Преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при сильноточном низковольтном многопульсном выпрямлении с малым числом диодов. Цель изобретения - повышение КПД. Эффект достигается таким образом, что в процессе формирования на выходе устройства двенадцатипульсного напряжения к первичным обмоткам однофазных трансформаторов 13 и 14 через соответствующие тиристоры 1-12 поочередно прикладываются линейные и фазные напряжения сети. При этом роль соотношения чисел витков этих обмоток заключается в том, что линейное напряжение в √3 раза больше фазного напряжения, прикладывается к √3 раз большему числу витков. В результате амплитуда магнитного потока каждого трансформатора при переключении напряжений остается постоянной независимо от числа трансформаторов, работающих в каждом интервале дискретности. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я}5 Н 02 M 7/17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

F г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ CBNPETEflbCTBY (21) 4363241/24 — 07 (22) 11.01.88 (46) 23.07,90. Бюл. М 27 (71) Азербайджанский политехнический институт им. Ч. Ильдрыма (72) А.Г. Аслан-заде (53) 621.314,632(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 995240, кл. Н 02 M 7/12, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1457124, кл. Н 02 М 7/17, 1987, .Авторское свидетельство СССР

1ч. 1515293, кл. Н 02 M 7/17, 1987. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при сильноточном низковольтном многопульс„„59„„1580508 А1 ном выпрямлении с малым числом диодов.

Цель изобретения — повышение КПД, Эффект достигается таким образом, что в процессе формирования на выходе устройства двенадцатипульсного напряжения к первичным обмоткам однофазных трансформаторов 13 и 14 через соответствующие тиристоры 1 — 12 поочередно прикладываются линейные и фазные напряжения сети, При этом роль соотношения чисел витков этих обмоток заключается в том, что линейное напряжение, в Л раз большее фазного напряжения, прикладывается к Л раэ большему числу витков, В результате амплитуда магнитного потока каждого трансформатора при переключении напряжений остается постоянной независимо от числа трансформаторов, работающих в каждом интервале дискретности.

2 ил, 3

1580508 I 0

25

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при сильноточном низковольтном многопульсном выпрямлении с малым числом диодов, Цель изобретения — повышение КПД.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема первого частного исполнения преобразователя; на фиг. 2 — то же, второго частНОГО ИСПОЛНЕНИЯ.

Преобразователь (фиг. 1) содержит тиристоры 1-12, попарно образующие шесть ,т(вухполюсников, однофазные тоансформаторы 13 и 14 и диоды 15 — 18, Отпайки перЛ вичных Обмоток 19 и 20 от - - части витков каждой обмотки, отсчитываемой от ее начала (конца), подключенного к входному выводу фазы А(С), соединены через первый

Двухполюсник, образованный встречно-параллельно включенной парой тиристоров 3 и 9. Конец (начало) первичной обмотки 19 (20) через встречно-параллельно включенНую пару тиристоров 2, 8 (4, 10) {второй и

l ðåTèé двухполюсники) подключен к нулевому входному выводу, а через встречно-параллельно включенную пару тиристоров 1, 1 (5, 11) (пятый и шестой двухполюсники)

Соединен с концом обмотки 21 трансформатора 13, Начало обмотки 21 соединено с началом обмотки 22 трансформа ора 14, конец которой через встречно-параллельно включенную пару тиристоров 6 и 12 flopêëюЧен к нулевому входному выводу. Конец обмотки 21 соединен с началом обмотки 23 трансформатора 13, а начало обмотки 24 — с входным выводом фазы В. Число витков первичной обмотки 21 (23) равно числу вит ков первичной обмотки 22 (24) и составляет

0,134 часть (0,366 часть) числа витков первичной обмотки 19 или 20. Начало вторичной обмотки 25 (26) трансформатора 13 (14) подключено к катоду диода 15 (16), а конец подкл очен к катоду диода 17 (18). Аноды диодов соединены с отрицательным выводом 27 выпрямителя, положительный вывод

28 которого образован отпайками вторичных обмоток 25 и 26, делящими их витки на равные части.

Преобразователь работает следующим образом.

Допустим, что открыт тиристор 12 от прикладываемого к нему напряжения сети

JoEf между нулевым и фазным входными

Выводами О и В, и ток первичных фазных обмоток 21-24 протекает через тиристор 12 от конца к началу обмотки 22 от начала к концу обмоток 21 и 23 и от конца к началу обмотки 24. Одновременно ток нагрузки (не тгоказана) протекает между выходными выводами 28 и 27, далее разветвляется на две ° равные части, одна иэ которых протекает через диод 17 от конца к отпайке обмотки

25, а другая — через диод 16 от начала к отпайке обмотки 26.

Через ЗО эл, град, отпирается тиристор

1 ст прикладываемого к нему напряжения сети Одв между фазными входными. выводами А и В, а тиристор 12 эапи„"ается вследствие того, что иэ-за трансформаторной связи между обмотками 19, 23 и 21,24 и 22) к рему прикладывается обратное напряжение. При этсм ток нагрузки продолжает протекать через диоды 16 и 17, Через 30 эл.трад. Отпирается тиристор

2, а, тиристор 1 запираезся Обратным напряжением, прикладываемым к нему вследствие трансформаторной связи между обмотками 19 и 23. Кроме того, иэ-за трансформаторной связи между обмотками 19 и

25 потенциал анода относительно катода диода 17 становится больше, чем у,циода 16, который запирается и обесточивает обмотки 24, 23 и тиристар 12. В результате весь так нагрузки протекает через диод 17 от конца к отпайке обмотки 25, между выходными выводами 28 и 27, à TGK первичной обмотки 19 протекает от ее начала к концу через тирлстор 2.

Через 30 эл,град. Отпирается тиристор

3, а тиристор 2 запирается вследствие автотрансформаторной связи между частями обмо.тки 19, Первичный ток протекает через тиристор 3 от начала к отпайке обмотки 19 и от отпайки к концу обмотки 20. При этом ток нагрузки разветвляется на две равные частл, одна иэ которых проте: àåò через диод 17, а другая — через диод 18.

Через 30 эл.град. отпирается тиристор

4, а к тирлстору Зприкладывается обратное напряжение между входными выводами 0 и

А. Кроме того, при отпирании тиристора 4 потенциал анода относительно катода диода 18 становитсч больше, чем у диода 17, который запирается и обесточивает трансформатор 13 и тиристор 3, В результате весь ток. нагрузки протекает через диод 18, а первичный фазный ток — через тиристор 4 от начала к концу обмотки 20, Через 30 эл.град. отпирается тиристор

5, а тиристор 4 запирается вследствие того, что из-за трансформаторной связи между обмотками 24 и 20 к нему прикладывается обратное напряжение. Первичный ток протекает через тиристор 5 от начала к концу обмотки 24, от конца к началу обмотки 23 и от «ачала к концу обмотки 20. При этом mr, нагрузки разветвляется на две равные часl и. Одна из которых поодолжает протекать

1546508 через диод 18, а другая начинает протекать через диод 15.

Через 30 эл.град. отпирается тиристор

6, а тиристор 5 запирается вследствие того, что из-за трансформаторной связи между обмотками 22 и 20, 24, а также 21 и 23 к нему прикладывается обратное напряжение, Первичный ток протекает через тиристор 6 от начала к концу обмотки 24, от конца к началу обмоток 23 и 21 и от начала к концу обмотки 22. При этом ток нагрузки продолжает протекать через диоды 15 и 18.

Очередность включения тиристоров 1—

12 соответствует их нумерации. При этом очередность включения диодов следующая:

16 — 17, 16 — 17, 17, 17 — 18, 18, 15 — 18, 15-18, 15-18, 15,15-16, 16, 16-17.

В процессе формирования на выходе выпрямителя 12-пульсного напряжения к первичным обмоткам трансформаторов через соответствующие тиристоры поочередно прикладываются линейные и фазные напряжения сети. При этом роль соотношения чисел витков этих обмоток заключается в том, что линейное напряжение, в 3 раз большее фазного напряжения, прикладывается к V3 раз большему числу витков. Так, например, линейное напряжение

Овс между фазными входными выводами В и С прикладывается к первичным обмоткам 20, 24 и 23, сумма приведенных чисел витков которых равна

V3 -1 ГЗ-1

1+

2 2

+ — З,а фазное напряжение Оно между фазным и нулевым входным выводами В и О прикладывается к первичным обмоткам 24, 23, 21 и 22, сумма приведенных чисел витков которых равйа

Ю вЂ” 1+ Ж вЂ” 1 2 — /, Г 2 — v3 результате амплитуда магнитного потока каждого трансформатора при переключении напряжений остается постоянной, независимо от числа трансформаторов, работающих в каждом интервале дискретности.

Преобразователь (фиг. 2) содержит тиристоры 1 — 12, попарно образующие шесть двухполюсников, однофазные трансформаторы 13 и 14 и диоды 15-18. Отпайки первичных обмоток 19 и 20 от - - части витков

v3 каждой обмотки, отсчитываемой от ее начала, подключенного соответственно к входному выводу А и В, соединены через первый двухполюсник, образованный встречно — параллельно включенной парой тиристоров 1 и 7. Конец. первичной обмотки 19 (20) через встречно-параллельно включенную пару тиристоров 2 и 8 (6, 12) (второй и третий двухполюсники) подключен к нулевому входному выводу, а через встречно-параллельно включенную пару тиристоров 3, 9 (5, 11) (пятый и шестой двухполюсники) соединен с

5 концом обмотки 21 трансформатора 13. Начало обмотки 21 соединено с концом обмотки 22 трансформатора 14, начало которой через встречно-параллельно включенную пару тиристоров 4, 10 (четвертый двухпо10 люсник) подключено к нулевому входному выводу. Конец обмотки 21 соединен с началом обмотки 23 трансформатора 13, конец обмотки 23 — с началом обмотки 24 трансформатора 14. а конец обмотки 24 — с вход15 ным выводом фазы С. Число витков первичной обмотки 21 (23) равно числу витков первичной обмотки 22 (24) и составляет

0,134 часть (0,366 часть) числа витков первичной обмотки.19 или 20.

20 Начало вторичной обмотки 25 (26) трансформатора 13 (14) подключено к катоду диода 15 (16), а конец — к катоду диода 17 (18). Аноды диодов соединены с отрицательным выводом 27 выпрямителя, положитель25 ный вывод 28 которого образован отпайками вторичных обмоток 25 и 26, делящими их витки на равные части.

Устройство по фиг. 2 работает аналогично устройству по фиг. 1. При этом очеред30 ность включения тиристоров также соответствует их нумерации. Амплитуда и длительность тока в одинаково обозначенных обмотках трансформаторов и вентилях одинаковы.

35 Повышение КПД достигается эа счет уменьшения активных потерь в трансформаторах и диодах вследствие более экономичного режима работы обмоток трансформаторов по току и напряжению, а

40 диодов — по току. Например, сопоставление очередности включения диодов показывает, что в известном преобразователе угол проводимости диода равен 120 эл.град., а форма его тока содержит четыре пульсации, по

45 30 эл.град., причем ампли гуда каждой промежуточной пульсации равна сумме амплитуд крайних пульсаций. В предложенном преобразователе угол проводимости диода равен 150 эл.град., а форма его тока содер50 жит 5 пульсаций. по 30 эл. град., причем амплитуда только одной из промежуточных пульсаций равна сумме амплитуд любых двух других его пульсаций. Так как амплитуды больших пульсаций тока. равны амплиту55 де тока нагрузки, то среднее значение тока диода в предложенном и известном преобразователях равны, а действующее в предложенном в 1,118 раз меньше. Соответственно меньше в 1,118 раз коэффициент формы Кф тока диода, а также и действующ9е значение тока вторичной обмотки трансформатора. Это приводит к снижению

ПОтерь мощности В диодах пропорционально квадрату Ку, входящему В виде множителя в слагаемое его основных потерь, а также

sa вторичных обмотках трансформаторов.

Уменьшается и расчетная мощность вторичных обмоток.

Соотношение активных потерь в первичных обмотках известного и предлагаемого преобразователей пропорционально соотношению расчетных мощностей этих обмоток. Исходя иэ того, что в сопоставляемых устройствах одноименные обмотки Wi, И/2 имеют одинаковые приведенные числа

В 4тков и режимы работы по току, в предпаг емам преобразователе по сравнению с известным отсутствует обмотка Ю/з с приве денным числом витков Яз = 0,732 (й1+ W2) и с i/.Г раз меньшим током, чем обмотка W4, а обмотка Я4 разделена на две части 64,1 и

М/4,2, меньшая иэ которых 9/4.1 обтекается таким же током, как и обмотка W4, а

Оальшая W4,2 В ъ раэ большим, мОжнО

3 рассчитать, что в итоге расчетная мощность первичных обмоток трансформаторов в предлагаемом преобразователе оказываетСя в 1,22 раза меньше, чем в известном, Анализ показывает, что пооисходиг это, несмотря на повышение в Ч-> раз расчетной

"3 мощности в обмотке W4.2, именно из-эа уменьшения приведенного числа витков первичных обмоток каждого трансформата pB H3 W3, Предлагаемое техническое решение допускает возможность выполнения вторичной стороны преобразователя также и по двухполупериодной схеме выпрямпения.

При этом вторичная обмотка каждого однафазного трансформатора подключается к входу соответствующего мостового выпрямителя, выходы которых подключаются к общей нагрузке. Это приводит к упрощению конструктивного исполнения и уменьшению расчетной мощности трансформатора, однако удваивает число диодов. Сопоставление известного и предпагаемого преобразователей при удвоенном числе диодов показывает, что в последнем КПД выше за счет уменьшения активных потерь и в трансформаторах, и в диодах.

В предлагаемом преобразователе имеется Вазможность подключения как к естественному, так и к искусственному нулевому входному выводу, образованному

5 нейтралыа первичных фазнь!х обмоток ДОI IonHs>Ten»H0r0 маломощного трехфазного трансформатора, подключен:OI 0 к фаэным Входным ВыВадам, При зт м вторичные фазные обмотки этого трансформатора мо10 гут быть соединены в треугольник.

Техническим преимуществам и редлагаемаго решения является меньшее приведенисе число Витков первичных обмоток каждого трансформатора на Величину, рав15 HI/IO 0,732 М) + W2)

Формула изобре гения

Преобразователь трехфазна а переменнога напряжения в пастсянное, содержащий шесть двухпапюсникав, вы полненных

20 в виде встречно-параллельно включенных управляемых вентилей, два однофазных трансформатора со вторичными фазными обмотками, подключенными K BxOpBM OpHo" фазных выпрямителей, ВыхОды KOTopblx са25 единень параллельна, образуя выпрямитель с ислам вентилей, кратным четырем, с двумя первыми первичными фазными аамотками, подключенными одной парой разноименипи OJJ,HQI !MGHHblx KPBAHI4x BblBogoB

30 обеих обмоток к двум фазным входным Вы-. ОД праь«ежутачными в Водам ат 3 /2 части их витков. отсчитываемых от указанных фазных входных выводов, — к первому двухпалюснику, а другой парой крайних вы35 водов через второй и третий двухпалюсники — к нулевому входному Выводу,с двумя

BTopI IMli соответственна встречна ипи согласно-последовательно включенными первичными Фазнь! ми обмотками, образующими

40 с четвертым двухполюсником последовательную цепь, включенную между нулевым входным выводом и общей точкой пятого и шестого двухполюхников, с двумя третьими первичными фазными обмотками, о т л и45 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения

КП,Ц, третьи первичные фазные обмотки соединены соответственно встречно или соФ гласно-поспедовательно и включены между третьим фазным входным выводом и общей

50 тачкой пятого и шестого двухпапюсников, свободные выводы которых подключены соответственно к второму и третьему двухполюсникам, причем соотношение чисел витков первои, второй и третьей первичны:

55 фаз н ых обмоток равно 1:(2- /3 )/2:(/3 — 1)/2.

1580508

Составитель Е. Мельникова

Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Редактор И,Шмакова

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

Заказ 2020 Тираж 498 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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