Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

О П И C А-Н И Е 1п1 526992

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.04.74 (21) 2018240/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) М Кл. Н 02М 7/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.632 (088.8) Опубликовано 30.08.76. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 02.12.76 (72) Авторы изобретения

А. Г. Аслан-заде (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться для выпря мления трехфазного переменного напряжения с малым уровнем пульсаций при регулировании.

Известен трехфазный преобразователь, содержащий трансформатор с несколькими группами соединенных в звезду вторичных обмоток, вывод каждой фазы которых подключен к соответствующему вентилю.

Предлагаемый преобразователь отличается от известного тем, что в нем каждый вывод первой группы вторичных обмоток подключеч к соответствующему выводу второй группы обмоток через управляемый вентиль, причем приведенное число витков первой, второй и третьей групп обмоток, соответственно равно

S, S и 1 — S, где 0(5(1, а значение S выбирается в зависимости от регулируемого параметра.

Эти отличия позволяют уменьшить уровень пульсаций и упростить преобразователь.

На фиг. 1 приведен один из возможных при

12-пульсном выпрямлении вариантов принципиальной схемы предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — векторная диаграмма вторичных напряжений трансформатора при

S= —; на фиг. 3 — временная диаграмма

1 выпрямленного напряжения при S= — и раз3 личных углах отпирания тиристоров, 5 Предлагаемый преобразователь выполнен на одном трехфазном трансформаторе (первичная обмотка на фиг. 1 не указана), содержащем первую, вторую и третью группы вторичных обмоток соответственно 1, 2; 3, 4 и

10 5, 6, образующие каждая 6-лучевую звезду.

Начала обмотки 1 и концы обмотки 2 соответственно через вентили 7 — 12 подключены к минусовому зажиму нагрузки 13, плюсовой зажим которой через вентили 14 — 19 соответст15 венно подключен к концам обмотки 3 и началам обмотки 4. Начала обмотки 4 через вентили 20, 21, 22 подключены к концам обмотки 6, а концы обмотки 3 через вентили 23, 24, 25 — к началам обмотки 5. Начала с,, Оь ai

20 обмотки 5 через тиристоры 26, 27, 28 соответственно подключены к концам сз, b, а» обмотки 2, а концы аз 02. с2 обмотки 6 через тиристоры 29, 30, 31 — к началам аь b>, c> обмотки 1. Начала аь Ьь с> обмотки 1 через ти25 ристоры 32 — 37 подключены соответственно к началам сь b, аь с1, b, а1 обмотки 5. Выводы обмоток 5 и 6 через вентили 38 — 43 подключены к плюсовому зажиму нагрузки 13. Между электродами вентилей 14 — 19 и 38 — 43 пре30 дусмотрены зажимы для подключения контакта 44, 526992

15

25 где

Зо

35 — Ua, — Ua, +Ub,—

Для получения симметричного 12-пульсного

Выпря мления соотноп!ение чисел витков встречно включенных вторичных обмоток 1 и

2; 5 и 6, 3 и 4 дол к!!о быть соответствснно равно 1 и Р3 — 1.

При 0(5(1 12-пульсное выпрямление на нагрузке 13 формируется равными по величине и сдвинутыми относительно друг друга по фазе на 30 эл. град. выпрямляемыми напряжениями:

Оа,а = Ua, — Ua ; Ойф =Ud, — ИК;

Ос, с = Ос, — Uc; Ufsf =О(, — О ;

Ub,b = Ub, — Ub, Ue,е = Ue, — Ue ;

Ua,а = Ua, — Ua; Ud,à:= Ud, — Ud; йс,с = Uc, — Uc; йЦ = О, — гт;

ОЬЬ = Ub s — Ub; U е,е = U e, — Ue, Ua = — Ua, — Ua, — Ua,— Ua,;

Ud = Uc, — Ua, — Ua, + Uc,;

Uc — Uc +Uc +Ис4+Ус, О/ — Uc Ub УЬ3+ Uc„Ub = Ubя — Ub, — Ub, — Ub„ Ue = Ua„, — Ub,— — Ub,+Ua„Ua= Ua, +Ua, +

+ Ua, + Ua,; Ud = Ua, — Uc, — Uc, + Ua„.

Uc = — Uc — Uc, — Uc — Uc;

О = Ubl — Ос, — Ucs +ОЬ,;

Ub = Ub, +Ub, +Ub, +Ub,; Ue = Ub,— — двенадцать результирующих фазных напряжений 04„которые вследствие выбранного соотношения между числами витков обмоток 3, 4 и 5, б образуют симметричную 12-фазную систему вторичных напряжений (см. фиг. 1 и 2);

Ua, = Ua, + Ua,; Ud, = Ua, — Ос,;

U c, — Uc, — Uc,; Uf, = Ub, — Uc„

Ub,=Ub, +Ub„ Ue, =Ub, — Ua,;

U а, = — Ua, — Ua„Ud, = Uc, — Ua„

Uc Uc + Uc Uf Uc — Ub

U b, = — Ub, Ub„ U e, = Оа, — Ub,— — двенадцать результирующих фазных напряжений Уф„которые вследствие выбранного . оотношения между числами витков обмоток

1, 2, 3, 4 также образуют симметричную 1240

Я фа;!ную систему вторичных напряжений, причем УФ, =S С/Ф

В аждый данны!! Момент времени ток HBгрузки протекает через один тиристор и три вентиля, работающих в следующей последовательности:

1) 29 -23 — 17 — 10; 2) 32 — 23 — 14 — 7; 3) 26—

20--14 — 7; 4) 35 — 24 — 14 — 7; 5) 30 — 24 — 18—

11; 6) 34 — 24 — 16 — 9; 7) 28 — 22 — 16 — 9;

8) 37 — -25 — 16 — -9; 9) 32 — 25 — 19 — 12; 10) 36—

25 — 15- -8; 11) 27 — 21 — 15 — 8; 12) 33 — 23—

15 — 8.

Среднее значение тока через каждый тири-! о стор и вентили 10 — 12, 17 — 22 равно, а

12 о через вентили 7 — 9, 14 — 16 и 23 — 25—

4 где fo — — среднее значение тока нагрузки.

В диодном режиме работы тиристоров при отпирании тиристора 33 и вентилей 23, 15, 8 от прикладываемого к ним выпрямляемог< напряжения

Ue,е = Ue, — Ue = Ua, — Ub, + Ua, +

Ua — Ub ЬЪ, ток па! рузкц протекает по цепи: фаза а! обмотки 1, тиристор 33, фазы b! и а! обмотки 5, вентиль 23, фазы а и Ь, обмотки 3, вентиль

15, нагрузка 13, вентиль 8, фаза Ь! обмотки 1.

Через 30 эл. град., когда мгновенное значение выпрямляемого напряжения

Оа,.а = Uas — Ua = Ua, + Ua, + Ua, + Ua, +

+Ua,+Ua, превышает мгновенное значение выпрямляеf мого напряжения Ue,å, тиристор 33 и вентили 15, 8 запираются и ток нагрузки протекает по цепи: фаза а! обмотки 1, тиристор 29, фаза а обмотки б, фаза а! обмотки 5, вентиль

23, фаза а, обмотки 3, фаза а4 обмотки 4, вентиль 17, нагрузка 13, вентиль 10, фаза а2 обмотки 2. Лналогично можно проследить цепь тока нагрузки и через остальные тиристоры и вентили.

Для получения фазоступенчатого регулирования выпрямленного напряжения, т. е. регулирования с малым уровнем пульсаций, достаточно запускать тиристоры одиночными управляющими импульсами с частотой питающей сети. При этом диапазон изменения угла отпирания тиристоров а=180 эл. град.

По мерс увеличения а к тиристору 33 последовательно прикладываются убывающие по величине и отстающие друг от друга по фазе вы:.рямляемые напряжения семи ступеней, соответственно

Ue,e, Ue,à, Ue,d, Ue,ñ, Ue,f, Ue,b, Ue,å (см. фиг. 2). В силу симметрии схемы аналогично со сдвигом 30 эл, град. работают и остальные тиристоры (см. фиг. 3), 526992

Если выбрать S= — и при а=180 эл. град.

1 з отключить от нагрузки обмотки 3, 4 с одновременным переключением тиристоров 26 — 37 в режим работы при а=0 эл. град., то ни ве- 5 личина, ни форма выпрямленного напряжения е изменятся, а повторное изменение а от 0 до 180 эл. град. позволит получить вторую зону 12-пульсного фазоступенчатого регулирования выпрямленного напряжения от 0,5 U< 10 до нуля, где У, — среднее значение выпрямленного напряжения.

Отключение от нагрузки обмоток 3, 4 может быть осуществлено с помощью размыкания контакта как в силовой цепи (контакт 15

44), так и в цепи управляющих электродов тиристоров, работающих в диодном режиме вместо вентилей 20 — 25 или 14 — 19, причем последнее безусловно предпочтительнсс.

Характер работы преобразователя прп 20

0(S(1 во второй зоне регулирования выпрямленного напряжения аналогичен характеру его работы в первой зоне при S = I, т. е. когда из-за отсутствия обмоток 3. 4 отпадает необходимость в вентилях !4 — 25 или 20 — 25 25 и 38 — 43.

В случае, когда S=l, по мере увеличения а к тиристору 33 последовательно прикладываются убывающие по величине и отстающие друг от друга по фазе выпрямляемые напря- 30 жения шести ступеней, соответственно

Ue å, Ue а, Ue dÃ, Ue с, Ue f, Ue b .

Аналогично со сдвигом 30 эл. град. работают и остальные тиристоры. Таким образом, об- З5 щее количество ступеней при двузонном рсгулировапии равно 12.

Следует отметить, что 12-пульснос выпрямление на нагрузке 13 в данном варианте при

S=0 формируется линейными напряжениями 40 обмотки 3 и суммой напряжений одноименных фаз обмоток 3, 4.

В частном случае приведенная на фиг. l схема при 0(S(1 может быть использована для получения 6-пульсного 6-ступенчатого дгу- 45 зонного регулирования выпрямленного папря>кения (тиристоры 32 — 37, вентили 7 — 9, 1-1-16, 23 — 25, 38, 39, 43; обмотки 1, 2, 5, 6), Прп

0(S (1 и однозонном регул иров анин от

Ь,>„,-„,с до У,>„„,, вентили 38 — 43, также как и дополнительный контакт, не нужны.

В общем случае в первой зоне регулирования величина выпрямлясмого напряжения k-й ступени U.-,1,- определяется по формуле

U,, =- U4, 1,is +2scos () + 1, а регулировочпая характеристика преобразователя

m) 2. U. -.. 1+ sños.

Uo.= " sln —m 1+s

1+ scosa — о

1+s

7 где k = 1, 2, 3,..., --- (целое число);

m — периодичность выпрямления, определяемая как числом лучей вторичных звезд, так и соотношением между величинами напряжений этих лучей.

Общее колпчесгво ступеней при однозонном

111 регулировании и 0(5(1 равно — +1, а при

nr

S=l ——

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор с несколькимп группами соединенных в звезду вторичных обмоток, вывод каждой фазы которых подкгпочен к соответствующему вентилю, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня пульсаций и упрощения, каждый вывод первой группы вторичных обмоток подключен к соответствующему выводу

B.орой группы обмоток через управляемый вентиль, причем прпгсдснное число витков первой, второй и третьей групп обмоток соответственно равно S, S и 1 — S, где 0(5(1, а значение S выбирается в зависимости от регулируемого параметра.

А

3о!/

go а =f65 с - /72 5

ВИ

/2D

Составитель Л. Устинкина

Редактор Е. Караулова Техред 3. Тараненко Корректор Л. Денискина

Заказ 2366/6 Изд. № 1745 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного к.>читета Совета Министров ССС! по делам изобретений и открытий

113035, Москва, /К-З5, Раушскзя нао., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2