Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования как однофазного, так и многофазного переменного напряжения в постоянное, характеризующегося самокомпенсацией уровня пульсаций, вплоть до получения беспульсного выпрямления в широком диапазоне регулирования ключевыми элементами. Цель изобретения - повышение энергетических показателей. Преимуществом изобретения, характеризующегося независимо от угла отпирания ключей 5-10 и 16-21 постоянством гармонического состава потребляемого тока, является возможность получения повышенных энергетических показателей без использования усложненных законов управления ключами и более сложного исполнения трансформатора, специальных фильтров. Цель достигается выполнением сглаживающего реактора 12 с двумя обмотками 11 и 23, одна из которых подключена к выходным выводам моста на ключах 5-10, а другая - последовательно с нагрузкой 22. 1 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51) 5 Н 02 М 7/162

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 И

Ls еюееееюаееЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4483206/24-07 (22) 26.04,88 (46) 15.02.90. Бюп.юг 6 (75) А.Г.Аслан-заде (53) 621.314.632 (088.8) (56) Ривкин Г.А. Преобразовательные устройства. M.: Энергия, 1970, с.62, Авторское свидетельство СССР

11- 692036, кл. Н 02 М 7/12, 1977. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования как однофазного, так и многофазного переменного напряжения в постоянное, характеризующегося самокомпенсацией уровня пульсаций„ в лотг, до получения беспульс2 ного выпрямления в широком диапазоне регулирования ключевыми элементами.

Цель изобретения - повышение энергетических показателей, Преимуществом изобретения, характеризующегося независимо от угла отпирания ключей

5-10 и 16-21 постоянством гармонического состава потребляемого тока, является возможность получения повышенных энергетических показателей без использования усложненных законов управления ключами и более сложного исполнения трансформатора, специальных фильтров. Цель достигается выполне-, нием сглаживалцего реактора 12 с двумя обмотками 11 и 23, одна из которых подключена к выходным выво дам моста на ключах 5-10, а другаяпоследовательно с нагрузкой 22. 1 ил.

С:

1543517

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования как однофаэного, так и многофазного переменного напряжения в постоянное, характеризующегося

5 самокомпенсацией уровня пульсаций, вплоть до получения беспульсного выпрямления в широком диапазоне. регулирования клычевыми элементами.

Цель изобретения - повышение энергетических показателей. .На чертеже приведена схема преобразователя, пример исполнения.

Преобразователь переменного напря- 1

15 жения в постоянное содержит трехфазныи трансформатор 1 с первичными

1 фазными обмотками 2-4, подключенными началами к фазным входным выводам

А,В,С, а концами — к входным выводам трехфазного моста на ключах 5-10

20 с однонаправленной проводимостью, :.выходные выводы которого подключены положительным полюсом к началу а

Ф отрицательным полюсом — к концу (25 основной обмотки 11 сглаживающего реактора 12. Вторичные фазные обмотки. 13-15 трансформатора 1 соединены началами в звезду и подключены концаии к входным выводам трехфазного моста на ключах 16-21 с однонаправлен30 ной проводимостью, выходные выводы которого подключены положительным полюсом к началу, а отрицательным полюсом через нагрузку 22 — к концу дополнительной обмотки 23 сглаживающего реактора 12.

Рассмотрим принцип работы преобразователя.

Допустим, что число витков первич- 40 ной и вторичной групп обмоток трансформатора 1 равны. Пусть числа витков обмоток реактора 12 также равны.

Допустим далее, для удобства рассмотрения принципа действия нндуктивно 45 связанных обмоток реактора, что одна из обмоток (23 или 11) закорочена.

В этом случае ЭДС саиоиндукции оставшейся включенной обмотки реактора сглаживает протекающий через нее 50 выпрямленный ток, уменьшая уровень пульсаций на нагрузке.

При включении обеих обмоток реактора из-за увеличения вдвое числа витков в приведенном контуре тока

его индуктивность возрастает вчетверо (если не учитывать ЭДС взаииоиндукции обмоток 11 и 23). При этом вследствие протекания через обмотки

11 и 23 соответственно первичного и вторичного токов преобразователя магнитный поток реактора возрастает вдвое и во избежание насыщения его магнитопровода сечение последнего также должно быть увеличено вдвое.

Если не учитывать ЭДС вэаимоиндукции обмоток 11 и 23, то для получения двумя обмотками прежней индуктивности реактора (соответствующей закорачиванию одной из обмоток 23 или

1l) .число витков каждой его обмотки может быть уменьшено вдвое. Если учитывать ЭДС взаимоиндукции обмоток

11 и 23, то окажется, что для получения двумя обмотками указанной прежней индуктивности реактора число витков каждой его обмотки может быть уменьшено намного более, чем в два раза в зависимости от их коэффициента связи. Обусловлено это тем, что эффект, связанный с взаимоиндуктивностью обмоток, не ограничивается простым увеличением суммарной индуктивности сглаживающего реактора.

При всяком изменении мгновенного значения пульсации тока в обмотке

23

3(11), кроме ЭДС саиоиндукции, возникающей в этой обмотке и препятствующей указанному изменению тока, происходит наведение ЭДС взаимоиндукции в обмотке 11(23). ЭДС взаимоиндукции в каждой обмотке реактора складывается согласно с ее ЭДС самоиндукции и оказывается направленной противофаэно пульсациям первичной на обмотке 1 1 (или вторичной на обмотке 23) системы выпряиленных переменных напряжений. В результате каждая обмот- ка реактора становится для другой его обмотки источником противоЭДС пульсаций и происходит взаииокомпенсация противофазных пульсаций, в том числе составляющих неканонической частоты.

Более простое объяснение описанному явлению заключается в том, что пульсации первичной и вторичной гальванически развязанных систем выпрямленных напряжений, будучи подведены каждая к одной из взаииоиндуктивно связанных обмоток реактора с согласным направлением протекания в них токов, вызывают индуктирование ЭДС пульсаций с одной обмотки реактора на другую. При этом из-за взаииообратной полярности подводииого к обмотке напряжения пульсации и индуктирован30

5 15435 ной на ней ЭДС пульсации происходит— взаимокомпенсация пульсаций и в первичном, и во вторичном контурах протекания тока преобразователя °

Если числа витков первичной

5 и вторичной групп обмоток трансформатора 1 равны (не равны), а числа витков обмоток реактора 12, соответственно, не равны (равны), то на нагрузке 22 нарушается баланс между напряжением

10 пульсации и индуктированной ЭДС пульсаций. В результате форма выпрямленного напряжения приобретает волнистость. Поэтому, во избежание послед-. !

5 него, в случае неравенства между числами витков первичной и вторичной групп обмоток трансформатора 1 при низковольтном или высоковольтном выпрямлении необходимо соблюдать соответству- 0 ющее неравенство чисел витков обмоток реактора 12. Например, если V меньше (больше) W, то W< выбирают пропорционально меньше (больше) W3

Ключи с однонаправленной проводимостью могут быть выполнены как неуправляемыми, так и управляемыми, Например, управление может осуществляться на первичной или вторичной стороне трансформ1тора 1. При этом габариты реактора 12 с увеличением глубины регулирования растут по общеизвестному закону в связи с увеличением амплитуды переменной составляющей магнитного потока реактора.

Однако форма выпрямленного напряже- З5 ния благодаря описанному- эффекту не претерпевает изменений, сохраняя .свою беспульсность ° Вследствие этого форма тока в обмотках трансформатора при изменении угла отпирания ключей 40 (например, тиристоров) также не претерпевает изменений и лишь отстает (опережает) по фазе от напряжения соответствующей обмотки, уменьшаясь

41 по амплитуде.

Возможные примеры реализации технического решения не ограничиваются представленной на чертеже схемой.

Все они могут быть построены на базе известных технических решений — аналогов трансформаторного типа.

Например, на вторичной стороне трансформатора при той же, что и на представленном чертеже, схеме соединения его первичной стороны может быть выполнена однополупериодная схема с обмотками, соединенными в две звезды с выходными выводами, 17 6 образованными нейтралями этих звезд или соединенными в шестифазную звезду, а также двухполупериодная схема с обмотками, соединенными в треугольник. При этом управление в общем случае может осуществляться на первичной или вторичной стороне трансформатора, а нагрузка может быть включена в любую цепь выпрямленного тока, т.е. как на вторичной, так и на первичной стороне преобразователя.

Техническое решение может бытьреализовано не только при трехфазной,но и однофазной,двухфазной или многофазной первичной системе переменных напряжений.В последнем случае,как и при использовании схем, предназначенных для фазоступенчатого регулирования напряжения с первичной стороны, цо сравнению, например, с однофазными схемами уменьшаются габариты реактора в связи с уменьшением относительного значения апмлитуды переменной составляющей магнитного потока реактора.

Необходимым условием наиболее эффективной реализации технического решения является противофазность взаимокомпенсирующихся пульсаций в первичном и вторичном контурах протекания тока, т.е., например, равнофазность первичной и вторичной системы выпрямляемых переменных нап ряжений. Однако это исключает возможности повышения энергетических показателей в преобразователях с неравнофазностью между первичной и вторичной системами выпрямляемьгх переменных напряжений и/или с LCфильтром на стороне нагрузки. В преобразователях, .в которых отсутст вие нулевого провода на первичной стороне может привести к неуравновешенности магнитной системы трансформатора, необходимо предусмотреть возможность включения одного из свободных входных выводов вентиль ного моста к нулевому входному выво- ду °

-Предлагаемое техническое решение по сравнению с известным обеспечивает, возможность получения повышенных энергетических показателей без использования усложненных законов управления ключевыми элементами и/или более .сложного по конструктивному исполнению трансформатора и др. дополнительных средств, в том числе специальных фильтров, путем получения беспульсно1543517 го выпрямления в широком диапазоне регулирования ключевыми элементами, т.е, выпрямления, характеризующегося независимо от угла отпирания ключей постоянством гармонического спектра потребляемого тока.

Составитель Е.Мельникова

Редактор А.Огар Техред М.Ходанич Корректор М.Самборская

Заказ 40Ь

Тираж 493

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Формула изобретения

Преобразователь переменного напря,. жения в постоянное, содержащий трансформатор и мост на ключах с однонаправленной проводимостью, к одному из выходных выводов которого подключена основная обмотка сглаживающего реактора, а выходные выводы подключены по крайней мере к выводам первичных обмоток трансформатора, вторичные обмотки которого подключены к ключам с однонаправленной проводимостью, образукицим выпрямитель, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей, к одному из выходных выводов указанного выпрямителя подключена согласнопараллельно дополнительно введенная обмотка сглаживающего реактора, выполненная бифилярно с основной.