Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Использование: изобретение может быть использовано в качестве низковольтного вторичного источника питания с улучшеннымиэнергетическими характеристиками и расширенной областью применения. Сущность изобретения: устройство выполнено на основе трансформатора с трехстержневым магнитопроводом 2, на двух из стержней которого размещены две первичные обмотки 3, соединенные в открытый треугольник, и две пары идентичных вторичных обмоток 4, 5, подключенных смежными по фазе парами к выходным выводам свободными началами и концами через вентили 6-9, а общими точками их соединения - через две дополнительные (вольтодобавочные) вторичные обмотки с относительным числом витков V1 - V3/2 , размещенные на безобмоточном стержне с дополнительной первичной обмоткой, соединенной с основными в открытый треугольник . Устройство обеспечивает симметричный четырехимпульсный режим выпрямления, повышенный уровень выходного напряжения и мощности, улучшенные энергетические показатели.3 ил.

ООКОЗ ООБ Г тских

СО1 ИАЛИС1ИЧЕСКИХ

ГГС11УБЛИК (я)5 Н 02 М 7/06

ГОСУДЛРСТОЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

11ГтИ ГКНТ ССОР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4862411/07 (22) 28.06,90 (46) 30.11.92. Бюл. N- 44 (71) Научно-производственное объединение силовой электроники (72) В.Н.Филатов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 444499442266, кл. Н 02 M 7/12, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N 408437, кл, Н 02 M 7/12, 1973.

Авторское свидетег ьство СССР № 222233222299, кл. Н 02 M 7/06, 1968, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Использование: изобретение может быть использовано в качестве низковольтного вторичного источника питания с улучшенными энергетическими характеристиками и расширенной областью применения. Сущность изобретения: устройство выполнено на основе трансформа„„5U„„1r778897 А1 тора с трехстержневым магнитопроводом 2, на двух из стержней которого размещены две первичные обмотки 3, соединенные в открытый треугольник, и две пары идентичных вторичных обмоток 4, 5, подключенных смежными по фазе парами к выходным выводам свободными началами и концами через вентили 6-9, а общими точками их соединения — через две дополнительные (вольтодобавочные) вторичные обмотки с относитвлвнмм кислом витков т 1 — 73/2 . размещенные на безобмоточном стержне с дополнительной первичной обмоткой, соединенной с основными в открытый треугольник. Устройство обеспечивает симметричный четырехимпульсный режим выпрямления, повышенный уровень выходного напряжения и мощности, улучшенные энергетические показатели. 3 ил, 17788! г7

30

Иэобрегение относится к силовои преобразовательной технике и может найти практическое пригленение в качестве низковольтных вторичных иг,гочников постоянного напряжения.

Известны маловентильные многофазные преобразователи переменного напря>кения в пос1оя нное, в частности четырехвалентные преобра: ователи трехфазного переменного напря>кения в четырехпульсное постоянное на основе различных модификаций схемы Скотта и содержащие два однофазных трансформатора, подключенных сетевыми обмотками под два линейных напряжения трехфазной питающей сети, вторичные обмотки которых подключены к выходным зажимам преобразователя средними выводами непосредственно, а концами и началами через вентили, При этом магнитопроводы трансформаторов могут быть различными или совглещенными.

Прототипом изобретения является преобразователь переменного напря>кения в постоянное, выполненный по четырехпульсной схеме выпрямления и содержащий трансформатор с трехстержневым мггнитопроводом с размещением на двух его крайних стержнях первичными обмотками, соединенными в открытый треугольник и двумя парами вторичных обмоток, подключенных смежными по фазе парами к выходным зажимам преобразователя общими точками их соединения непосредственно, а свободными началами и концами — через четыре вентиля. Такой преобразователь обеспечивает четырехимпульсный режим выпрямления и имеет малое количество вентилей, Недостатками его являются высокий уровень пульсаций из-за несимметричности проводимости вентилей и, соответственно, плохое использование силового оборудования по установленной мощности, ограниченная область применения.

Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащим трансформатор с трехстержневым мэгнитопроводом, на каждом из крайних стержней которого размещены одна первичная и две с одинаковым числом витков вторичные обмотки, а также четыре вентиля, одни одноименные выводы силовых электродов которых объединены в общую точку, образующую один из выходных выводов для подключения нагрузки, а свободные выводы силовых электродов вентилей соединены оо свободными выводами соответствующих вторичных обмоток. причегл один vç выводов каждой первичнои обмотки соединен с одним из трех входных выводов для подключения трехфазной питающеи сети, на свободном стержне указанного магнитопровода pBclloëo>êeíû дополнительно введенные одна первичная обмотка, одним из выводов соединенная со свободным входным выводом. и две вторичные обмотки, причем все первичные обмотки соединены в замкнутый треугольник, одна дополнительная вторичная обмотка с одной парой основных вторичных обмоток соединена в прямую зьезду. другая дополнительная вторичная обмотка с другой парой основных вторичных обмоток соединена в обратную звезду, свободные выводы дополнительных обмоток объединены в общую точку, образующую другой выходной вывод, а число витков каждой дополнительной вторичной обмотки относится к числу витков основной вторичной обмотки как

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод. что заявляемый преобразователь отличается наличием дополнительного комплекта первичнои и пэры вторичных обмоток, размещенных на свободном стержне магнитопоовода, включением вторичных обмоток встречно-последовательно с имеющими смежными парами вторичных обмоток и выбором соо гношения их аиткоа Л -73 2 /1 . Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна". Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявляемого преобразователя и признать заявляемое решение соответствующими критерию "существенные отличия". . На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг, 2, 3 — диаграммы токов и напряжений, характеризующие его работу, Преобразователь содержит трансформатор 1 с магнитопроводом 2, первичными обмотками 3 и вторичными обмотками 4, 5, диоды 6,7,8,9.

Первичные обмотки А2, В2, С размещены на стержнях магнитопровода 2 трансформатора 1 и соединены в замкнутый треугольник, Вторичные обмотки 5, 4 размещены софазно на стержнях ма гнитоп ровода

1778897

2 трансформатора 1, Основные вторичные обмотки соединены смежными по фазе парами встречно-последовательно 4а, 4b, 5х, 5z и подключены общими их началами и концами через встречно-последовательно с ними включенные дополнительные вторичные обмотки 4b и 5у к одному из выходных зажимов преобразователя, а свободными концами и началами через вентили-диоды

6-9 к второму.выходному зажиму преобразователя.

Рассмотрим работу предлагаемого преобразователя.

При подаче трехфазного сетевого напря>кения на первичные обмотки 3 трансформатора 1 на его вторичных обмотках формируются две трехфазные системы на-. пряжений с соотношением амплитуд фазовых напрея>кений (UQ) Ua. Ub:Uc = Ux. Uy. Uz =

1; (1- 1,—:1 за счет наличия соответствен12 но меньшего числа витков в дополнительных вторичных обмотках фазы Ь, у размещенных на безобтлоточном среднем стер>кне магнитопровода тоансформатора.

Дополнительные вторичные обмотки 4b, 5у включены как вольтодобавочные последовательно с основными сме>кными по фазе парами вторичных обмоток 4а, 4с, 5х, 5z. За счет геометрического сложения напряжений имеем относительно общей точки соединения вторичных обмоток 4в, 5у результирующее симметричное трехфазное напряжение с амплитудой Up+a = Ug+c = 0ф+х

= U++z =- Ua = ОЬ =- 1,23 0,1>.

Это четырехфазное напря>кение Bblпрямляется в четырехпульсное постоянное

4 напря>кение Ucl = f V2

ZC/4

0,рсоз О cl с7 = —, Ucp — — 1,27 Оф с помощью

4 вентилей-диодов б, 7, 8, 9, работающих поочередно с проводимостью вентилей по 90 эл.град, При этом основные вторичные обмотки трансформатора 4а, 4с и 5х, 5z также проводят ток, по 90 эл.град., а дополнительные вторичные обмотки 4b, 5у — по 180 эл.град, За счет наличия вольтодобавочной обмотки на безобмоточном стержне магнитопровода трансформатора обеспечивается примерно на 1/4 увеличение уровня выходного напряжения и выходной мощности преобразователя практически без увеличения габаритов трансформатора, Дополнительно обеспечивается симметричная загрузка всех 4х вентилей и 4х основных вторичных обмоток трансформатора, что обеспечивает в свою очередь конструктив5

35 ное упрощение преобразователя и снижение уровня пульсации выпрямленного напряжения за счет улучшения гармоничногс состава тока.

На фиг. Зб,в,г видно, что токи и магнитные потоки в магнитопроводе трансформатора уравновешены в любой момент времени. При этом загрузка среднего стержня Màãíèòoïðoâîäà оказывается несколько меньшей, что облегчает его тепловой режим работы, При групповом соединении преобразовател6й, например кратном трем, можно обеспечить режим, эквивалентный 12-ти фазному как по потребляемому, так и генерируемому токам без каких либо изменений схем преобразователей, только за счет простой перефазировки их входных зажимов, что делает их конкурентоспособными с известными шестивентильными преобразователями типа "шестифазная звезда с уравнительным реактором".

Формула изобретения

Преобразователь. переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор с трехстержнеBb! M магнитопроводом, ра каждом из крайних стержней которого размещены одна первичная и две с одинаковым числом витков вторичные обмотки, а также четыре вентиля, одни одноименные выводы силовых электродов которых объединены в общую точку, образующую один из выходных выводов для подключения нагрузки, а свободные выводы силовых электродов вентиля соединены со свободными выводами соответствующих вторичных обмоток, причем один из выводов каждой первичной обмотки соединен с одним из трех входных выводов для подключения трехфазнай питающей сети, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик и расшире— ния области применения, на свободном стержне указанного магнитопровода расположены дополнительно введенные одна первичная обмотка, одним из выводов соединенная со свободным входным выводов, и две вторичные обмотки, причем все первичные обмотки соединены в замкйутый треугольник, одна дополнительная вторичная обмотка с одной парой основных вторичных обмоток соединена в прямую звезду, другая дополнительная вторичная обмотка с другой парой основных вторичных обмоток соединена в обратную звезду, свободн ые выводы дополнительных обмоток обьединены в

1778897 общую точку, образующую другой выходной вывод, а число витков каждой дополнительной вторичной обмотки относится к числу

BNTKoB основной вторичной обмотки как ф: .1.

1778897 св г .

Редактор

Заказ 4201 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям о ГКНТ СССР

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

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

Ц

Составитель В.Филатов

Техред М.Моргентал Корректор 3.Салко