Высоковольтный полупроводниковый преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

269312

Союз Советсних

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 07.VI.1968 (№ 1246802/24-7) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Кл. 21g, 11/02

МПК Н 01l 1/06

Н Oll 1/12

Н Oll 1/16

УДЫ 621 314.632(088.8) Комитет по делам изобретений н открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 17.IV.1970. Бюллетень _#_o 15

Дата опубликования описания 23.1Х.1970

-KBTOPbl изобретения А. К. Кантаровский, М. Л. Когель, Ю. Е. Ланэ и А. Н. Семочкин т

Заявитель

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к технике построения мощных малогабаритных высоковольтных выпрямителей, используемых в аппаратуре, где предъявляются гребо ванин малых пульсаций и высокой надежности при минимальных весах и габаритах.

Известно, что мощные 3-фазные выпрямители, выполненные, например, по схеме Ларио,нова, обеспечивают лучшие габаритно-весовые характеристики по сравнению с однофазными, особенно при использовании полупроводнико.вых диодов в качестве вентилей. Известны также способы дальнейшего улучшения характеристик, состоящие в применении более сложных схем выпрямления, например, 12фазного и т. д.

В частности, 12-фазное .выпрямление обеспечивается последовательным включением двух 3-фазных мостов, вторичные обмотки трансформатора которых соединены соответственно в звезду и в треугольник.

Помимо уменьшения пульсаций, применение таких схем сии>кает искажение формы питающих напряжений в сети. Увеличение фазности приводит также к увеличению числа последовательно соединяемых выпрямителей, что является дополнительным преимуществом, гак как увеличение кратности выпрямлений является весьма желательным в смысле лучшего использования свойств изоляции.

Однако практическая реализация сложных схем с увеличенной фазностью и кратностью выпрямления обычными мегодамп, при которых трансформатор и вентильные группы представляют собой законченные отдельные конструктивные элементы, крайне затруднена изза наличия большого количества высоковольтных монтажных проводов, понижающих надежность выпрямителя и занимающих значи10 тельный объем.

Этот недостаток является особенно существенным для аппаратуры, работающей в условиях пониженного атмосферного давления, больших вибраций и жестких габаритных ограниченпй и зачастую сводит на нет преимущества, даваемые увеличением фазности и кратности выпрямления.

Например, у 12-фазного выпрямителя с четырьмя мостами число высоковольтных кабе20 лей достигает 24.

Цель предлагаемого изобретения состоит в создании простого малогабаритного, надежного, многофазного выпрямителя с высокой кратностью выпрямления.

25 Поставленная цель достигается размещением венти lbHblx полупроводниковых диодов радиально между вторичными обмотками трансформатора, а также оптимальным выбором числа мостов. Это обеспечивает практиче30 скос отсутствие высоковольтного монтажа, вы269312 сокую механическую и электрическую прочность при минимальных весах и габаритах, вследствие чего появляется возможность легко реализовать а аппаратуре многофазный выпрямитель.

На фиг. 1 приведена схема указанного выпрямителя; на фиг. 2 — выпрямитель, продольный разрез; на фиг. 3 — то же, вид сверху.

Вентильные полупроводниковые диоды 1 размещены радиально между соседними фазами трансформатора так, что образуют совместно с соответствующими группами вторич.ных обмоток 2 четыре эквипотенц иальные секции 8, 4 и 5 и б. Общие точки схемы,,принадлежащие всем трем фазам, соединяются в центре выпрямителя контактным стер>кием 7, остальная коммутация производится по периферии выпрямителя.

Тепловой режим обеспечивается охлаждающей жидкостью (вода, антифриз и т. п.), которая циркулирует по .первичным обмоткам 8, выполненным в виде трубок, охватывающих сердечники 9. Выпрямленное напряжение снимается через высоковольтный вывод 10.

При подаче напряжения на первичные обмотки 8 в каждой из последовательно включенных секций 3, 4, 5 и б получается выпрямленное напряжение соответственно 8, 16, 24 и

32 кв (относительно «земли»).

Число мостов выбрано таким образом, чтобы обеспечить разумные запасы по обратному напряжению на один диод, что .позволяет отказаться от шунтирования .полупроводниковых диодов выравнивающими емкостями или сопротивлениями. В то же время такое решение позволяет соответственно снизить переменные напряжения, чем облегчаются условия работы изоляции. Таким образом, при оптимальном выборе числа выпрямительных мостов уменьшается количество элементов, упрощается технология изготовления, повышается надежность, снижается вес изоляции. Кроме того, имеется возмо>кность использовать частичное напряжение для питания вспомогательных цепей аппаратуры (нg UHOM /2 UHDM>

«/4 U„,„). Соединение двух групп вторичных обмоток в звезду и двух групп — в треугольник позволяет значительно снизить пульсации выпрямленного напряжения и тем самым существенно облегчить С-фильтр.

В результате применения предлагаемого выпрямителя реализуется многофазная схема выпрямления; благодаря чему существен1> но облегчается фильтровая часть выпрямителя; реализуется увеличенное число выпрямительных мостов — улучшается использование свойств изоляции, а также отпадает необходимость в применении выравнивающих элемен20 тов; объединяются геометрически эквипотенциальные поверхности — резко сокращается высоковольтный монтаж и снижаются требования к изоляции; образуется единв«й вентильно-трансформаторный элемент — обеспечивается высокая механическая и электрическая прочность; обеспечивается жидкостное охлаждение — дополнительно снижается ве. первичных обмоток трансформатора.

Предмет изобретения

Высоковольтный полупроводниковый преобразователь, содержащий трехфазный трансформатор и полупроводниковые вентили, отлиЗ5 чпю«чийся тем, что, с целью повышения наде>кности и упрощения мопта>ка, указанные полупроводниковые вентили размещены радиально между секциями вторичных обмоток трансформатора, образуя с этими секциями

40 ряд эквипотенциальных поверхностей.

269312

Ф.:г З

Составитель H. Нестеренко

Техред Л. В. Куклина Корректор Н. А. Мигрохииа

Редактор Н. Белявская

Заказ 2870719 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2