Преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при построении мощных преобразователей постоянного напряжения . Цель изобретения - повышение надежности путем устранения коммутационных перенапряжений на ключах инвертора. Преобразователь постоянного напряжения содержит последовательно соединенные многофазный мостовой инвертор 1, многофазный трансформатор 2, обмотки которого соединены многоугольником, и мостовой выпрямитель 24. В пазы с секциями первичных и вторичных обмоток уложены дополнительные обмотки 21-23, соединенные в трехфазную систему, каждая фаза которой подключена к конденсатору 27-29. Введение емкостного контура возбуждения позволяет обеспечить перпендикулярность линии раздела токов и оси магнитного поля, что обуславливает снижение коммутационных перенапряжений, повышение надежности , 3 ил. и |с чг с о ел Јь О СА

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ос О

Ql

Ф (0д э жг

1 (21) 4634399/07 (22) 09.01.89 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (72) Н.Н. Левин, В,И. Никулин и А.В. Якушков (53) 621.314,57 (088.8) (56) Розанов Ю.к. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. — M.: Энергоатомиздат, 1987, с. 184.

Известия АН Латвийской ССР, Серия физических и технических наук. 1988, М 5. с. 109 — 1.1 3. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при построении мощных преобразователей постоянного напряжения. Цель изобретения — повышение надеж«5У, » 1695463 А1 ности путем устранения коммутационных перенапряжений на ключах инвертора. Преобразователь постоянного напряжения содержит последовательно соединенные многофазный мостовой инвертор 1, многофазный трансформатор 2, обмотки которого соединены многоугольником, и мостовой выпрямитель 24, В пазы с секциями первичных и вторичных обмоток уложены дополнительные обмотки 21-23, соединенные в трехфазную систему, каждая фаза которой подключена к конденсатору 27-29. Введение емкостного контура возбуждения позволяетт обеспечить перпендикулярность линии раздела токов и оси магнитного поля, что обуславливает снижение коммутационных перенапряжений, повышение надежноСТН, 3 Mll, 1695463

10

20

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано при построении мощных преобразователей постоянного напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности путем устранения коммутационных перенапряжений на клн чах инвертора.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя постоянного напряжения; на фиг, 2 — соединение обмоток многофазного трансформатора; на фиг. 3 — векторные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Преобразователь постоянного напряжения содержит многофазный (кратный трем) мостовой инвертор 1, выполненный на полностью управляемых ключевых элементах, многофазный (например, девятифазный) трансформатор 2 с первичной 3-11, вторичной 12 — 20 и трехфазной дополнительной 21-23 обмотками и мостовой выпрямитель 24 на диодах 25, Дополнительные обмотки трансформатора укладываются в те же пазы 26, что и первичная и вторичная обмотки. Эти обмотки 21—

23 имеют значительно большее число витков, чем первичная и вторичная обмотки, но выполнены из более тонкого провода.

Фазы 21 — 23 дополнительной обмотки замкнуты на конденсаторы 27 — 29, емкость которых выбирается из условия равенства реактивных сопротивлений конденсатора и фазы дополнительной обмотки, Многофазный трансформатор может быть выполнен на базе-обычной заторможенной асинхрон,ой машины с обмотками, уложенными в пазы ротора, на который напрессован шихтованный цилиндрический статор без обмоток и пазов. Однако конструкция многофаэного трансформатора может быть отличной от цилиндрической, например с прямоугольными шихтованными или витыми магнитопроводами. На фиг, 2 показана схема образования одной из фаз в девятифазных первичной 3 — 11 и вторичной 1 2-20 обмотках, например 3 и 12 и трехфазной 21-23 дополнительной обмотки в многофазном трансформаторе, Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

Управляемые ключевые элементы мостового инвертора 1 по командам устройства управления, входящего в состав инвертора (на фиг. 1 устройство управления не показано), осуществляют поочередное подключение диагоналей многоугольника первичной обмотки к источнику постоянного напряжения. Например, в данный момент времени к

"+" источника подключена вершина а (фиг.

1), а к "-" — вершины с и d (в фазе 7 первичной обмотки протекают коммутационные процессы). В следующий момент времени ключевые элементы подключают вершину b к

"+" источника и отключают вершину б, т. е. теперь к "+" источника оказываются подключенными вершины а и b, а к "-" — вершина с (в коммутации теперь находится фаза

3), Линия магнитного потока поворачивается для изображенной девятифазной обмотки вслед повороту линии коммутации на 20 и т, д, В результате этих подключений обеспечивается равномерное вращение магнитного потока с необходимой угловой скоростью и, следовательно, наведение

ЭДС в обмотках трансформатора, С такой же угловой скоростью вращается и линия естественной коммутации обмоток вторичной цепи, где с помощью неуправляемых ключевых элементов 25 мостового выпрямителя 24 осуществляется преобразование переменного напряжения в постоянное.

При этом линия раздела токов в выпрямителе совпадает по направлению с линией максимума наведенной ЭДС в многоугольнике вторичной обмотки, При отсу с гвии контуров с конденсаторами линия коммутации, т. е. линия приложенного напряжения и линия раздела тока в первичной цепи совпадают (фиг, За), но линия направления магнитного потока остается на угол (90 - у ). т, е, совпадает с направлением линии раздела тока холостого хода (lo =- ) + h ). Поскольку поток огра 1 ничен условиями насыщения, то ограничена и величина наводимой им ЭДС Е, которая только значением Eicos y определяет составляющую приложенного напряжения.

Произведение напряжения О на ток 4, обуславливает потребляемую активную мощность преобразователя (здесь активными сопротивлениями и рассеянием первичной и вторичной обмоток для упрощения рассуждений пренебрегаем), При наличии емкостного контура возбуждения (фиг. Зб) его ток (компенсирует потребление из сети тока Т . В этих условиях угол y= 0 и активная мощность преобразователя становятся максимально возможной, Помимо всего наличие емкостного контура возбуждения обуславливает прпендикулярность линии потребляемого тока Ъ и потока Ф . Отсюда коммутируемая фаза претерпевает наименьшее изменение потокосцепления и, следовательно, коммутация

"спокойная", полупроводниковые ключевые элементы функционируют беэ перенапряжений в облегченных условиях, всплески и провалы токов и напряжений на входе и

1605163

ФЦ2. 2 выходе преобразователя снижаются, т. е. введение емкостного контура возбуждения обеспечивает повышение надежности и улучшение качества электрической энергии.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные многофазный, кратный трем мостовой инвертор, многофазный трансформатор с вращающимся магнитным по- 10 лем, обмотки которого соединены последовательно многоугольниками, причем вершины многоугольника первичнь:х обмоток подключены к соответствующим выходным выводам, многофазного мостово- 15 го инвертора, а вершины многоугольника вторичных ОбмОтОк — к входным выводам многофазного мостового выпрямителя, 0 тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем устранения коммутационных перенапряжений на ключах инвертора, в паз61 с секциями первичных и вторичных обмоток многофазного трансформатора уложены дополнительно введенные обмотки, соединенные последовательно и образующие трехфазную систему, каждая фаза которой подключена к введенному конденсатору, емкостное сопротивление которого на рабочей частоте равно реактивной составляющей сопротивления фазы дополнительно введенной обмотки.

1695463 1- 2

Составитель И. Войтович

Редактор Ю, Середа Техред М,Моргентал Корректор M. Шароши

Заказ 4171 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11:3935, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

Линия кояиутоцииу

I1/ ф