Трехфазный стабилизированный выпрямитель

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано как источник стабилизированного напряжения постоянного тока. В устройстве использован трехфазный выпрямитель, содержащий два однофазных трансформатора, первичные обмотки которых включены между собой согласно, а их выводы и общая точка соединены с выводами, к которым подключается трехфазный источник напряжения, первый однофазный трансформатор содержит первую и вторую вторичные обмотки, соединенных последовательно согласно, второй однофазный трансформатор содержит первую, вторую, третью и четвертую вторичные обмотки, причем начало первой вторичной обмотки первого однофазного трансформатора соединено с концом первой и началом второй вторичных обмоток второго однофазного трансформатора, а конец второй вторичной обмотки первого однофазного трансформатора соединен с концом третьей и началом четвертой вторичных обмоток второго однофазного трансформатора, и схему выпрямления, выполненную на четырех диодах, в изобретении использована выпрямительная схема, содержащая два диода и два тиристора, причем начало первой вторичной обмотки второго однофазного трансформатора соединено с катодом первого диода, конец четвертой вторичной обмотки - с катодом второго диода, конец второй вторичной обмотки соединен с катодом первого тиристора, а начало третьей вторичной обмотки соединено с катодом второго тиристора, аноды первого, второго диодов и первого, второго тиристоров объединены и подключены ко второму входу фильтра, первый вход которого подключен к общей точке соединенных последовательно, согласно первой и второй вторичных обмоток первого однофазного выпрямителя, первый и второй выводы фильтров соединены с первым и вторым выходами выпрямителя; первым и вторым входами системы управления, первый вход которой соединен с выходными выводами последовательно встречно-включенных первой вторичной обмотки первого однофазного выпрямителя с второй вторичной обмоткой второго однофазного выпрямителя; система управления содержит первый и второй усилители импульсов, формирователь импульсов управления, делитель напряжения и генератор пилообразного напряжения, причем первый и второй входы делителя напряжения являются первым и вторым входами системы управления, а вход генератора пилообразного напряжения является третьим входом системы управления, выход делителя напряжения соединен с первым входом формирователя импульсов управления, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход формирователя импульсов управления соединен через первый и второй усилители импульсов с управляющими электродами первого и второго тиристоров соответственно. Технический результат - повышение качества выходного напряжения. 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано как источник стабилизированного напряжения постоянного тока.

Известный трехфазный стабилизированный выпрямитель содержит трехфазный трансформатор, схему выпрямителя Ларионова, выполненную на тиристорах, фильтр и систему управления (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. М.: Энергоатомиздат, 1992, рис.2.17 с. 67). Недостатками устройства являются большие массогабаритные показатели, относительно низкие показатели надежности.

Наиболее близким по техническому решению является выпрямитель по патенту РФ №2268810, В23К, 9/10, 2006 г., содержащий два однофазных трансформатора, первичные обмотки которых включены между собой согласно, а их выводы и общая точка соединены с выводами, к которым подключается трехфазный источник напряжения, первый однофазный трансформатор содержит первую и вторую вторичные обмотки, соединенные последовательно согласно, второй однофазный трансформатор содержит первую, вторую, третью и четвертую вторичные обмотки, причем начало первой вторичной обмотки первого однофазного трансформатора соединено с концом первой и началом второй вторичных обмоток второго однофазного трансформатора, а конец второй вторичной обмотки первого однофазного трансформатора соединен с концом третьей и началом четвертой вторичных обмоток второго однофазного трансформатора, и схему выпрямления, выполненную на четырех диодах. Недостатком устройства является то, что не обеспечивается стабилизация выходного напряжения и низкое его качество.

Техническим решением поставленной задачи является повышение качества выходного напряжения выпрямителя и обеспечение его стабилизации.

Поставленная задача достигается тем, что в трехфазном выпрямителе содержится два однофазных трансформатора, первичные обмотки которых включены между собой согласно, а их выводы и общая точка соединены с выводами, к которым подключается трехфазный источник напряжения, первый однофазный трансформатор содержит первую и вторую вторичные обмотки, соединенные последовательно согласно, второй однофазный трансформатор содержит первую, вторую, третью и четвертую вторичные обмотки, причем начало первой вторичной обмотки первого однофазного трансформатора соединено с концом первой и началом второй вторичных обмоток второго однофазного трансформатора, а конец второй вторичной обмотки первого однофазного трансформатора соединен с концом третьей и началом четвертой вторичных обмоток второго однофазного трансформатора, и схему выпрямления, согласно изобретению использована выпрямительная схема, содержащая два диода и два тиристора, причем начало первой вторичной обмотки второго однофазного трансформатора соединено с катодом первого диода, начало третьей вторичной обмотки - с катодом второго диода, конец второй вторичной обмотки соединен с катодом первого тиристора, а конец четвертой вторичной обмотки соединен с катодом второго тиристора, аноды первого, второго диодов и первого, второго тиристоров объединены и подключены ко второму входу фильтра, первый вход которого подключен к общей точке соединенных последовательно первой и второй вторичных обмоток первого однофазного выпрямителя, первый и второй выводы фильтров соединены с первым и вторым выходами выпрямителя, первым и вторым входами системы управления, первый и второй выходы которой соединены с управляющими входами первого тиристора, третий и четвертый выходы системы управления соединены с управляющими входами второго тиристора, система управления содержит первый и второй усилители импульсов, формирователь импульсов управления, делитель напряжения и генератор пилообразного напряжения, причем первый и второй входы делителя напряжения являются первым и вторым входами системы управления, а вход генератора пилообразного напряжения является третьим входом системы управления, соединенным с началом м концом первой вторичной обмотки первого однофазного трансформатора, выход делителя напряжения соединен с первым входом формирователя импульсов управления, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход формирователя импульсов управления соединен с входами первого и второго усилителя импульсов, выходы которых являются первым, вторым и третьим, четвертым соответственно выходами системы управления.

Новизна технического решения заключается в том, что в устройстве используется фильтр для согласования пульсаций выходного напряжения, схема выпрямления содержит два диода и два тиристора, а также применяется система управления тиристорами, обеспечивающая стабилизацию напряжения.

На фиг.1 представлена функциональная схема трехфазного стабилизированного выпрямителя, на фиг.2 - векторная диаграмма напряжений однофазных выпрямителей, на фиг.3 - эпюры напряжений, поясняющие принцип работы системы управления.

Трехфазный стабилизированный выпрямитель (фиг.1) содержит два однофазных трансформатора 1 и 2, первичные обмотки которых 3 и 4 включены между собой согласно, а их выводы и общая точка соединены с выводами 5, 6 и 7, к которым подключается трехфазный источник напряжения. Первый однофазный трансформатор 1 содержит две вторичные обмотки 8 и 9, соединенные последовательно согласно, точка соединения их подключена к первому входу фильтра 10. Начало обмотки 8 соединено с концом вторичной обмотки 11 и началом вторичной обмотки 12, а конец обмотки 9 подключен к концу вторичной обмотки 13 и началу вторичной обмотки 14 второго однофазного трансформатора 2. Другие начала и концы вторичных обмоток 11-14 раздельно подключены к выпрямительной схеме 15, содержащей диоды 16 и 17, тиристоры 18 и 19, причем начало обмотки 11 соединено с катодом диода 16, конец обмотки 12 соединен с катодом тиристора 18, начало обмотки 13 соединено с катодом тиристора 19, а конец обмотки 14 соединен с катодом диода 17. Аноды диодов 16, 17 и тиристоров 18, 19 объединены и подключены ко второму входу фильтра 10, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым выходами выпрямителя 20 и 21 соответственно. Система управления 22 содержит делитель напряжения 23, генератор пилообразного напряжения 24, формирователь импульсов управления 25, усилители импульсов 26 и 27, причем первый и второй входы делителя напряжения 23 и генератора пилообразного напряжения 24 подключены к первому и второму выходу трехфазного стабилизированного выпрямителя 20 и 21 соответственно, а их выходы соединены с первым и вторым входами формирователя импульсов управления 25, выход которого соединен с входами усилителей импульсов 26 и 27, выходы усилителей импульсов соединены с управляющими входами тиристоров 18 и 19.

Трехфазный стабилизированный выпрямитель работает следующим образом. При подключении первичных обмоток 3 и 4 (фиг.1) однофазных трансформаторов 1 и 2 к трехфазному источнику питания через выводы 5, 6 и 7 во вторичных обмотках 8 и 9 однофазного трансформатора 1 наводятся напряжения U₈ и U₉ соответственно, во вторичных обмотках 11-14 однофазного трансформатора 2 наводятся напряжения U₁₁-U₁₄ соответственно. С учетом напряжений источника питания U₅₆ и U₆₇ (фиг.2), при геометрическом сложении во вторичных обмотках трансформаторов 1 и 2, образуются напряжения U_9-13, U_9-14, U_8-12 и U_8-11, сдвинутые относительно друг друга на угол 90°. К примеру, при сложении векторов напряжений U₉ и U₁₃ образуется вектор напряжения U_9-13 (фиг.2), остальные векторы получены аналогично. Напряжения вторичных обмоток выпрямляется выпрямительной схемой 15. Далее полученное пульсирующее напряжение U_BC (фиг.1) сглаживается фильтром 10 и прикладывается к выходам выпрямителя 20 и 21.

Система управления трехфазным стабилизированным выпрямителем работает следующим образом. С выхода фильтра 10 сигнал постоянного тока, пропорциональный выходному напряжению выпрямителя U_ВЫХ (фиг.1), являющийся ведущим для системы управления 22, через делитель напряжения 23 поступает на первый вход формирователя импульсов управления 25 (фиг.3 а, U_ДН1). На второй вход формирователя импульсов 25 поступает сигнал U_ГПН (фиг.3, а) от генератора пилообразного напряжения 24, являющийся опорным сигналом системы управления 22, и синхронизированным с напряжением вторичных обмоток U_8-12 (фиг.1). Когда U_ГПН>U_ДН1, формирователь импульсов 25 формирует управляющий сигнал U_У с углом управления α₁ (фиг.3, б) для тиристоров 18 и 19 выпрямительной схемы 15 (фиг.1), который через усилители импульсов 26 и 27 поступают на управляющие электроды тиристоров 18 и 19. Тиристоры 18, 19 и диоды 16, 17 открываются в последовательности 18-16-19-17, закрываются обратными напряжениями, и при этом на выходе выпрямительной схемы формируется пульсирующее напряжение U_BC (фиг.3, в). К примеру, напряжение U_ВЫХ (фиг.1) уменьшится, тогда уменьшится угол управления тиристорами α₂<α₁ (фиг.3, г, д) и увеличится напряжение на выходе выпрямительной схемы U_BC (фиг.3, е), что приведет к увеличению напряжения U_ВЫХ на выходных выводах выпрямителя 20 и 21 (фиг.1).

Использование в устройстве фильтра для сглаживания пульсаций, схемы выпрямления, выполненной на двух диодах и двух тиристорах, выгодно отличает предлагаемый трехфазный выпрямитель от известного, т.к. повышается качество выходного напряжения и обеспечивается его стабилизация.

Трехфазный выпрямитель, содержащий два однофазных трансформатора, первичные обмотки которых включены между собой согласно, а их выводы и общая точка соединены с выводами, к которым подключается трехфазный источник напряжения, первый однофазный трансформатор содержит первую и вторую вторичные обмотки, соединенные последовательно согласно, второй однофазный трансформатор содержит первую, вторую, третью и четвертую вторичные обмотки, причем начало первой вторичной обмотки первого однофазного трансформатора, соединено с концом первой и началом второй вторичных обмоток второго однофазного трансформатора, а конец второй вторичной обмотки первого однофазного трансформатора соединен с концом третьей и началом четвертой вторичных обмоток второго однофазного трансформатора и схему выпрямления, отличающийся тем, что схема выпрямления содержит два диода и два тиристора, причем начало первой вторичной обмотки второго однофазного трансформатора соединено с катодом первого диода, начало третьей вторичной обмотки - с катодом второго диода, конец второй вторичной обмотки соединен с катодом первого тиристора, а конец четвертой вторичной обмотки соединен с катодом второго тиристора, аноды первого, второго диодов и первого, второго тиристоров объединены и подключены ко второму входу фильтра, первый вход которого подключен к общей точке соединенных последовательно первой и второй вторичных обмоток первого однофазного выпрямителя, первый и второй выводы фильтров соединены с первым и вторым выходами выпрямителя, первым и вторым входами системы управления, первый и второй выходы которой соединены с управляющими входами первого тиристора, третий и четвертый выходы системы управления соединены с управляющими входами второго тиристора, система управления содержит первый и второй усилители импульсов, формирователь импульсов управления, делитель напряжения и генератор пилообразного напряжения, причем первый и второй входы делителя напряжения являются первым и вторым входами системы управления, выход делителя напряжения соединен с первым входом формирователя импульсов управления, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход формирователя импульсов управления соединен с входами первого и второго усилителей импульсов, выходы которых являются первым, вторым и третьим, четвертым соответственно выходами системы управления.