Преобразователь переменного напряжения в постоянное
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
PЕСПУБЛИК (я)з Н 02 М 7/08
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875174/07 (22) 20.08.90 (46) 30,05.93. Бюл. М 20 (71) Научно-производственное объединение силовой электроники (72) В. Н. Филатов (56) Полупроводниковые выпрямители.
/Под ред. Ф, И. Ковалева, M.: Энергия. 1967, . с. 82-94.
Заявка Ф РГ М 3104397, кл. Н 02 М 7/04, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ. ПЕРЕМЕННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Использование: изобретение можетбыть использовано в качестве мощного сильноточного вторичного источника постоянного напряжения, Сущность изобретения: устройство содержит два m-импульсных пре„„Я2„,, l818669 Al образовательных блока 1,2 с фазовым сдвигом на x/m подключенных к выходным вы-! водам параллельно через уравнительный реактор 7. При этом уравнительный реактор выполнен расщепленным на две группы из п.магнитопроводовс общими одновитковыми анодными 3, 5 и катодными 4, 6 обмотками — выходными шинопроводами и снабжен qoполнительными вторичными обмотками 10, 11, соединенными согласно последовАтельно в кольцо. За счет расщепления и разнесения магнитопровода уравнительного реактора и снабжения его дополнительными обмотками обеспечивается конструктивное упрощение сильноточных преобразователей и снижение их массогабаритов. 3 ил.
1818669
Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти практическое применение в качестве мощных сильноточных вторичных источников постоянного напряжения. 5
Цель изобретения — конструктивное упрощение уравнительного реактора и снижение массогабаритных показателей преобразователя.
Ка фиг. 1, 2 приведены принципиаль- 10 ные схемы предлагаемого преобразователя; на фиг. 3 а, б — диаграммы напряжений, характеризующие его работу.
Устройство содержит преобразовательные блоки 1, 2 с — выходными обмотками, уравнительный реактор 7 на магнитопроводах 8, 9 с одновитковыми обмотками — шинопроводами 3, 4 и 5, 6 и с вторичными обмотками 10, 11. При этом преобразовательные блоки содержат общий трехфазный трансформатор 12 с двумя вторичными об-мотками А, В, С и Х, Y, Z и вентильные блоки
13, 14, 15 и 16, 17, 18.
Преобразовательные блоки 1, 2 согласно фиг. 1. представляют собой два m-пульс- 25 ных преобразователя трехфазного переменного напряжения в постоянное, выполненные по известным схемам выпрямления на . основе фазоповоротных трансформаторов, обеспечивающих отно- 30 сительный фазовый сдвиг по пульсности на угол и /m. В простейшем случае это будет преобразователь по схеме дважды трехфазная звезда (см, фиг. 2), Анодные и катодные выводы преобра- 35 зовательных блоков выполнены в виде шинопроводов 3, 4 и 5, 6, образующих одновитковые согласно-последовательно между собой соединенные первичные обмотки уравнительного реактора 7, выпол- 40 ненного на двух группах магнитопроводов 8 и 9, снабженных дополнительными вторичными обмотками 10, 11, соединенных между собой согласно — последовательно в кольцо, Рассмотрим работу простейшего вари- 45 анта предлагаемого преобразователя согласно фиг. 2.
Преобразователь содержит трехфазный трансформатор 12 с двумя вторичными обмотками, соединенными в прямую и обрат- 50 ную звезды А, В, С и Х, Y, Z с нулевыми выводами 01 и Oz, подключенными через шинопроводы 3 и 5 к плюсовому выводу преобразователя. Свободные концы и начала вторичных обмоток трансформатора 12 подключены через вентильные группы 13, 14, 15 и, 16, 17, 18 и шинопроводы 4 и 6 к минусовому выводу преобразователя. Анодные 3, 5 и катодные 4, 6 группы шинопроводов образуют две группы (анодную и катодную) первичных обмоток уравнительного реактора 7, выполненного на анодном и катодном магнитопроводах 8, 9, магнитно связанных между собой согласно-последовательно в кольцо соединенных вторичных обмотках 10, 11.
При подаче на вход преобразователя сетевого напряжения, на вторичных обмот- . ках трансформатора 12 формируются две трехфазные системы напряжений 0д, 0в, Uc, и Ux, Uy, Uz, сдвинутые между собой по фазе на a= 60 эл. град. Вентильные группы
13, 14, 15 и 16, 17, 18, обеспечивают их выпрямление относительно нулевых выводов 01и 02 в два трехпульсных напряжения, сдвинутых по фазе на половину длительности пульсаций 2л/2 3=60 эл. град. (см. фиг, 2а).
Разность мгновенных значений выпрямленных напряжений образует переменное напряжение тройной частоты (m=3), U», которое прикладывается. поровну к айодным и катодным шинопроводам 3, 5 и
4, 6-одновитковым обмоткам уравнительного реактора 7.
0K3=0K4= Uk5=U k6=0k/4.
3а счет выравнивания мгновенных значений выпрямленных трехпульсных напряжений с помощью уравнительного реактора
7, обеспечивая дважды трехфазный режим шестипульсного выпрямления с выходным напряжением Ud=1,170ф (см. фиг. 2а), Согласно фиг. 2б кривая напряжений на уравнительном реакторе, построенная по разности мгновенных значений выпрямленных напряжений, имеет почти треугольную форму тройной по отношению к сети часто1 той и амплитудой Ц,= — Еф, равной половине амплитуды вторичных напряжений трансформатора 12. При этом значение основной третьей гармоники будет еще ниже с учетом повышения частоты.
0к=(1 — -р-)02Ф = 1,3502Ф.
v3
Расчет магнитопроводов 8, 9 уравнительного реактора 7 производится исходя из этого напряжения, делящегося поровну по всем четырем одновитковым шинопроводам, что эквивалентно уже двухвитковым обмоткам обычного уравнительного реактора на одном магнитопроводе. Поскольку магнитопроводы 8, 9 снабжены вторичными относительно BblcoK080!lbTHblMH обмотками, замкнутыми между собой в кольцо, обеспечивая магнитную связь обоих магнитопроводов 8, 9, а соответственно и увеличение индуктивности одновитковых обмоток за счет введения влияния взаимоиндуктивно;
1818669 сти, то в идеальном случае отсутствие потоков рассеяния коэффициент взаимоиндукции будет равен К =1 и предлагаемый уравнительный реактор будет эквивалентен обычному восьмивитковому реактору. В реальных условиях КМ<1 и эквивалентное число витков находится в диапазоне;
4<9/аз<8.
Конструктивно такой уравнительный реактор выполняется в виде двух торроидальных или П-образных магнитопроводов с дополнительными обмотками. В тех случаях, когда по конструктивным соображениям сечение их оказывается достаточно большим и нецелесообразным (3, 4), анодный 8 и катодный 9 магнитопроводы могут быть выполнены в виде — отдельных магнитопроводов с собственными — расщепленными вторичными обмотками, также замкнутыми в кольцо. При этом их первичные обмотки выполнены в виде тех же 4-х шинопроводов
3, 4, 5, 6, т.е, представляют собой и последовательно включенных обмоток, выполненных в виде общего одновиткового шинопровода, на который эти магнитопроводы последовательно насажены. В этом случае эквивалентное число витков уравнительного реактора 7 будет находиться в диапазоне
4n Наиболее общий вариант преобразователя изображен на фиг. 1. Поскольку в настоящее время выходные токи преобразователей переменного напряжения в постоянное, применяемых, например, в гальванике и электролизе, достигают тысяч, десятков и даже сотен тысяч ампер, выполнение в них уравнительного реактора многовитковым представляет определенную конструктивную сложность, к тому же приводящую в целом к увеличению и массогабаритов преобразователя, применение предлагаемого преобразовате5 ля с одновитковым расщепленным уравнительным реактором позволит избежать указанных недостатков. При этом дополнительная обмотка может быть использована в системе защиты или контроля режимов 10 работы преобразователя. Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий два m-им15 пульсных многофазных выпрямительных вентильных блока с фазовым сдвигом, равным л/m, и два уравнительных реактора, каждый из которых выполнен в виде расположенной на магнитопроводе обмотки со 20 средним отводом, образующим соответствующий выходной вывод для подключения нагрузки, причем вход каждого выпрямительного блока соединен с входными выводами для подключения питающей сети, а 25 одноименные выходы указанных блоков соединены между собой через указанные соответствующие реакторы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью конструктивного упрощения и снижения массогабаритов, магни30 топровод каждого из реакторов выполнен расщепленным на и групп, его обмотка выполнена одновитковой и общей для всех групп и каждый реактор снабжен дополнительной многовитковой обмоткой, причем 35 дополнительная обмотка одного реактора соединена согласно последовательно в кольцо с аналогичной дополнительной обмоткой другого реактора. 1818669 Составитель В.Филатов Техред М.Моргентал Корректор И.Муска Редактор А. Коляда Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1940 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
