Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное (его варианты)

 

I. Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены последовательно с соответствующими фазами нагрузки, а первая группа вторичных обмоток соединена в звезду и связана с выводами переменного тока первого управляемого мостового вьтрямителя, вьгаоды постоянного тока которого соединены с индуктивным элементом, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и формы выходного тока, в него введены второй управляе мый мостовой выпрямитель , трехфазный трансформатор снабжен второй группой вторичных обмоток,а индуктивный элемент выполнен в внде автотрансформатора с промежуточными выводами, расположенными симметрично относительно крайних вьшодов, каждый крайний и промежуточный вьшоды иидуктивного элемента соединены с соответствующим введенньм управляющим вентилем, при этом вторая группа вторичных обмоток трехфазного трансформатора соединена в треугольник, вершины которого подключены к выводам переменного тока второго управляемого мостового вьтрямителя, кроме того, одноименные выводы постоянного тока первого и второго управляемых мостовых выпрямителей соединены между собой U подключены к общей точке свободных выводов управ (Л ляемых вентилей, а каждый крайний с вьшод индуктивного элемента соединен с Другим выводом постоянного тока соответствующего управляемого мостового выпрямителя. 2.Трехфазный регулируемый преобOl разователь переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первый управляемый о выпрямительный блок, выводы постоянND ного тока которого соединены с иио дуктивиым элементом, отличающийся тем, что, с целью улучшеиия массогабаритных показат ей и формы выходного тока, в него введен второй управляемый выпрямитель ный блок, при этом обмотки трехфазиого трансформатора выполиены со средними точкамн, закороченньми между собой, а начала и концы указанных обмоток подключены через управляемые вентили соответствующего управляемого выпрямительного блока к соот

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (I 1) 4(у) Н 02 М 5/257 5/12

3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 .аъчюъ - д,, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 356 116/24-07 (22) 14.03..83 (46) 23 05.85.Бюл. N 19 (72) .Ю.Э.Сооярв, И.Э.Ранне, Т.IO.Ñàêêîc, В.В.Сарв, А.М.Туйск и Ю.И.Хунт (71) Институт термофизики и электрофизики АН Эстонской ССР (53) 621. 314. 2 (088. 8) (56) 1.Поскробка А.А.Бесконтактные коммутирующие полупроводниковые устройства на переменном токе.

М., Энергия,1978. с.15.

2.Патент ФРГ Ó 1413467, кл.Н 02 Р 13/!6,1972, (54) ТРЕХФАЗНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕИЕННОЕ (ВАРИАНТЫ ). (57) 1. Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены последо- . вательно с соответствующими фазами нагрузки, а первая группа вторичных обмоток соединена в звезду и связана с выводами переменного тока первого управляемого мостового выпрямителя выводы постоянного тока которого соединены с индуктивным элементом, отличающийся тем., что, .с целью улучшения массогабаритных показателей и формы выходного тока, в него введены второй управляемый мостовой выпрямитель, трехфазный трансформатор снабжен второй группой вторичных обмоток,а индуктивный элемент выполнен s виде автотрансформатора с п ъ 3 промежуточными выводами, расположенными симметрично относительно крайних выводов, каждый крайний и промежуточный выводы индуктивного элемента соединены с соответствующим введенным управляющим вентилем, при этом вторая группа вторичных обмоток трехфазного трансформатора соединена в треугольник1 вершины которого подключены.к выводам переменного тока второго управляемого мостового выпрямителя, кроме того, одноименные выводы постояне ного тока первого и второго управляемых мостовых выпрямителей соединены между собой ы подключены к общей точке свободных выводов управляемых вентилей, а каждый. крайний вывод индуктивного элемента соединен с другим выводом постоянного тоха соответствующего управляемого мостового выпрямителя, /

2.Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первЫй управляемый выпрямительный блок, выводы постоянного тока которого соединены с индуктивныч элементом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и формы выходного тока, в него введен второй управляемый выпрямительный блок, при этом обмотки трехфазного трансформатора выполнены со средними точками, эакороченными между собой, а начала и концы указанных обмоток подключены через управляемые вентили соответствующего управляемого выпрямительного блока к соот!!57 ветствующим крайним выводам индуктивного элемента, обмотка которого имеет »i 3 промежуточных выводов, расположенных симметрично относительно его крайних выводов и подключенных через введенные управляемые вентили к общей точке обмоток трехфазного трансформатора, а начала обмоток трехфазного трансформатора формируют выходные выводы.

3. Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трансформатор, первый управляемый выпрямительный блок и подключенный к его выводам постоянного тока индуктивный элемент, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и формы выходного тока, в него введен второй управляемый выпрямительный блок, трансформатор выполнен в виде двух однофазных трансформаторов, имеющих две последовательно-согласно подключенные обмотки, причем общие точки всех обмоток одиофаэных трансформаторов объединены, а количество витков одной обмотки одного однофаэ629 ного трансформатора составляет J3 от числа витков остальных обмоток, обмотка имеет промежуточный вывод от части обмотки, равной по количеству витков остальным обмоткам, начало и промежуточный вывод обмоток одного однофазного трансформатора через управляемыв вентили первого управляемого выпрямительного блока подключены к одному крайнему выводу индуктивного элемента, выполненного в виде обмотки автотрансформатора, наначало и конец обмоток другого одно" фазного трансформатора подключены через упранляемые вентили второго управляемого выпрямитепьного блока к другому крайнему выводу индуктивного элемента, обмотка которого .. имеет ъ 3 выводов,расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенных через введенные управляемые вентили к общей точке обмоток однофазных трансформаторов, а выходные выводы образованы пофазно свободным концом обмотки одного однофазиого трансформатора и началом и концом обмоток другого основного трансформатора.

Изобретение относится к преобразо" вательной технике и может быть использовано, например, в качестве нлавно регулируемого источника трехфазного напряжения с близкой к синусо- % идальной формой напряжения нагрузки и тока питания.

Известны устройства для регулирования трехфазного иапряжеиия и тока, которые получены на .основе

30 известных схем выпрямителей путем применения известного приема закорачивання выхода выпрямителя иакорот3lo с одновременным включением многофазной нагрузки переменного иапря- И жения последовательно в фазы питания указанных устройств

Однако в этих устройствах в токе питания и в напряжении нагрузки устраняются высшие гармоники только

26 ниже(к-1 ) -й, где к - общее количество вентилей в выпрямительиых мостах, при этом коэффициент гармоник .тока питания и напряжения. нагрузки сильно зависит от угла управления. Также недостатком этих уст" ройств является относительно больmoe количество вентилей, необходимое для достижения требуемой формы тока питания и напряжения нагрузки.

Наиболее близким к предложенно" му.является регулируемый трехфазный преобразователь переменного напрякения в переменное, содержащий трехфазный: трансформатор, цервнчИые обмотки которого включены по» следовательно с соответствующими фазами нагрузки а первая группа вторичных обмоток соединена в звезду и связана с выводами .переменного

Ъ тока первого управляемого мостового выпрямителя; выводы постоянйого тока которого соединены с иидуктивньк элементом (2).

629 4 мента соединен с другим вьвадом постоянного тока соответствующего управляемого мостового выпрямителя.

5 трехфазный регулируемый преобра" эаватель переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первый управляемый выпрямительный блок, выводы постоян-. ного тока которого соединены с инО дуктивным элементом, введен второй управляемый выпрямительный блок, при этом обмотки трехфазного трансформатора выполнены со средними точками,закороченными между собой, а начала и концы обмоток подключены через управляемые вентили соответствующего управляемого выпрямительного блока к соответствующим крайним вьводам индуктивного элемента, обмотка которого имеет «« r3 промежуточных выводов, расположенных симметрично относительно его крайних вьвадов и подключенных через введенные управляемые вентили к общей тачке обмоток трехфазного трансформатора, а начала обмоток трехфазного трансформатора формируют выходные выводы.

В трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения s переменное, содержащий трансформатор„ первый управляемый выпрямительный блок и подключенный к его выводам постоянного тока индуктивный элемент, введен второй управляемый выпрямительный блок, трансформатор выполнен в виде двух однафазных трансформаторов, имеющих две последовательнасагласна подключенные обмотки, причем общие точки всех обмоток аднофазных .трансформаторов объединены а количество витков одной обмотки одного аднафазного трансформатора составляет ГЗ ат числа витков остальных обмоток, указанная обмотка имеет промежуточный вывод от частя обмотки, равной по количеству витков остальным обмоткам, начало и промежуточный вьвод обмоток одного однофазного трансформатора через управляемые вентили первого управляемого выпрямительного блока подключены к одному крайнему выводу индуктивного элемента, выполненного в виде обмотки автотрансформатора, начало и конец обмоток другого однофаэного трансформатора подключены через управляемые вентили второго упr.

3 1157

Недостатком указанного преобразователя является увеличение массы и габаритон преобразователя при увеличении глубины регулирования. При диапазоне регулирования 0 — 1,00щ,. относительные расчетные мощности основного трансформатора — 1,0 и вальтодобавочнога трансформатора — 0,5. Кроме того, при естественной кам«лутации управляемых вентилей и выпрямительного моста во входном и выходном токах существуют высшие гармоники, начиная с 5-й. Нри использовании принудительной коммутации вентилей управляемого выпрямительнога моста и широтно-импульсной модуляции можно повысить созе и частоту высших гармоник, но коэффициент искажений К„ при этом увеличивается, так как

К„= K cos f = сопвл..

Цель изобретения — -улучшение массогабаритных показателей и формы выходного тока.

Поставленная цель достигается тем, что трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в пере- менное, содержащий трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены последовательно с соответствующими фазами нагрузки, а первая группа вторичных обмоток соедине- 36 на в звезду и связана с выводами переменнога така первого управляемого мостового выпрямителя„ выводы постоянного тока которого соединены с индуктивным элементом, введены втаройд5 управляемый мостовой выпрямитель, трехфазный трансформатор снабжен второй группой вторичных обмоток, а индуктивный элемент выполнен в виде автатрансформатора с пз 3 промежу- «а точными выводами, расположенными .симметрично относительно крайних выводов, каждый крайний и промежуточный выводы индуктивного элемента соединены с соответствующим вве- 4 денным управляющим вентилем, при этом вторая группа вторичных обмоток трехфазного трансформатора соединена в треугольник, вершины которого подключены к выводам перемен- gp ного тока второго управляемого мостовага выпрямителя, кроме того, одноименные выводы постоянного така первого и второго управляемых мостовых выпрямителей соединены между собой . и подключены к общей точке свободных выводов управляемых вентилей, а каж;дый краиний вьвад индуктивного эле-:

1157629

1О

И ранляемого выпрямительногс блока к другому крайнему выводу индуктивного элемента, обмотка которого имеет . мЗ выводов, расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенных через введенные управ" ляемые вентили к общей точке обмоток однофазных трансформатрров, а выходные выводы образованы пофазно свободным концом обмотки одного однофазного трансформатора и началом и концом обмоток другого основного трансформатора.

На фиг.l показана схема,соответствующая первому варианту предлагаемого 36-пульсного устройства, выполненного на основе двух 6-пульсных вентильных блоков; на фиг. 2 — схема 18-пульсного устройства, нторой вариант, выполненного на основе двух 3-пу)тьсных вентнльных блоков на фиг.3 — схема 12"пульсного устройства третий вариант, выполненного на основе двух 2-пульсных вентнльных блоков,.

Устройство по первому варианту фиг.l содержит трехфазный транс. Форматор l имеющий дне группы вторичных обмоток 2 и 3, при этом перва

Группа вторичных обмоток 2 соединена звезду, а вторая группа вторичных обмоток 3 соединена в треугольник.

Обе группы вторичных обмоток 2 и 3 подключены к выводам переменного тока управляемых выпрямительных мос" тов 4 и 5, первые одноименные выводы постоянного тока которых закорочены, а вторые одноименные выводы постоянного. тока соединены через индуктивный. элемент в ниде автотрансформатора 6, обмотка которого имеет Il>t3 выводов, расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенных через управ ляемые вентили 7-10 к общей точке ll выпрямительных мостов 4 и 5. Трехфазная нагрузка 12 подключена последовательно с первичными обмотками основного трансфсрматора.

Устройство по второму варианту (фиг.2 ) отличается тем, что фаэные обмотки трехфаэнот.о основного трансформатора 1 выполнены с центральньм отводом и закорочеиы между собой, а свободные выводы групп обмоток 2 и 3 подключены через трехфазные управляемые выпрямители 4 и 5 к крайним выводам автотрансформатора 6, Первые концы нагрузки подключены к одним концам одной группы обмоток трансформатора, а другие концы — к питающей сети.

Устройство по третьему варианту (фиг.3) отличается тем, что трехфазный трансформатор l собран на основе двух двухобмоточных трансформаторов, обмотки которых формируют соответственно первую и вторую группы обмоток (2 и 3), общие точки которых закорочены (11). Начало и конец обмоток 2 первого трансформатора через управляемые вентили 13 и 14 управляемого выпрямителя 4 подключены к одному крайнему выводу однофазного трансформатора, а промежуточный вывод н крайний вывод обмо-. ток 3 второго трансформатора через управляемые вентили IS и 16 управляемого выпрямителя 5 подключены к другому крайнему выводу автотрансформатора б. Выводами для подключения трехфазной нагрузки янляются начало и конец обмоток первого основного трансформатора, имеющего общее количество витков в ) 3 раз больше, чем остальные обмотки. я

ЗО

Все три варианта устройства для регулирования трехфазного напряжения содержат две выпрямительные группы, состоящие иэ соответствующей группы обмоток основного транс форматора и управляемого вентильного выпрямителя. При этом первые выводы постоянного тока выпрямительных групп соединены между собой непосредственно, а вторые выводы постоянного тока " через обмотку индуктивного элемента. При использовании миогофазных мостовых вентильных выпрямительных блоков выводы постоянного тока выпрямительных групп совпадают с выводами постоянного тока

43 вентильных блоков (двенадцатифаэная выпрямительная схема на фиг..1).

При использовании многофазных выпрямителей со средней точкой обмоток трансформатора (шестифаэная выпря мительная схема с нулевым выводом на фиг.2 и четырехфазная выпрямительная схема на фиг.3 ) одними выводами постоянного тока вытрямительньтк групп являются общие точки обмоток основно 1 го трансформатора, а другими выводами псстоянногo тока выпрямительных групп групп - общие точки управляемык Вентилей соответствующей группы.

1157629

Вариант схемы

Элемент схемы

0 5

0 ° 5

0,5/1-с) " « "

0 5/) -с — 4 ——

У «ю

2w 8ю

0 5/) -с). —

Jl М

Э гм ьт

0,5/) -с1 Ф.

2)i

2т 8п

0,5/1 - 4< — 4 к 0,5

7 р

0,5/1 - ). г

При поочередном отпирании вен- щего напряжения по алгоритму, харак" тилей 7-)0 выпрямительной группы за- 4© терному соответствующему 2 -пульсному корачиваются через соответствующий выпрямитулю. Алгоритм отпирании вен- вентиль и соответствующие секции тилей 7-1.0 (фиг.)) в течение каждого обмотки автотрансформатора 6. При состояния выпрямительных групп — этом иэ условия равенства нулю ампер- 7,8,9,)0 или 10,9,8,7. Регулирование витков обмотки трансформатора т.е. величин тока и напряжения нагрузки . без учета его тока намагничивания достигается, как и в известных схеследует, что выпрямленн и ток через мах фазового регулирования, изменеуказанный вентиль 7-)0 распреде- кием сдвига фазы отпирания управляеляется между выпрямительными группа- ы)х вентилей относительно питающего ми обратно пропорционально отношению напряжения. витков секций трансформатора 6, входя- Положительными свойствами предлащих s контуры замыкания соответствую- гаемого устройства для регулирования щих выпрямителькых групп. Так как трехфазного напряжения по сравнению каждое изменение состояний ключей : с известным являются улучшение сопровождается изменением отноше- . 5 формы тока нагрузки и массогабаритиия фаэких токов устройства. Управ- ных показателей устройства. В известление вечтиллмн выпрямительных групп ном устройстве при естественной комму( производится в течение периода питаю- тации вентилей можно получить с

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что вентили 7-)0 постоянно заперты. Тогда на выходе выпрямительных групп образуется система напряжений (3,. где

1 2,...2 rn,a rn- пульсность

В одной выпрямительной группы, векторы напряжений которой имеют одинаковую длину и фазовый сдвиг 7/m .

Так как прикладываемое к автотрансформатору 6 напряжение определяется разностью соседних векторов напряжений ();, то конец векторов.напряжений Ц на промежуточных выводах

) обмотки автотрансформатора 6 находится на прямой, соединяющей концы соседних векторов О,-. Следовательно, при n 2 векторы U> имеют разную,цлину но отводы выполнены так, что .. Ф" фазовый сдвиг между любыми соседними (1 одинаковый ° В первом варианте скеле, где крайние выводы обмотки

5 автотрансформатора 6 не связаны через вентили с общей точкой 1), угол

)I между соседними векторами (= „, а, во втором варианте схемы, где край10 ние выводы обмотки связаны через вентили с общей точкой 11 выпрямительII ных групп, 4- („, Для получения укаэанных фазовых сдвигов отводы выполкены от Х; части витков, от15 считываемых от крайних выводов обмот1 ки трансформатора 6 приведены в. таблице, где Х, О обозначает совпадение двух дополнительных выводов с крайними выводами и Х,. . 0.5 - центрального вывода.

115 помощью 6 вентилей 6"пульсную,схему и устранить в кривой напряженйя нагрузки высшие гармоники ниже 5-й, а в предлагаемом устройстве получается с 2m +n вентилями 2пе -пульсная схема, и в кривой, напряжения. нагрузки устраняются высшие гармоники ниже (2е "11-й. В предлагаемом уст, ройстве с 2 х 2 + 4 = 8 вентилями получается 2 х 2 х 4 16-пульсная и с 2 х 3 + 8 = 14 вентилями—

2 х 3 х 8 48-пульсная схема, при этом в напряжении нагрузки устраняются высшие гармоники ниже 15-й и 47-й соответственно. Для получения 12-пульсной и 24-пульсной схемы

7629 в предлагаемом устройстве требуется соответственно 7 и 10 вентилей.

При этом в известном устройстве при естественной коммутации повысить пульсность схемы невозможно.

По массогабаритным показателям выгоднее второй вариант предлагаемого устройства. Но третий вариант схемы устройства обеспечивает требуе1О мую форму тока нагрузки и потребляемого из сети тока минимальным количеством управляемых вентилей. Первый варинт позволяет соединить трехфазную нагрузку в звезду и согласо1 вать параметры управляемых вентилей с параметрами питающей сети.

1I57629

Составитель И. Головинова

Редактор P,Цицика Техред М.Надь Корректор: М, Ровман

Заказ 3388/52 Тиран 646 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открктнй !

)3035,Москва,Ж-35,Раувская наб.,д.4/5

Филиал НПП "Патент",г.увгород, ул.Проектная.4