Вентильный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питания преимущественно с повышенным напряжением нагрузки. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей . Использование модульного , Сг- Л;;-- Л; г, з ,,в)гJ,s„-6J, (секции); W /7-5, У7( - схема, / i .. ft; Л и с Sg- , /;2Sa; «р 0,37VjJ.(,цепь построения высоковольтного источни - ка на основе низковольтных двухячейкопых четырехвентильных модулей поз- .нол.чет существенно снизить напряжение на каждой секции обмотки. Это облегчает решение проблем высоковольтной изоляции. Одна из возможных принципиальных электрических схем устройства содержит низковольтные полупровод,никовые модули 1 , состоящие из вентильных обмоток 2 трехфазного трансформатора на пространственном магнитопроводе 3. В зтой реализации первая ступень данной фазы соединена с первой ступенью смежной фазы, а последняя ступень этой фазы, например а., соединена с последней ступенью смежной фазы, например Ь;. 1 3 . П . ф-ЛЫ , 6 И.П . S (Л vj а гч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А2

Г!) 4 Н 02 M 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ., г (61) 917280 (21) 3648147/24 — 07 (22) 03.10.83 (46) 15.06.87. Бюл. М - 22 (7?) .M.ÐåïèH, А.К.Кантаровский, Я.А.Каменомосткий, Ф.Ф.Волков, М.П.Когель и А.Н.Семочкин (53) 621.314.632 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 917280, кл. 11 02 1 7/10, 1980. (54) ВЕНТИЛЬНЬ1Й ПРЕОГРАЭОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к элект— ротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питания преимущественно с повышенным нап— ряжением нагрузки. Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей. Использование модульного

i> Jj»; /=1)», Л= 2;8 4,/f=3j»; д 12/, Ои=Eii

Ь) а --

Ь

bg eg

Ь, »

/секции); Iv,ó = 75; kz>=157; iI=8, ф - схена, g« $ ; П,„ц, =у 2$п,- П р = 0370 Ц», (, цепь )

4%/Г!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

iIocTpoEHHR высоковольтного источни— ка на основе низковольтных двухячейковьгх четырехвентильных модулей поз?30ляет существенно снизить напряжение на каждой секции обмотки. Это облегчает решение проблем высоковольтной изоляции. Одна из возможных принци пиальных электрических схем устройства содержит низковольтные полупроводниковые модули 1, состоящие из венти.-п.ных обмоток 2 трехфазного трансформатора на пространственном магнитопроводе 3. В этой реализации первая ступень данной фазы соединена с первой ступенью смежной фазы, а последняя ступень этой фазы, например а., соединена с последней сту-! пенью смежной фазы например b..

I

3 э.п. ф лы, 6 ил.

7606

I 131

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания, преимущественно с повышенным напряжением нагрузки при необходимости о»>еспечения улучшенных массогабаритных показателей и повышенной надежности за счет совмещенной конструкции источника на пространственном магнитопроводе силово.го трехфазного трансд>орматора при повьп»»еш»ом числе однотипных ступеней (модулей ).

11ель изобретения — улучшение массогабаритных показателй и;>еобраэоэателя.

На фиг.1 при>>едена принципиальная электрическая схема устройства при последовательном »>оединении ), низ ковольт>ц 1х полупро>3одниковых модулей данной фазы трехфазного пространственного трансформатора, соединенных в смежных фазах одноименными (Hep>3b»1» с первым) крайними модулями в порядке прям»>Й или обратной индексной последо>3ательности фаз (схема цепь"); на фиг.? то же, со ступенями смежных фаз, соединенными между собой разноименными (пе рвий с последним ) .»райними модулями (схема цикл ); на фиг . 3 схема устройства при последовательном соединении одноименных модулей разных фаз с последу»»>эгими соединения— ми двух одноименных по фазе модулей (схема ряд ); Ia фиг . »» — то же, любые два соединенных между собой модуля разноименны по фазе (схема

"спираль"); на »3>иг.5 — то же, при

12-кратной (1Э = 12) частоте. пульсации (схема "спираль-зигзаг, на примере одного звена); на фиг.6 модульная конструкция высоковольтного источника (1О-ЗС кВ), выполненного в соответствии со схемой цепь на трехстержневом простран» твенном магнитоцроводе с преимушес-.— венно треугольными ярмами (в двух проекциях), пример Hc»LoJIHp>IHÿ.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1„, и x» „-- общее число ступеней, звеньев и секций соответственно; Э „— общее число элементарных преобразовательных структур; I., n, j — текущие номера ступеней, звеньев, секций;  — число вентильных плеч {вентилей ); H общее число вентилей; В „ — число

Hoñ»IåjEoâÿòpëüHo соединенных вентилей, одновременно проводящих ток на>-рузки Е3 каждом циклически сменяющемся во времени контуре токопрохождения; Л вЂ” число линий, соединяющих источники ЗДС (обмотки ) с вен"ильным мостом данной ступени, равное числу вентильных плеч моста;

Л вЂ” общее число линий (вентильных

10 ячеек); 11, 1> — суммарное число витков вентильных обмоток относительно базового числа витков с напря>некием на них, равным соответствен.3о амплитУДномУ U, и сРеДнемУ l c значениям вьгходного напряжения (на нагрузкЕ) в режиме холостого хода;

Бр в амплитудное и действующее значения напряжения (ЭДС ) между двумя линиями данного вентильного моста (Греца-Поллака) или на не разделенной на части вентильной обмотке, на частях разделенной обмотки, с:оединенных в зигзаг для образования, например, П =12, указанные значения ЭДС в 13 раз меньше; П вЂ” крат/ ность частоты пуль».ации выходного напряжения относительно частоты пре— образуемых ЭДС; Г c L,y — наиболь.иее мгновенное эна- ение напряжения между смежными секциями вентильньгх обмоток данной фазы и между секциями смежных фаэ при последовательном наборе секций обмоток по высоте стержня, Под электричеcKKMH схемами на

»>иг.1 — э приведены индексные после—

IoE3»IIeльности фаз, секций и звеньев, мнемоническая структура связей котоэых предопределяет этимологическую

40 с.ущность их названий (" цепь", "цикл" и пр.).

Устройство содержит низковольтные полупроводниковые модули 1, состоящие из источников фаэосдBHHYTbtx

45 ЭДС, сформированных на вентильных обмотках 2 трехфазного трансформатора на пространственном магнитопроводе 3 с ярмами 4 преимущественно треугольной формы. Кроме того, каждый

:>О модуль 1 содержит двухячейковые вентильные мости Греца-Поллака 5, зашунтированные или неэашунтированные конденсаторами 6 и соединенные по цепи постоянного тока разнополярно

:>5 последовательно.

Выходы крайних модулей образуют выходные выводы 7 и 8, к которым подключена нагрузка 9.!

7606 4

50

Соединение по схеме "рядн (фиг. 3) позволяет выравнять напряжение между секциями как данной, так и смежных фаз, а при соединении по схеме

II 11 цикл (фиг . 2), представляющей собой

3 13

Магнитопровод 3 (фиг.б ) содержит стержни 10 с расположенными на них катушками низковольтных сетевых ll и высоковольтных вентильных 2 обмоток. Вентильные обмотки 2 разделены в каждой фазе на низковольтные секции 12, подключенные к вентилям 5

Каждую секцию удобно выполнять на напряжение порядка 400-500 В при общем их числе, например, для 20 кВ, равной тринадцать — шестнадцать на одном стержне. Это упрощает изоляцию повышает надежность. Сетевые обмотки 11 могут быть выполнены из алюминиевой оксидированной ленты, а секции 12 вентильных обмоток — из алюминиевой оксидированной фольги.

При этом монтаж преобразователь ных мостов 5 (фиг.l-б ) может быть выполнен на горизонтальных платах

13 (фиг.б), а монтажный переход с одной плоскости монтажа на другую обеспечен кабелем 14 (при схеме

"спираль") или перемычками 14 (при остальных схемах) при монтаже связей вентилей и выводов обмоток на вертикальных монтажных платах 15.

Механическое скрепление деталей и сборок обеспечивает стянутые шпиль ками 16 литые из алюминиевого сплава основание 17 с отверстиями 18 для крепления конструкции и крышка !9 с крепежной платой и клеммами 20 для выводов сетевой обмотки и подключения выводов первичной сети переменного тока. Основание 17 и крьппка 19 выполнены в виде корыта.

Выполнение модулей на двухячейковых мостах Греца-Поллака и магнитопровода пространственным с преимущественно треугольными ярмами снижает напряжение на обмотках 2 и обеспечивает с пмметрию магнитной цепи, что облегчает решение проблем высоковольтной изоляции, а также уменьшает уровень низкочастотно модуляционной аоставляющей выходного напряжения. Это, в свою очередь, улучшает массу и объем фильтров.

Соединение по схеме пцепь", показанное на фиг.l, позволяет снизить до 8 напряжение L „ между смежными секциями данной фазы.

35 определенное сочетание схем "спираль и цепь, можно получать что упрощает изоляцию.

Соединение по фиг.5, являсь в целом спиральным. позволяет удвоить частотную кратность пульсации по сравнению с соединениями по фиг.!в

4 (и = 2 6 = 12) за счет введения дополнительных секций вентильных обмоток и соединения их с основными в односторонний равноплечий встречный зигзаг. При этом напряжения 0,(действующее значение ) на обмотках а

Ь,, с составляет всего 18,57. относительно среднего значения выходного напряжения, а на секциях а, b„, c„,a,, Ь,, с„, соединенных в зигзаг, — по 10,7,, причем такой результат достигается лишь при наличии опного непросекционированного звена.

Введение секций, как в схемах на фиг.l и 2, и/или звеньев, как в схемах на фиг.3 и 4 резко уменьшает указанные напряжения.

Описанные соединения, несмотря на принципиальное их схемное отличие, в конструктивном отношении не требует существенных изменений и связаны в основном с некоторым перераспределением изоляционных промежутков между обмотками, фазами, секциями и относительно корпуса, что следует из мнемонических cõåì связей и соответствующих им числовых данных. Наиболее экономичными по высоте являются конструктивные реализации источника по схемам цепь и "цикл (Лиг. 1 и 2), так как вследствие малой разности потенциалов между смежными секциями данной фазы (по высоте стержня) межсекционные изоляционные промежутки минимальны, что и минимизирует высоту стержней !О магнитопровода 3 (фиг.б). Эти схемы обеспечивают также наиболее простую в конструктивном отно пении связь одной горизонтальной платы (модуля) с другой смежной. Промежуточное поII If 1I l I ложе ние между схемами цепь, цикл и "спираль занимает схема "ряд" (фиг.3). !

Использование модульного построения высоковольтного источника на основе низковольтных двухячейковых четырехвентильных модулей позволяет существенно снизить напряжение на каждой секции трехфазной вентиль1317б06 б авт, св. Р 9I7280, о т л ич аюm и и с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, источники переменных ЗДС выполнены в виде трехфазного трансформатора с пространственным магнитопроводом, а крайние ступени данной фазы соединены со ступенями смежной фазы в порядке прямого или обратного индексного чередования при последовательном соединении ступеней данной фазы.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ и и - я тем, что, первая (последняя) ступень данной фазы соединена с первой (последней) ступенью смежной фазы.

НоН обмотки по сравнению с устройствами на трехячейковых щестивентильных мостах (Ларионова )и при том же напряжении нагрузки существенно снизить переменное напряжение на сек-,.

J циях, перейти на более повышенную частоту питающих напряжений, повысить надежность, упростить монтаж за счет размещения его по периферии„ исключить центральный контактный 13 с..ержень, находящийся под нарастающим по высоте потенциалом„ улучшить распределение электромагнитных процессов, снизить потери и повысить КПД, что особенно важно для высаковольт- f5 ных устройства подвижных обьектов.

Модульное построение позволяет применять конструктивно законченные низковольтные компоненты,, легко поддающиеся требуемой унификации, и в ито- 29 ге разрабатывать высоковольтные источники с улучшенными массогабаритными и надежностными показателями в сложных условиях эксплуатации (повышен3. Преобра.эователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что, первая последняя ступень данной фазы соединена с последней (первой) ступенью смежной фазы. ная температура, низкое давление, перегрузки и пр.).

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Вентильный преобразователь г.еременного напряжения в постоянное пс

25 4. Преобразователь по пп.1 — 3 отличающийся тем, что магнитопровод трансформатора выполнен преимущественно с треугольными ярмами.

@ b 7г z г

Ь, с, L =3, т =1п; Л =Г, 0 =й;.П=бл ; Ь=12Пд,д„=бд„ збеньф ) Ы„=15; +so =157, /7=A, Л -сл ела, ы„, =л„и„„= ь„ы„=о,л ц,)п„(ри7 п„ь„c„ сЬ,4, п,-а, ñ, (Яены), W«=>S; Мщ=157;2=6;Я, -ceo, Vrrc=2Sz Октар = 25o; += 037Vo/ (.спираль ) фиг 4

1176Р6

Г

ty

Составитель K.Мельникова

Редактор А.Огар Texpr=.ä м. Ходанич Корректор М.Пожо

Заказ 2431/52 Тираж 66С Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ССС:? по делам изобретений и открытий

113035, Москва, (-35, Раушская нао,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, ч