Преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное



Преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное
Преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное

 


Владельцы патента RU 2587463:

Аслан-заде Ариф Гасан оглы (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях трехфазного переменного напряжения в постоянное 9-пульсное с купированием всех видов намагничивания трансформатора и равными углами коммутации вентилей. Технический результат - отсутствие всех видов намагничивания трансформатора и равные углы коммутации вентилей. Преобразователь содержит трехфазный трансформатор с тремя группами вторичных фазных обмоток, соединенных каждая в звезду. Вывод каждой фазной обмотки первой подключен к одноименным электродам вентилей, другие электроды которых подключены к свободным одноименным с ним выводам разноименных фазных обмоток второй группы и свободному разноименному с ним выводу одноименной фазной обмотки третьей группы. Число витков фазной обмотки второй группы равно 1,8794·w, а число витков фазной обмотки третьей группы - 1,5321·w, где w - число витков фазной обмотки первой группы. Трансформатор дополнительно содержит четвертую и пятую группы вторичных фазных обмоток, соединенных каждая в разомкнутый треугольник. Общая точка одноименных выводов второй группы фазных обмоток соединена с одноименным с ней крайним выводом фазной обмотки четвертой группы. Общая точка одноименных выводов третьей группы фазных обмоток соединена с одноименным с ней крайним выводом фазной обмотки пятой группы. Общая точка свободных крайних выводов фазных обмоток четвертой и пятой групп и общая точка одноименных выводов фазных обмоток первой группы образуют выходные выводы. Фазная обмотка четвертой группы состоит из основной и дополнительной частей. Число витков фазной обмотки пятой группы и основной части фазной обмотки четвертой группы соответственно равно 0,844·w и 0,2931·w. Дополнительная часть фазной обмотки четвертой группы состоит из пары равных встречно последовательно соединенных частей, число витков каждой из которых равно 0,21756·w. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, 9-пульсное с купированием всех видов намагничивания трансформатора и равными углами коммутации вентилей.

Известен трехфазный однотактный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого, каждая, соединены в звезду, группу вентилей, соединенных в звезду и подключенных к вторичной обмотке, и дополнительную трехфазную обмотку, соединенную в разомкнутый треугольник, один конец которой подключен к общей точке звезды вторичной обмотки, а другой - к одному из выходных выводов, причем выходной вывод образован общей точкой вентильной группы, витки каждой фазы указанной дополнительной обмотки расположены на соответствующем стержне указанного трансформатора встречно виткам вторичной обмотки, причем число витков дополнительной обмотки в каждой фазе относится к числу витков вторичной обмотки этой же фазы как 1:3 (см. А.С. №797023, кл. H02M 7/12, 1978).

Недостатком этого преобразователя является то, что через обмотку трансформатора, соединенную в разомкнутый треугольник, в течение периода напряжения замыкается весь ток нагрузки, что увеличивает сечение и, тем самым, мощность этой обмотки.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что преобразователь имеет неразветвленную относительно нагрузки систему выпрямляемых токов при периодичности выпрямления m=3.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототип) является преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с тремя группами вторичных фазных обмоток, соединенных первая в трехфазную звезду, а вторая и третья - в шестифазную звезду, свободный вывод каждой фазной обмотки первой группы подключен к одноименным электродам вентилей, другие электроды которых соединены с одноименными свободными выводами разноименных фазных обмоток второй группы и с разноименным свободным выводом одноименной фазной обмотки третьей группы, упомянутые свободные выводы первой и второй с третьей групп обмоток подключены соответственно к катодам анодной и анодам катодной групп вентилей, общие точки электродов которых образуют выходные выводы, причем число витков фазной обмотки второй группы равно 1,8794·w, а число витков фазной обмотки третьей группы - 1,5321·w, где w - число витков фазной обмотки первой группы (см. А.С. №520678, кл. H02M 7/08, 1973).

Недостатком этого преобразователя, обеспечивающего двухполупериодное 18-пульсное выпрямление, является неуравновешенность магнитной системы трансформатора по переменному магнитному потоку, в случае соединения его первичной обмотки в звезду. Особенностью эксплуатации этого преобразователя является возможность получения 9-пульсного однополупериодного выпрямления путем простого переключения его выходных выводов от общих точек электродов катодной и анодной групп вентилей к общим точкам трехфазной и шестифазной звезд. В этом случае имеет место неуравновешенность магнитной системы трансформатора не только по переменному, но и по постоянному магнитному потоку. Кроме того, преобразователь характеризуется неравными углами коммутации вентилей, т.к. имеет неравные реактансы вентильных цепей, один из которых в 9-пульсном (18-пульсном) исполнении участвует в случае замыкания выпрямленного тока через обмотки первой и второй групп, а другой - через обмотки первой и третьей (всех) групп.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в противоречии между стремлением получить указанное выпрямление с минимально возможным количеством вторичных обмоток на одном трансформаторе с одной стороны и отсутствием всех видов его намагничивания при равенстве углов коммутации вентилей с другой.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в формировании 9-фазной системы выпрямляемых напряжений с купированием всех видов намагничивания трехфазного трансформатора и равенстве углов коммутации вентилей.

Эта задача решается тем, что в преобразователе трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащем трехфазный трансформатор с тремя группами вторичных фазных обмоток, соединенных каждая в звезду, вывод каждой фазной обмотки первой из которых подключен к одноименным электродам вентилей, другие электроды которых подключены к свободным одноименным с ним выводам разноименных фазных обмоток второй группы и свободному разноименному с ним выводу одноименной фазной обмотки третьей группы, причем число витков фазной обмотки второй группы равно 1,8794·w, а число витков фазной обмотки третьей группы - 1,5321·w, где w - число витков фазной обмотки первой группы, трансформатор дополнительно содержит четвертую и пятую группы вторичных фазных обмоток, соединенных каждая в разомкнутый треугольник, общая точка одноименных выводов второй группы фазных обмоток соединена с одноименным с ней крайним выводом фазной обмотки четвертой группы, общая точка одноименных выводов третьей группы фазных обмоток соединена с одноименным с ней крайним выводом фазной обмотки пятой группы, общая точка свободных крайних выводов фазных обмоток четвертой и пятой групп и общая точка одноименных выводов фазных обмоток первой группы образуют выходные выводы, причем фазная обмотка четвертой группы состоит из основной и дополнительной части, число витков фазной обмотки пятой группы и основной части фазной обмотки четвертой группы соответственно равно 0,844·w и 0,2931·w, а дополнительная часть фазной обмотки четвертой группы состоит из пары равных встречно последовательно соединенных частей, число витков каждой из которых равно 0,21756·w.

Технический результат заключается в формировании 9-фазной системы выпрямляемых напряжений с купированием всех видов намагничивания трехфазного трансформатора и равенстве углов коммутации вентилей. Дополнительный технический результат заключается в уменьшении сечения и, тем самым, суммарной мощности обмоток разомкнутых треугольников относительно аналога (А.С. №797023) за счет формирования разветвленной относительно нагрузки системы выпрямляемых напряжений и токов при периодичности выпрямления m=9.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя трехфазного переменного напряжения в 9-пульсное.

Преобразователь содержит вентили 1-9 и выполнен на трехфазном трансформаторе 10, первичная обмотка 11 которого соединена в звезду и подключена к фазным входным выводам A, B, C. Трансформатор 10 содержит пять вторичных групп трехфазных обмоток 12-16, первая из которых 12 с числом витков w1=w соединена в звезду с общей точкой начал. Концы фаз a 1, b1, c1 обмотки 12 подключены соответственно к анодам вентилей 1, 2, 9; 3, 4, 5 и 6, 7, 8. Общие точки катодов вентилей 5, 6; 8, 9 и 2, 3 подключены соответственно к концам фаз a 2, b2, c2 обмотки 13 (вторая группа с числом витков w2), а катоды вентилей 1, 4, 7 - к началам фаз a 3, b3, c3 обмотки 14 (третья группа с числом витков w3). Общая точка начал обмотки 13 соединена с началом фазы a 4 основной части обмотки 16 (четвертая группа с числом витков w4), конец которой соединен с парой равных встречно последовательно соединенных дополнительных частей и той же фазы обмотки 16, т.е. конец (начало) фазы соединен с концом фазы a 4 (началом фазы ). Основные и дополнительные части обмотки 16 соединены в общий разомкнутый треугольник. Общая точка концов обмотки 14 соединена с концом фазы c5 обмотки 15 (пятая группа с числом витков w5), соединенной в разомкнутый треугольник. Конец фазы обмотки 16 и начало фазы a 5 обмотки 15 образуют плюсовой выходной вывод 17 преобразователя, а общая точка начал обмотки 12 - минусовой выходной вывод 18. Число витков фазной обмотки второй группы 13 равно 1,8794·w, число витков фазной обмотки третьей группы 14 равно 1,5321·w, число витков фазной обмотки пятой группы 15 и основной части фазной обмотки четвертой группы 16 соответственно равно 0,844·w и 0,2931·w. Дополнительная часть фазной обмотки четвертой группы 16 состоит из пары равных встречно последовательно соединенных частей, число витков каждой из которых равно 0,21756·w, где w=w1 - число витков фазной обмотки первой группы 12.

Очередность работы вентилей соответствует их нумерации. В случае замыкания тока нагрузки через вентили 1, 4, 7 каждое из трех выпрямляемых напряжений формируется суммированием напряжений двух одноименных фаз обмоток 12 и 14. В случае замыкания тока нагрузки через вентили 2, 3, 5, 6, 8, 9 каждое из шести выпрямляемых напряжений формируется суммированием напряжений двух разноименных фаз обмоток 12 и 13. Поэтому в первом случае число витков обмотки 15 равно трети от суммы чисел витков обмоток 12 и 14, а во втором - число витков основной части обмотки 16 равно трети от разности чисел витков обмоток 13 и 12. Тем самым создаются условия для компенсирующего воздействия обмотки 15 и основной части обмотки 16 на потоки постоянного и переменного намагничивания трансформатора, т.к. при этом обеспечивается равенство нулю суммы ампер-витков первичных фазных обмоток в каждом интервале дискретности, а также среднего значения магнитного потока в каждом стержне магнитопровода.

Поверочный расчет мощности обмоток 15 и 16 показывает, что мощность обмотки 15 пропорциональна 2,5321 3 9 w I d , а мощность основной части обмотки 16 пропорциональна 0,8794 6 9 w I d , где знаменатель подкоренной дроби учитывает число тактов выпрямления, числитель - угол проводимости обмотки, а Id - ток нагрузки.

Сумма мощностей обмотки 15 и основной части обмотки 16 пропорциональна 2,1799·w·Id. Это на ~14% меньше, чем если бы в преобразователе с разомкнутым треугольником с числом витков каждой его фазной обмотки 0,844·w, составляющим треть от числа витков условной вторичной фазной обмотки, отсутствовало формирование разветвленной относительно нагрузки системы выпрямляемых напряжений и токов при условной периодичности m=9. Мощность обмотки этого треугольника была бы пропорциональна 2,5321 9 9 w I d = 2,5321 w I d . При указанном разветвлении на долю основной части обмотки 16 приходится купирование только меньшей части мощности, отдаваемой в нагрузку обмотками 12, 13, т.к. ее большая часть (пропорциональная 6 9 w I d ) не приводит к неуравновешенности магнитной системы трансформатора.

Наличие дополнительной части обмотки 16 предназначено только для компенсации неравенства реактансов и, вследствие встречно последовательного соединения ее равных по числу витков составных частей, на основных соотношениях схемы, относящихся к купированию всех видов намагничивания, не отражается. Дополнительная часть обмотки 16 вносит в работу преобразователя качественно новую функцию по устранению неравенства углов коммутации вентилей.

Обмотка 15 и основная часть обмотки 16, т.е. без ее дополнительной части, с тем же соотношением чисел витков и с таким же подключением между общими точками обмоток 13, 14 могут быть применены для компенсации переменного потока намагничивания в вышеуказанном прототипе, в случае 18-пульсного двухполупериодного режима выпрямления. Для этого, как и в прототипе, концы обмотки 12 подключаются к катодам анодной группы вентилей, а концы обмотки 13 и начала обмотки 14 - к анодам катодной группы вентилей, общие точки разноименных электродов которых образуют другую пару выходных выводов. Это позволяет соединить первичную обмотку трансформатора в звезду, а не в треугольник, но еще больше увеличивает неравенство углов коммутации вентилей без возможности его обнуления дополнительной частью обмотки 16, использование которой в этом случае создает обратный эффект.

Преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с тремя группами вторичных фазных обмоток, соединенных каждая в звезду, вывод каждой фазной обмотки первой из которых подключен к одноименным электродам вентилей, другие электроды которых подключены к свободным одноименным с ним выводам разноименных фазных обмоток второй группы и свободному разноименному с ним выводу одноименной фазной обмотки третьей группы, причем число витков фазной обмотки второй группы равно 1,8794·w, а число витков фазной обмотки третьей группы - 1,5321·w, где w - число витков фазной обмотки первой группы, отличающийся тем, что трансформатор дополнительно содержит четвертую и пятую группы вторичных фазных обмоток, соединенных каждая в разомкнутый треугольник, общая точка одноименных выводов второй группы фазных обмоток соединена с одноименным с ней крайним выводом фазной обмотки четвертой группы, общая точка одноименных выводов третьей группы фазных обмоток соединена с одноименным с ней крайним выводом фазной обмотки пятой группы, общая точка свободных крайних выводов фазных обмоток четвертой и пятой групп и общая точка одноименных выводов фазных обмоток первой группы образуют выходные выводы, причем фазная обмотка четвертой группы состоит из основной и дополнительной частей, число витков фазной обмотки пятой группы и основной части фазной обмотки четвертой группы соответственно равно 0,844·w и 0,2931·w, а дополнительная часть фазной обмотки четвертой группы состоит из пары равных встречно последовательно соединенных частей, число витков каждой из которых равно 0,21756·w.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

Изобретение относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в переменное - инверторам и регуляторам напряжения, и предназначено для использования в автономных системах электропитания и в электроприводах перспективных авиакосмических летательных аппаратах с преимущественно или полностью электрифицированным приводным оборудованием.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования во вторичных источниках электропитания приборов и устройств измерительной техники.

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для питания автономных инверторов, станций катодной защиты, установок микродугового оксидирования и для питания других различных электротехнологических установок.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве простого и экономичного источника постоянного тока низкого напряжения, включаемого к сети переменного тока, и содержит однополупериодные выпрямители и конденсатор фильтра нижних частот, две последовательно включенные однополупериодные цепи из последовательно включенных первого и второго диодов и первого и второго накопительных конденсаторов, заряжаемых от сети переменного тока поочередно от разнополярных полупериодов переменного напряжения, последовательно включенные накопительные конденсаторы подключены к конденсатору фильтра нижних частот через высокочастотную катушку индуктивности и силовой тиристор, управляющий электрод которого подключен через разделительный трансформатор к выходу компаратора, управляющий импульс которого образуется в момент достижения максимального напряжения в последовательно включенных первом и втором накопительных конденсаторах.

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

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве зависимого многозонного инвертора на электроподвижном составе, получающем питание от контактной сети однофазного переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве простого и экономичного источника постоянного тока низкого напряжения, включаемого к сети переменного тока.

Изобретение относится к генерированию сигнала режима ожидания для электрического управляющего устройства, прежде всего, для управляющего устройства стиральной машины.

Изобретение относится к электротехнике, в частности силовой преобразовательной технике, и может быть использовано в качестве выпрямителя, имеющего улучшенную электромагнитную совместимость с нагрузкой и сетью за счет максимального использования потенциальных возможностей двухканального преобразования энергетического потока.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для защиты от электрохимической коррозии подземных металлических сооружений, зарядки аккумуляторов, в установках запуска двигателей самолетов, автомобилей, источниках питания опреснительных установок и других целей.

Изобретение относится к области автоматического управления и предназначено для следящих преобразователей с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для защиты от электрохимической коррозии подземных металлических сооружений, зарядки аккумуляторов, в установках запуска двигателей самолетов, автомобилей, источников питания опреснительных установок и других целей.

Изобретение относится к области автоматического управления и предназначено в основном для тиристорных многофазных выпрямителей. .

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, преобразующей энергию переменного тока в энергию постоянного тока. .

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к зарядным устройствам емкостных накопителей энергии, предназначенных для накачки лазеров и получения мощных электрогидравлических ударов.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для заряда емкостного накопителя в различных устройствах, например, в установках магнитно-импульсной обработки металлов, в генераторах накачки импульсных оптических квантовых генераторов, в машинах конденсаторной электросварки и т.п.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное. Технический результат заключается в увеличении надежности и повышении коэффициента полезного действия. Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит первичную обмотку первого трансформатора, начало которой соединено с анодом первого диода, катод которого соединен с анодом второго диода, катод которого соединен со стоком первого МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр1, исток которого соединен со вторым входом преобразователя. Начало первичной обмотки второго трансформатора соединено с анодом третьего диода, катодом соединенного с анодом четвертого диода, катодом соединенного со стоком второго МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр2, а исток соединен с первым входом преобразователя. Входной конденсатор подключен параллельно входам преобразователя. Первый вывод накопительного конденсатора подключен между катодом первого диода и анодом второго диода, второй вывод накопительного конденсатора подключен между катодом третьего диода и анодом четвертого диода. Начало вторичной обмотки первого трансформатора подключено к положительному выходу преобразователя, а конец подключен к отрицательному выходу преобразователя. Первый вывод выходного конденсатора подключен к положительному выходу преобразователя, второй вывод выходного конденсатора - к отрицательному выходу преобразователя. 3 ил.
Наверх