Вентильный трехфазный преобразователь

 

ОПИСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п 736350 (6() Дополнительное к ввт. саид-ву— (22) Заявлено 06.1277 (21) 2550586/24-07 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет—

Опубликовано 250580. 8 »eT«

Дата опубликования описания 30. 05. 80 „г

H 02 P 13/16

Н 02 М 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316. .727(088.8) (72) Автор изобретения

A. И. Пономаренко (73) Заявитель

Ставропольский политехнический институт (54) ВЕНТИЛЪНЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, 30

Изобретение относится к злектротех нике, а именно к преобразовательной технике и может быть использовано для получения сигнала пропорционального току нагрузки преобразователя.

Известен трехфазный преобразователь, содержащий датчик тока, состоящий из шунтов и трансформаторов напряжения, число которых равно числу вентильных плеч преобразователя и многофазный выпрямитель (1).

Недостатком является относительно большая сложность. Кроме того, выходной сигнал датчика тока при использо- t5 вании ниэкоомных шунтов имеет малую величину, что требует применения дополнительного усилителя. Увеличение сопротивления шунтов приводит к увеличению потерь мощности. 20

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является трехфазный вентильный преобразователь с тремя ветвями, содержащий датчик тока, вклюх5 чающий трансформатор переменного тока, первичная обмотка которого подключена к одной ветви преобразователя, а вторичная через выпрямитель — к выходной цепи (2), 30

Недостатки преобразователя — сложность и повышенные габариты датчика тока из-за вынужденного подмагничивания сердечника.

Цель изобретения — упрощение и сникение габаритов датчика тока.

Цель достигается тем, что в венгильном трехфаэном преобразователе с гремя ветвями,,содержащем датчик тока, включающий трансформатор переменного тока, первичная обмотка которо- го подключена к одной ветви преобразователя, а вторичная через выпрямительк выходной цепи, укаэанный трансформатор тока снабжен дополнительной первичной обмоткой, которая подключена к двум другим ветвям преобразователя и встречно с первичной обмоткой.

Кроме того, в преобразователе вы прямитель датчика тока выполнен по двухплечевой схеме с дополнительным резистором в средней точке и в одном плече, причем число витков первичных обмоток W< и Н„, число витков вторичных обмоток Wg и W трансформатора тока, сопротивление средней точки йд

736350

Датчик тока работает следующим об— разом.

При включении тиристора 8 по герннчной обмотке 1 проходит ток, который трансформируется Во вторичную обмотку 3 (н обмотке 4 т >e: отсутствует, так как заперт диод б). Величина тока н обмотке 3, если пренебречь намагничивающей силой, определяется на основании закона полного тока соотношением витков W и W> обмоток 1 и 3, 1 (1) 2 где 3 и 3 — токи первичной и нторичМ.) ной обмоток. При включении тиристора

9 ток нагрузки преобразователя ««роходит по первичной обмотке 2. Аналогично соотношению (1) имеем / и, (2) и плеча R, количество ветвей преodразователя и и п, подключенных к об))откам И-) и И связаны соотношением

К / Ra 4la

К =и й, а где К .= — К = — — коэффициенты

vt » ° w» 4)а и трансформации.

В данном преобразователе выпрямитель датчика гока выполнен по мостовой схеме с дополнительным резистором

R в одном плече, причем число виткон

W„ и W< трансформатора тока, сопротивf ления плеч В< и R выпрямителя и количество ветвей преобразователя и и

n, подключенных к обмоткам W< и W связаны соотношением

К „n Яд

/ к и т(„

% / 4)» где К вЂ” -- - К =- — коэффициенты

V/g —, Фа трансформации; R< = й„ + и

Яа фиг. 1 изображен. вейтильный трехфазный преобразователь с датчиком тока; на Фиг. 2. — нентильный трехфазный преобразователь с двуплечевым выпрямителем датчика тока с дополнительHbM резистОРОм Rg в ОднОМ плеч( выпрямителя; на фиг. 3 — нентильный трехфазный преобразователь с мостовым выпрямителем датчика тока и дополнительным резистором Rg в одном плече моста.

Датчик тока содержит первичные обмотки 1/ ?, вторичную обмотку состоящую из ча-тей 3, 4, выпрямитель

5/ б и нагрузочную цепь 7. Все обмотки датчика выполнены на одном общем сердечнике. Первичная обмотка 1 г)одключена к нентильной ветви из тиристора 8, причем начало обмотки подключено к тиристору, а первичная обмотка 2 — к двум ветвям Н3 тиристоров

9„ 10 (конец обмотки подключен. к тиристорам) .где W< и W Z — число витков обмоток

2 и 4;

I и д — токи н этих обмотках.

При включении тиристора 10 ток нагрузки преобразователя также проходит по обмотке 2, при этом также справедливо соотношение (2).

ТОЙ д определяется параметрами нагрузки преобразователя и в обоих первичных обмотках имеет одинаковые мгновенные значения, однако длительность прохождения тока н обмотке 2 в два ра а больше длительности тока в обмотке 1 из-за подключения к ней двух ветвей из тиристоров 9 и 10.

Если коэффициенты трансформации

15 К и К между обмотками 1, 3 и 2, 4 ныбрать равны)и, то величина и форма тока в нагрузочной цепи 7 датчика тока пропорциональна току нагрузки силового выпрямителя. Однако при этом

2() необходимо выполнить также условия равенства величины изменения индукции в положительный и отрицательный полупериоды, т. е. равенство нулю суммарного магнитного потока за период.

Связь между напряжением (точнее нольтсекундной площадью), нитками,изменением индукции н сердечнике и его сечением отражает закон электромагнитной индукции в интегральной форме

Q = ) () dt = aBWS, где Q — вольтсекундная площадь;

Л B — изменение индукции;

S — сечение сердечника;

W — число нитков.

Для обмоток 3, 4 (Фиг. 1) запишем соответственно

И 2Q

/) B (3) и лБ = — —,— . (4) )2 5 М, 5

Коэффициент 2 н числителе соотношения (4) отражает подключение двух тиристорон к обмотке 2 (днойную нольтсекундную площадь) . Из соотношений (3) и (4) следует, что для обеспечения равенства аВ = ь В необходимо

/ ) иметь W z —— 2W, то тогда W = 2Х та к как К=.К (5) по условию.

Итак, при выполнении условий 3, 4 и 5 предлагаемый датчик тока дает сигнал на ныходе пропорциональный среднему значению тока нагрузки силового выпрямителя, и одинаковый с ним по

Форме.

В общем случае, когда коэффициен55 ты трансформации не равны между собой, то учитывая, что

Оп0R1/Я=ад p y

/ где и и и — число вентилей, подключенных к обмоткам 1 и 2)

В„и R / — сопроти нлени я плеч выпрямителя соответственно для обмоток 3 и 4 (фиг. 2), 736 350 получим иэ условия дВ = дВ (1), (2) (3) и (4) зависимость —,= — - Г. н «к Фг

K n R W (б)

Иэ соотношения (б) могут быть синтезированы различные варианты схем датчика тока (фиг. 2, 3) . Так, если

И2 = И и K=K, то схема датчика тока имеет вид, показанный на фиг. 2, причем или

Н вЂ” 2 имеем . - Р

1 и и при и

Формула изобретения

1. Вентильный трехфазный преобра.— зователь с тремя ветвями, содержащий датчик тока, включающий трансформатор переменного тока, первичная обмотка которого подключена к одной ветви преобразователя, а вторичная через выпрямитель — к выходной цепи, о т

Соотношение (7) при КК также справедливо и для схемы фиг. 3.

В связи с тем, что перемагничивание сердечника в трансформаторе тока осуществляется двухполярными импульса. ми, в предлагаемом датчике значительно повышен коэффициент использования магнитопровода по индукции. За счет этого снижены габариты, масса и стоимо=ть трансформатора тока. Так, как в предлагаемом датчике тока число трансформаторов доведено до минимума (использован всего один трансформатор тока), то очевидно снижение габаритов, массы и стоимости датчика в целом. Кроме того, в предлагаемом датчике обеспечивается более высокая чувствительность и точность, особенно при использовании высококачественных пермалоевых сердечников с прямоугольной петлей гистерезиса. л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и снижения габаритов, указанный трансформатор тока снабжен дополнительной первичной обмоткой, которая подключена к двум другим ветвям преобразователя и встречно с первичной обмоткой.

2. Преобразователь по и. 1, о т .л и ч а ю шийся тем, что выпрямитель датчика тока выполнен по двухплечевой схеме с дополнительным резистором в средней точке и в одном плече, причем число. витков первичных ( обмоток Wq u Wg p чис о Витков Вторичных обмоток W и N< трансформатора тока, сопротивления средней точf ки R и плеча R количество ветвей преобразователя и и п, подключенных (I

k обмоткам N„ и N связаны соотношением:

К и г @г

К и Я ч где: К = †1-; К =, коэффициенты трансформацйи.

3. Преобразователь по л и ч а ю шийся тем, что выпрямитель датчика тока выполнен по мостовой схеме с дополнительным резистором Rg в одном плече, причем число витков N и N трансформатора тока, t сопротивления плеч R2 и R выпрями< теля и количество ветвей йреобразователя и и и подключенных к обмоткам

И„ и Wq связаны соотношением

35 К ll Р2

К, -и %2 где К .= — -; К = — - коэффициенты W 4l

М/ t 4 g трансформации; R< — — Rg + R<

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 509958, кл. Н 02 М 1/00, 1974, ?. Патент США Р 3803477, кл. Н 02 М 7/00, 1974, 7 36 350

СсставнтелЪ Е. Жданов

Редактор И. Ликович Техред N.Петко Корректор Г. Решетник

Заказ 2284/11

Тираж. 783

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4