витков и напряжения обмотки между зажимами 2S, 29 и 33

c+ T HHa чеРеэ 28-29 79-39 H

+QQ 5$ m® 18-29 LI Ощ- g жем написать

А 28 29

Учитывая, что в рассматриваемом .интервале lJqg.3 = LINC, а напряжение нат рузки 0 И =- 0 2 = Opal gg равняется напряжению

2 - Ю A-29 23- 28 29-28

С учетом оптимального отношения чисел витков секции

29-33 1,268 «2

В28 29 0,464 получим для мгновенного значения напряжения нагрузки

Если линейные напряжения 0Ай и О яс являются сииусоидальнйми, то и рассматриваемом интервале и мгновенное напряжение нагрузки изменяется по отрезку синусоиды.

Для получения 12-пульсного режима работы выпрямителя необходи:ло,чтобы напряжение нагрузки формировалось иэ оцинаковых отрезков синусоид, сдвинутых между собой на 30»:, Требуемые сдвинутые синусоидальные полуволны цля

S 1022 формирования 12-пульсного выпрямленного напряжения можно получить выбором подхоцяших комбинаций включенных вентилей. Например, при включенном состоянии вентилей 4,11 и 15 напряжение нап- s рузки Ц> UAg - 0,268 "Вс причем эта новая синусоида отстает от синусоицы, соответствуюшей предыцушему интервал работы на ЗО, что и требовалось. Очередность замыкания вентилей 1-18, обес-1й печивающая; 12-пульсный режим ра- боты схемы (фиг. 1), привецены в таб4*иде (фиг4 2 ) В

Изменение величины выпрямленного напряжения оаушествляется сдвигом фазы замыкания заданных комбинаций вентилей, а тем самым и фазы тока питания относительно фазы напряжения питания.

При этом регулирование возможно как с отстающим, так и с опережаюшим током питания ..

269 6

Положительными свойствами предлагаемого трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное являются сушественное уменьшение массы и повышение надежности. Такой преобразователь работает в 12-пульсном режиме без необхоцимости применения фазопреобразователя или специального входйого трансформатора, а частота магнитного потока в сердечнике делителя тока равна шестикратной частоте напряжения питания {в прототипе трехкратной), что сушественно уменьшает его массогабаритные показатели, Кроме этого, в прецлагаемой схеме исключается ввзможчость возникновения короткого замыкания цополнительных управляемых вентильных мостов прй GJpj чайном оцновременном отпирании двух вентилей аноцной и катоцной групп, так как между аноциой и катодной точками постоянно поцключена обмотка индуктив ного делителя тока.

1022269

Очереднвть звкояаная 5ентияей

®иг.Z

Составитель Е. Мельникова

Редактор А. Мотыль Техред Ж. Кастелевич Корректор A. дантист

Заказ 4062/47 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент», г. Ужгород, ул. Проектнаи, 4