Преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации



Преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации
Преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации
Преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации
Преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации
Преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации
Преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации
Преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации

 


Владельцы патента RU 2414044:

Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Новосибирский Государственный Технический Университет (RU)

Преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации предназначен для питания потребителей постоянного тока с повышенными требованиями к качеству преобразования при различных уровнях выпрямленного напряжения. Предложенный преобразователь (Фиг.1) содержит три трехфазных симметричных источника питания, одноименные напряжения которых последовательно сдвинуты по фазе на 2π/р=20 эл. град., и три трехфазных вентильных моста, входы переменного тока каждого из которых соединены с фазами одного из свободных источников питания, а анодный выход одного вентильного моста, соединенного с фазами одного из крайних источников питания, и катодный выход другого вентильного моста, соединенного с фазами второго из крайних источников питания, образуют выходные выводы устройства, соответственно анодный и катодный, к которым подключена нагрузка. Преобразователь снабжен пятью управляемыми вентилями, первый из которых соединен катодом с анодным выходом вентильного моста, соединенного со средним источником питания, а анодом - со свободным катодным выходом одного из мостов, соединенных с крайними источниками питания, второй управляемый вентиль соединен анодом с катодным выходом вентильного моста, соединенного со средним источником питания, а катодом - со свободным анодным выходом второго из мостов, соединенных с крайними источниками питания, третий управляемый вентиль соединен анодом с анодом первого управляемого вентиля, а катодом с катодом второго управляемого вентиля, четвертый управляемый вентиль анодом подключен к анодному выходу устройства, а катодом - к анодному выходу среднего моста, пятый неуправляемый вентиль подключен катодом к катодному выходу устройства, а анодом - к катодному выходу среднего моста. Предложенный преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации имеет технический результат - более широкие функциональные возможности. 7 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение для питания потребителей постоянного тока с повышенными требованиями к качеству преобразования при различных уровнях выпрямленного напряжения.

Известен преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации, построенный по схеме параллельного соединения трехфазных вентильных мостов, которые запитаны от автономных симметричных трехфазных систем ЭДС, сдвинутых по фазе последовательно друг относительно друга на угол , где р=18 - фазность преобразования (Размадзе Ш.М. Преобразовательные схемы и системы. - М.: Высшая школа, 1967. - С.264).

Такой преобразователь обеспечивает получение на выходе выпрямленного напряжения с канонической формой его кривой на одном уровне.

Недостатком данного преобразователя является то, что схемное решение обеспечивает на выходе преобразователя только один уровень выпрямленного напряжения (не принимая во внимание возможность фазового регулирования с помощью управляемых вентилей, приводящего к уменьшению коэффициента мощности, или амплитудное регулирование напряжений источников трехфазных напряжений, требующее сложного построения вторичных обмоток трансформаторов и применяемое, главным образом, в однофазных выпрямителях электровозов переменно-постоянного тока). Таким образом, ограничена область применения преобразователя.

Известен также преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсаций, принятый за прототип, содержащий три трехфазных симметричных источника питания, одноименные напряжения которых последовательно сдвинуты по фазе на 2π/p=20 эл. град., и три трехфазных вентильных моста, соединенных последовательно, входы переменного тока каждого из которых соединены с фазами одного из свободных источников питания, а анодный выход одного вентильного моста, соединенного с фазами одного из крайних источников питания, и катодный выход другого вентильного моста, соединенного с фазами второго из крайних источников питания, образуют выходные выводы устройства, соответственно анодный и катодный, к которым подключена нагрузка (Размадзе Ш.М. Преобразовательные схемы и системы. - М.: Высшая школа, 1967. - С.265).

В силу того что преобразователь построен методом последовательного агрегирования трех шестифазных преобразователей с трехфазными вентильными мостами, в случае использования в качестве выходного напряжения суммы напряжений двух шестифазных преобразователей форма кривой выпрямленного напряжения искажается, так как указанные выше фазовые сдвиги между напряжениями трехфазных источников питания каскадов не позволяют получить даже 12-пульсной кривой выпрямленного напряжения. Таким образом, использование в преобразователе промежуточного выхода от двух шестифазных преобразователей приводит к ограничению функциональных возможностей преобразователя.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя.

Указанная задача достигается тем, что в преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсаций, содержащий три трехфазных симметричных источника питания, одноименные напряжения которых последовательно сдвинуты по фазе на 2π/p=20 эл. град., и три трехфазных вентильных моста, входы переменного тока каждого из которых соединены с фазами одного из свободных источников питания, а анодный выход одного вентильного моста, соединенного с фазами одного из крайних источников питания, и катодный выход другого вентильного моста, соединенного с фазами второго из крайних источников питания, образуют выходные выводы устройства, соответственно анодный и катодный, к которым подключена нагрузка, дополнительно введены пять управляемых вентилей, первый из которых соединен катодом с анодным выходом вентильного моста, соединенного со средним источником питания, а анодом - со свободным катодным выходом одного из мостов, соединенных с крайними источниками питания, второй управляемый вентиль соединен анодом с катодным выходом вентильного моста, соединенного со средним источником питания, а катодом - со свободным анодным выходом второго из мостов, соединенных с крайними источниками питания, третий управляемый вентиль соединен анодом с анодом первого управляемого вентиля, а катодом с катодом второго управляемого вентиля, четвертый управляемый вентиль анодом подключен к анодному выходу устройства, а катодом - к анодному выходу среднего моста, пятый неуправляемый вентиль подключен катодом к катодному выходу устройства, а анодом - к катодному выходу среднего моста.

На Фиг.1 приведена электрическая схема предлагаемого преобразователя; на Фиг.2 показаны векторные диаграммы трехфазных источников питания, представленные амплитудно-фазовыми портретами (АФП) трехфазных систем напряжений, изображенными в виде треугольников, и совмещенные АФП при формировании результирующих выпрямляемых напряжений от трех источников (трехуровневое включение); на Фиг.3 показаны совмещенные АФП при формировании результирующих выпрямляемых напряжений от двух источников; на Фиг.4 показана форма выпрямленного напряжения преобразователя при трехуровневом включении; на Фиг.5 приведены временные диаграммы напряжений источников ЭДС с указанием участков кривых фазных напряжений при формировании результирующих выпрямляемых напряжений от трех источников ЭДС; на Фиг.6 показана форма выпрямленного напряжения преобразователя при двухуровневом включении; на Фиг.7 приведены временные диаграммы напряжений источников ЭДС с указанием участков кривых фазных напряжений при формировании результирующих выпрямляемых напряжений от двух источников ЭДС и алгоритм работы управляемых вентилей.

Преобразователь (Фиг.1) содержит источники 1, 2, 3 трехфазных симметричных систем ЭДС, двадцать три вентиля 4-26, вентили 20, 11, 26, 17, 10, 23; вентили 21, 6, 5, 18, 14, 24 и вентили 22, 9, 8, 19, 16, 25 соединены в трехфазные вентильные мосты, соединенные входами переменного тока соответственно с источниками 1, 2, 3. Управляемый вентиль 13 анодом подключен к катодному выходу моста, соединенного с источником 1, а катодом к анодному выходу моста, соединенного с источником 2. Управляемый вентиль 7 анодом подключен к катодному выходу моста, соединенного с источником 2, а катодом к анодному выходу моста, соединенного с источником 3. Управляемый вентиль 12 анодом подключен к катодному выходу моста, соединенного с источником 1, а катодом к анодному выходу моста, соединенного с источником 3. Управляемый вентиль 4 катодом подключен к анодному выходу моста, соединенного с источником 2, а анодом подключен к анодному выходу моста, соединенного с источником 1, при этом точка данного соединения образует анодный выход 27 устройства. Управляемый вентиль 15 анодом подключен к катодному выходу моста, соединенного с источником 2, а катодом подключен к катодному выходу моста, соединенного с источником 3, при этом точка данного соединения образует катодный выход 28 устройства. К выходам устройства 27 и 28 подключена нагрузка 29.

Принцип работы устройства (Фиг.1) иллюстрируется векторными диаграммами напряжений, представленными (на Фиг.2 для трехуровневого соединения источников трехфазных ЭДС; на Фиг.3 для двухуровневого соединения систем) в виде амплитудно-фазовых портретов напряжений вторичных фазных обмоток, составляющих три симметричные трехфазные системы ЭДС источников 1, 2, 3, сдвинутые последовательно по фазе на 20 эл. град., и развернутыми на потенциальной плоскости векторными диаграммами результирующих напряжений. Из векторных диаграмм видно, что при трехуровневом соединении источников в формировании каждого результирующего выпрямляемого напряжения участвуют линейные напряжения каждой из трех трехфазных систем, а при двухуровневом соединении только двух систем, причем каждая из трех систем в этом случае задействована в формировании 12 результирующих напряжений, так как системы циклично сменяют друг друга.

Для организации двух- или трехуровневого соединения источников систем пять вентилей, не принадлежащих вентильным мостам, должны быть выполнены только управляемыми. Последовательность управляемого и естественного включения вентилей при формировании выпрямленного напряжения, соответствующего включению трех источников, приведена в табл.1. Нумерация вентилей начиная с вентиля 4 соответствует порядку их включения в работу при двухуровневом включении преобразователя.

Номера управляемых вентилей в табл.1 отмечены жирным шрифтом. При формировании суммарного выпрямленного напряжения от трех источников задействованы только два из управляемых вентилей - 13 и 7, которые должны быть включены весь период сетевого напряжения. На Фиг.4 приведена кривая выпрямленного напряжения при трехуровневом включении.

Временные диаграммы фазных напряжений источников питания, приведенные на Фиг.5, поясняют последовательность работы отдельных фазных источников напряжений.

Таблица 1
s1 10 11 13 5 6 7 8 9 s7 20 17 13 14 18 7 16 19 s13 26 23 13 21 24 7 22 25
s2 10 11 13 14 6 7 8 9 s8 20 17 13 21 18 7 16 19 s14 26 23 13 5 24 7 22 25
s3 10 11 13 14 6 7 16 9 s9 20 17 13 21 18 7 22 19 s15 26 23 13 5 24 7 8 25
s4 10 17 13 14 6 7 16 9 s10 20 23 13 21 18 7 22 19 s16 26 11 13 5 24 7 8 25
s5 10 17 13 14 18 7 16 9 s11 20 23 13 21 24 7 22 19 s17 26 11 13 5 6 7 8 25
s6 10 17 13 14 18 7 16 19 s12 20 23 13 21 24 7 22 25 s18 26 11 13 5 6 7 8 9

Скругленные прямоугольники на временной диаграмме охватывают пары фазных напряжений систем ЭДС, которые участвуют в формировании текущей пульсации. Продолжительность включения вентилей мостов, при исполнении их неуправляемыми, составляет 120 эл. град.

Последовательность управляемого и естественного включения вентилей устройства при формировании выпрямленного напряжения, соответствующего включению двух источников, приведена в табл.2. Номера управляемых вентилей отмечены жирным шрифтом. Моменты включения данных вентилей соответствуют началу формирования соответствующей пульсации s. Продолжительность включения управляемых вентилей соответствует одной длительности пульсации, т.е. 20 эл. град.

Таблица 2
s1 4 5 6 7 8 9 s7 4 14 18 7 16 19 s13 4 21 24 7 22 25
s2 10 11 12 - 8 9 s8 20 17 12 - 16 19 s14 26 23 12 - 22 25
s3 10 11 13 14 6 15 s9 20 17 13 21 18 15 s15 26 23 13 5 24 15
s4 4 14 6 7 16 9 s10 4 21 18 7 22 19 s16 4 5 24 7 8 25
s5 10 17 12 - 16 9 s11 20 23 12 - 22 19 s17 26 11 12 - 8 25
s6 10 17 13 14 18 15 s12 20 23 13 21 24 15 s18 26 11 13 5 6 15

Частота повторения импульсов управления равна 300 Гц. На Фиг.6 приведена кривая выпрямленного напряжения при двухуровневом включении.

Сопоставление алгоритма включения управляемых вентилей с временными диаграммами фазных напряжений источников питания приведено на Фиг.7. Скругленные прямоугольники на временной диаграмме охватывают пары фазных напряжений систем ЭДС, которые участвуют в формировании текущей пульсации.

В качестве временной привязки во всех случаях выбраны моменты формирования пульсаций при двухуровневом преобразовании, так как начало пульсации s 15 при этом совпадает с нулевой фазой напряжения фазы а трехфазной системы напряжений источника 1.

Предложенный преобразователь по сравнению с прототипом позволяет формировать дополнительный уровень выпрямленного напряжения канонической 18-пульсной формы (соответствующий сумме выпрямляемых напряжений двух источников), не прибегая к известным методам фазового или амплитудного регулирования.

Таким образом, предлагаемый преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации имеет более широкие функциональные возможности.

Кроме того, чередование применяемых алгоритмов включения преобразователя на двух- или трехуровневый режим дает возможность плавного регулирования выпрямленного напряжения между вторым и третьим уровнем.

Преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации, содержащий три трехфазных симметричных источника питания, одноименные напряжения которых последовательно сдвинуты по фазе на 2π/р=20 эл. град., и три трехфазных вентильных моста, входы переменного тока каждого из которых соединены с фазами одного из свободных источников питания, а анодный выход одного вентильного моста, соединенного с фазами одного из крайних источников питания, и катодный выход другого вентильного моста, соединенного с фазами второго из крайних источников питания, образуют выходные выводы устройства, соответственно анодный и катодный, к которым подключена нагрузка, отличающийся тем, что дополнительно введены пять управляемых вентилей, первый из которых соединен катодом с анодным выходом вентильного моста, соединенного со средним источником питания, а анодом - со свободным катодным выходом одного из мостов, соединенных с крайними источниками питания, второй управляемый вентиль соединен анодом с катодным выходом вентильного моста, соединенного со средним источником питания, а катодом - со свободным анодным выходом второго из мостов, соединенных с крайними источниками питания, третий управляемый вентиль соединен анодом с анодом первого управляемого вентиля, а катодом с катодом второго управляемого вентиля, четвертый управляемый вентиль анодом подключен к анодному выходу устройства, а катодом - к анодному выходу среднего моста, пятый неуправляемый вентиль подключен катодом к катодному выходу устройства, а анодом - к катодному выходу среднего моста.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение для питания потребителей постоянного тока с повышенными требованиями к качеству преобразования при различных уровнях выпрямленного напряжения.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение для питания потребителей постоянного тока с повышенными требованиями к качеству преобразования при различных уровнях выпрямленного напряжения.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение для питания потребителей постоянного тока с повышенными требованиями к качеству преобразования при различных уровнях выпрямленного напряжения.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в установках электролиза алюминия, меди, цинка, хлора, водорода и др., в электротермии, на электрическом транспорте и в других отраслях, применяющих постоянный ток.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для бестрансформаторного преобразования трехфазного переменного напряжения в 12-пульсное напряжение, а также трансформаторного преобразования в 12-пульсное или трехфазное переменное напряжение с качественным гармоническим составом.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное с периодичностью выпрямления 12N (где N=2, 3, 4, ), а также трехфазное переменное напряжение с качественным гармоническим составом.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электроподвижного состава переменного тока с плавным регулированием напряжения. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное с постоянным уровнем высших гармоник во всем диапазоне регулирования.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное с постоянным уровнем высших гармоник во всем диапазоне регулирования.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления выпрямителем с емкостным фильтром на выходе при создании электромеханических систем, например при создании электроприводов переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для синхронизации цифровых систем управления вентильными преобразователями в трехфазных управляемых мостовых выпрямителях с микропроцессорной системой управления и широким диапазоном регулирования углов управления силовых полупроводников

Изобретение относится к электротехнике, в частности к полупроводниковой технике, и может быть использовано на электроподвижном составе для регулирования мощности тягового электродвигателя и других потребителей электроэнергии, получающих питание от электрической сети переменного и постоянного тока

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано на электроподвижном составе

Изобретение относится к устройству для гибкой передачи энергии и для устранения обледенения имеющей несколько фаз высоковольтной линии с помощью постоянного тока, содержащему присоединение переменного тока высоковольтной линии, которое имеет соответствующее фазам высоковольтной линии число фаз, при этом каждая фаза имеет, по меньшей мере, одну индуктивность и одну вентильную схему, включенную последовательно каждой индуктивности, при этом вентильная схема с помощью узловой точки соединена с присоединением переменного тока и имеет первую ветвь цепи тока с первым мощным полупроводниковым вентилем и вторую ветвь цепи тока со вторым мощным полупроводниковым вентилем, при этом мощные полупроводниковые вентили включены противоположно друг другу относительно узловой точки и при этом первая и вторая ветви цепи тока предназначены для соединения с помощью, по меньшей мере, одного переключателя нулевой точки с нулевой точкой TCR

Изобретение относится к реверсивным полупроводниковым транзисторным выпрямительным устройствам

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное с периодичностью выпрямления 12N (где N=2, 3, 4, ), а также трехфазное переменное напряжение с качественным гармоническим составом

Двадцатичетырехфазный преобразователь трехфазного напряжения в постоянное предназначен для питания потребителей постоянного тока с повышенными требованиями к качеству преобразования при различных уровнях выпрямленного напряжения. Предложенный преобразователь содержит четыре симметричных трехфазных источника питания и пять последовательно расположенных вентильных групп, крайние из которых содержат по три вентиля, соединенных в анодную и катодную вентильные звезды, общие точки которых образуют выходные выводы устройства, а остальные три группы представляют собой шестивентильные кольца с тремя парами диаметрально расположенных точек соединения одноименных электродов вентилей. Смежные вентильные кольца соединены в трех узлах, каждый из которых образован свободной парой точек соединения электродов вентилей смежных колец. Преобразователь снабжен двадцать одним дополнительным вентилем, вентили шестивентильных колец выполнены управляемыми, три дополнительных вентиля также выполнены управляемыми, а остальные - неуправляемыми. Технический результат - более широкие функциональные возможности. 10 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта и предназначено для электровозов переменного тока с плавным регулированием напряжения. Технический результат заключается в снижении энергопотребления двигателя за счет повышения среднего значения выпрямленного напряжения на выходе выпрямительно-инверторного преобразователя благодаря формированию в режиме тяги на каждой зоне регулирования нулевых значений выпрямленного напряжения на протяжении времени от 0 до α0. Для этого заявленное устройство содержит тяговый трансформатор с тремя секциями вторичной обмотки, выпрямительно-инверторный преобразователь с восемью плечами из последовательно соединенных тиристора и диода, образующими мостовую схему, нагрузку из последовательно соединенных двигателя и индуктивного сопротивления, нулевой тиристор, подключенный параллельно нагрузке, и связанный с ним блок управления нулевым тиристором, подключенный к первой секции вторичной обмотки трансформатора и содержащий соединенные между собой датчик напряжения, выпрямитель, формирователь синхроимпульсов, генератор тактовых импульсов, компаратор, одновибратор, переключатель в режим тяги - рекуперации и элемент «И». 2 ил

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от контактной сети однофазного переменного тока. Технический результат заключается в повышении коэффициента мощности инвертора. В способе управления зависимым инвертором однофазного переменного тока при указанном в материалах заявки управлении вентилями анодной и катодной групп моста зависимого инвертора в первом и втором полупериодах импульсов управления с регулируемы углом βрег и нерегулируемым углом β в соответствующих зонах регулирования дополнительно подают на всех зонах регулирования, кроме первой, в первом полупериоде напряжения импульсов управления с нерегулируемым углом β на управляемый вентиль катодной группы средней цепочки предыдущей зоны, а во втором полупериоде - на управляемый вентиль анодной группы средней цепочки предыдущей зоны. Импульсы управления с нерегулируемым углом β, подаваемые в каждом полупериоде на одну соответствующую пару управляемых вентилей крайних цепочек соответствующих зон, подают с задержкой по времени относительно нерегулируемого угла β на величину угла отпирания γ1 соответствующего управляемого вентиля средней цепочки предыдущей зоны. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для ограничения тока заряда конденсатора нагрузки, который, в частности, применяется для фильтрации выходного напряжения источника, предназначенного для питания различных потребителей постоянного тока. Технический результат заключается в уменьшении токовых нагрузок на питающий источник напряжения постоянного тока и на конденсатор нагрузки, что приводит к повышению надежности их работы. Устройство для ограничения тока заряда конденсатора нагрузки содержит источник напряжения постоянного тока, конденсатор нагрузки, ключ, пороговый элемент, компаратор, источник опорного напряжения, логический блок и блок управления, а также реактор и диод. 3 ил.
Наверх