Регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ Ю

РЕСПУБЛИН (l 9) (1l) 4 (51) Н 02 M 7/1,2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3608947/24-07 ,(22) 24.06.83 (46) 28.02.85. Бюл. У 8 (72) В.Н.Филатов (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники Завода "Электровыпрямитель" (53) 621.314.2(088.8) (56) f Зорохович А.Е. и др. Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, N., "Энергия", 1975, с. 76, 85.

2. Там же, с. 99. (54)(57) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трехфазный трансформатор, выводы первичной обмотки которого формируют входные выводы, вторичная обмотка которого выполнена с одним дополнительным выводом, и выпрямительный мост, выводы переменного тока которого подключены к выводам вторичной обмотки трансформатора через переключающий блок, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения энергоэкономических показателей преобразователя, переключающий блок выполнен в виде двух групп ключей, при этом вход каждой фазы вентильного моста связан с крайними выводами обмотки той же фазы, через ключи первой группы, а крайний и дополнительный выводы обмотки каждой фазы связаны с каждым выводом обмотки смежной фазы через ключи второй группы.

1142878

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти применение в качестве вторичных источников с широким диапазоном регулирования выпрямленного напряжения, предназначенных для питания различных технологических установок электролиза, гальваники, электрохимической равномерной обработки металлов, заряда аккумуляторов и т.д.

Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, содержащие трехфазный трансформатор и вентильный мост с расширенным диапазоном регулирования выпрямленного напряжения путем подключения вентильного моста к выводам вторичной обмотки трансформатора через трехполюсное переключающее устройство. При этом переключающее устройство может быть выполнено двух, трех П -позиционным, в зависимости от количества отпаек и свободных концов вторичной обмотки трансформатора, а вентильный мост может быть выполнен как на дио- 5 дах, так и на тиристорах f1j .

При выполнении вентильного моста на диодах преобразователь обеспечивает только ступенчатое регулирование выпрямленного напряжения. При 30 использовании тиристоров — фазоступенчатое. Ступенчатое вследствие переключения отпаек вторичной обмотки трансформатора, и плавно в пределах каждой ступени за счет фазового регулирования угла включения тиристоров.

Данные преобразователи обладают широкими регулировочными возможностями при сохранении высоких техноло- g0 гических показателей: коэффициент мощности, уровень пульсации выпрямленного напряжения (тока), установленная мощность сглаживающего фильтра, КПД и т.д. 45

Недостатком данного преобразователя является повышенная конструктивная сложность исполнения нри необходимости получения большого количества ступеней регулирования за, 0 счет усложнения конструкции трансформатора и шинопровода преобразователя, приводящих в конечном счете к увеличению их массогабаритных показателей. Поэтому практическое приме- у нение находят преобразователи максимум с двумя-тремя ступенями регулирования выпрямленного напряжения, что является не оптимальным вариантом.

Наиболее близким к предложенному является регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, выводы первичной обмотки которого формируют входные выводы, вторичная обмотка которого выполнена с одним дополнительным выводом, и выпрямительный мост, выводы переменного тока которого подключены к выводам вторичной обмотки трансформатора через переключающий блок Pj . Трехфазный трансформатор обеспечивает согласование входного и выпрямленного напряжений, вентильный мост— выпрямление трехфазного вторичного напряжения в шестиимпульсное постоянное, переключающий блок — ступенчатое двухзонное регулирование выпрямленного напряжения вследствие переключения вентильного моста к различным выводам вторичной обмотки трансформатора.

Недостатками известного преобразователя являются ограниченные регулировочные возможности и пониженные энерго-экономические показатели изза ограниченного количества ступеней .регулирования выпрямленного напряжения.

Цель изобретения — расширение регулировочных возможностей преобразователя и повышение его энергоэкономических показателей путем увеличения количества ступеней регулирования выпрямленного напряжения без какого-либо усложнения конструкции трансформатора и самого преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемом преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехфазный трансформатор, выводы первичной обмотки которого формируют входные выводы, вторичная обмотка которого выполнена с одним дополнительным выводом, и выпрямительный мост, выводы переменного тока которого подключены к выво-.дам вторичной обмотки трансформатора через переключающий блок, последнич выполнен в виде двух групп ключей, при этом вход каждой фазы вентильного моста связан с крайними выводами обмотки той же фазы через ключи первой группы, а крайний и дополнитель1142878 ный выводы обмотки каждой Фазы связаны с каждым выводом обмотки смежной фазы. через ключи второй группы.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2a,о позиции переключения структуры преобразователя.

Выводы первичной обмотки трансформатора 1 образуют входные выводы преобразователя. Его вторичная обмотка выполнена разомкнутой с одним промежуточным выводом и подключена выводами через переключающий блок 2 к выводам выпрямительного моста 3, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы преобразователя.

Переключающий блок 2 выполнен восьмипозиционным и содержит две группы ключей,.ключи первой группы которого подключены между входом моста 3 и с фазными концами вторичной обмотки трансформатора 1, а ключи второй группы между смежными по фазе выводами. При подаче на вход преобразователя сетевого напряжения, на его вторичных обмотках формируется вторичное напряжение Ор, величина которого определяется коэффициентом трансформации трансформатора 1 и ве- ЗО личиной питающего напряжения сети.

Вследствие наличия отпаек и переключающего устройства на вход вентильного моста 3 подается восьмиступенчатое регулируемое напряжение, которое выпрямляется в постоянное шестиимпульсное.

При выполнении выпрямительного моста 3 на тиристорах последние могут обеспечивать плавное регулирование выпрямленного напряжения в пределах каждой ступени.

Величина напряжения каждой из восьми ступеней регулирования выпрямленного напряжения определяется сос- pg тоянием переключающего блока 2 и выбранным коэффициентом деления вторичной обмотки трансформатора 1 ее промежуточным выводом.

Максимальное выпрямленное напря жение соответствует соединению вторичной обмотки трансформатора 1 в звезду (фиг. 2о, р, Ц 1 †-2,340().

В этой позиции три ключа переключающего блока 2:подключены между входом моста 3 и концами вторичной обмотки, начала которой с помощью трех других ключей соединены в общую нулевую точку.

На фиг. 2 g три других ключа подключены между смежными по фазе началами и концами вторичной обмотки трансформатора 1, обеспечивая ее соединение в треугольник с выпрямленным напряжением g< =1,17 0 . На фиг. 2, г вторичные обмотки трансформатора 1 соединены в неполные треугольники с продленными сторонами путем подключения трех ключей переключающего блока 2 между входом моста 3 и софазными началами или концами вторичной обмотки трансформатора 1, а три других ключа переключателя— между их промежуточными выводами концами или началами смежных по фазе обмоток. При этом величина выпрямленного в схемах (2 5, g ) напряжения за— висит от выбранного коэффициента деления витков вторичной обмотки трансформатора промежуточным выводом и определяется по формулам:

3-2k

=1.17со ес агс1б

Зь ь

0, =1. 1.7 Dodec @ecto 1+21

2 Ь чЗ

На фиг. 2,е вентильный мост подключен тремя ключами переключающего блока 2 к промежуточным выводам вто1:чной обмотки трансформатора 1, три других ключа которого подключены между смежными по фазе началами или концами вторичных обмоток трансформатора, обеспечивая питание моста 3 либо от левых, либо от правых секций вторичных обмоток, соединенных в звезду. Такие положения блока 2 позволяют получить величину выпрямленных напряжений:

Ц.са =2 34 k u2

0д —— 2.34 (1-k) Ug .

На фиг. 2t, ) мост подключен тремя ключами блока 2 вторичной обмотки трансформатора 1, три других ключа которого подключены между указанньпчи выводами и смежными по фазе началами или концами вторичных обмоток трансформатора. Путем подключения выпрямленного моста либо к левым, либо к правым секциям вторичной обмотки обеспечивается получение самых меньших по величине ступеней выпрямленногo напряжения:

1142878

К в г. д

1/3 2,34 1,17 1,453 1,2018 0,78 1,56 0,39 0,78

1/4 2,34 1, 17 1,5207 1, 1456 0,585 1,755 0,2925 0,8775

Ug 1. 174 0, Ц =1.17(1-1) Ог ".

В таблице приведены относительные значения. всех восьми ступеней выпрямленного напряжения для двух значений k .

Из таблицы видно, что соответствующим подбором коэффициента деления витков вторичной обмотки трансформатора 1 можно обеспечивать требуемую

-кратность регулирования всего диапазона выпрямленного напряжения и величины каждой из его ступеней напряжения.

Таким образом, использование пред«15 ложенного преобразователя позволяет увеличить число ступеней регулирования выпрямленного напряжения в 4 раза без увеличения количества выводов

„вторичной обмотки трансформатора и ошиновки .преобразователя. Большее количество ступеней переключений увеличивает регулировочные возможности устройства повышает коэффи25 циент мощности преобразователя, снижает уровень пульсации выпрямленного напряжения, уменьшает установленную мощность сглаживающего фильтра преобразователя, увеличивает его К1Щ и cyt щественно расширяет область применения фазоступенчатых преобразователей переменного напряжения в постоянное .(с выполнением выпрямленного блока на тиристорах) . В качестве переключающего блока могут быть использованы обычные перемычки, наборы реле или контакторов, контролеры и т.д.

Широко применяется на практике, например, в гальванике, ЭХРО регули рование выпрямленного напряжения по заранее заданным циклограммам — ступенчатое изменение выпрямленного напряжения со стабилизацией выпрямленного напряжения или тока в пределах каждой ступени;

Аналогично и в зарядных выпрямителях, предназначенных либо для ступенчатых режимов заряда либо для заряда нескольких типов аккумуляторных батарей, целесообразно применение многоступенчатого регулирования выпрямленного напряжения со стабилизацией в пределах каждой ступени тока напряжения путем фазового регулирования угла включения тиристоров вентильного моста преобразователя. е

1142878

Составитель И.Головинова . Редактор Н.Воловик Техред О.Ващишина Корректор М.Максимишинец

Заказ 748I44 Тирак 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óàrîðîä, ул.Проектная, 4