Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

О П И С А Н И Е 888300

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски к

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зая.лено 12. 03. 7Э (21) 2735645/24-07 (5I )М. Кл. с присоединением заявки М(23) Приоритет

Н 02 М 7/Об

3Ъеудерстмииый комитет

СССР ао делам изаоретеиий и открытий

Опубликовано 07.12.81 Бюллетень М 45 (53) УДК 621 314..5(088.8) Дата опубликования описания 07.12,81

Щ . р (72) Автор изобретения

8. Н.. Филатов (71) Заявитель (54) ПРЕОБРА308АТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

8 ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может найти применение в качестве преобразователя трехфазного переменного напряжения в постоянное для питания нескольких, например трех, нагрузок (многодвигательный привод постоянного тока, гальваника, электролиэ, заряд и формовка аккумуляторов, многопостовая сварка, многоэлектродная обработка металлов и т. д.).

Известны преобразователи трех-фазного переменного напряжения в постоянное, выполненные на основе трехфазного трехобмоточного трансформатора и вентильного блока. Первичная обмотка их може1 быть соединена в звезду или в треугольник, Две вторичные обмотки соединены в звезду и подключены к выходным зажимам преобразователя через вентили Х.

Недостатком таких преобразователей является однотактный режим работы вторичных обмоток трансформатора.

Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, содержащие трехфазный трансформатор с дву, мя вторичными обмотками, причем каждая .Фаза одной вторичной обмотки трансформатора подключена к обьединенным анодам (катодам) двух вентилей, через которые она соединена с разноименными фазами второй вторичной обмотки j2).

Недостатком такого преобразователя является большая установленная мощность оборудования за счет большой

15. типовой мощности трансформатора и ма" лой токовой загрузки вентилей.

Целью изобретения является снижение установленной мощности оборуго дования для случая. питания более двух нагрузок.

Цель достигается тем, что вторичные обмотки трансформатора сое динены в треугольник, а их фазные

3 88830 концы образуют три пары выходных выродов. На фиг, приведена принципиаль" ная схема преобразователя; на фиг.2 (а,б,в,,г,д,е,ж,з) - диаграммы его работы; на фиг. 3 - один из вариантов преобразователя.

Преобразователь содержит трансформатоо 1 с обмотками 2-4, вентили 510 и Работают на нагрузку 11-13.

Концы первичной обмотки 2 трехФазного трансформатора 1, соединенной в звезду, образуют входные зажимы преобразователя. Фазные концы его вторичных обмоток 3,4 подключены к выходным зажимам преобразователя с нагрузками 11, 12; 13. и к сдвоенным анодам и катодам вентильных пар, соответственно, 5,6;7,8, 9,10 и 8,9;

10,5; 6,7, объединенных между собой в шестиугольник. Начало вторичных обмоток 3,4 подключены к смежным по фазе вентильным концам этих же обмоток (фиг. 1).

При подаче входного напряжения на вторичных обмотках трансформатора формируются две идентичные системы трехфазного напряжения 0 (фиг.2а).

Вследствие этого между Фазными концами вторичных обмоток при включенных или отсутствующих вентилях 5-10 прикладывается нулевое напряжение.

При наличии вентилей 5-10 преобразователь можно рассматривать как три совмещенных .четырехпульсных пре1 35 обраэователя, работающих яа автоном- ные нагрузки.

Например, к нагрузке 11, подключенной между концами фаз А подключаются в параллель через вентили 5,6 и

8,9 фазы А, С и АЭ, СЭ, а также шунтирующие их и последовательно между собой соединенные фазы В4. и С4, А4 и В » В Э и СЭ» А Э и 8> (поскольку вторичные обмотки 3,4 соединены

45 в треугольник).

Следовательно, на первом выходе преобразователя с нагрузкой 11 ф р

;мируется выпрямленное четырехпульс-, ное напряжение 0д= 1,32 0 .(фиг.2б).

25

На фиг. 2э приведена форма тока в первичной обмотке трансформатора l (для фазы А ), и йоложительные» и отрицательные импульсы которой име»

*ют также трехступенчатую форму с улучшенным гармоническим составом.

3а счет обеспечения двухтактного. режима работы вторичных обмоток трансформатора со значительно улучшенным гармоническим составом про.текающего через них знакопеременного тока многоступенчатой формы расК нагрузке 12 (между концами фаз В) подключены в параллель через вентили 7,8 и 10, фазы В,», А и Вэ, А, а также шунтирующие их последова"" тельно между собой соединенные Фазы

А4и С4» В и С4» СЭи АЭ» В и С .

На нагрузке 12 формируется аналогичное четырехпульсное напряжение (ca

Д сдвигом по фазе на 1200 глубоких пульсаций (фиг. 2в), Соответственно, к нагрузке 13 подключены в параллель через вентили

9» 10 и 6,7 фазы С4», Сэ и ВЭ и шунтирующие их фазы А и В, С и А, А Э и ВЭ СЭ и АЭ и Ф рмируется аналогичное четырехпульсное выпрямленное напряжение (фиг. 2г).

При независимом рассомтрении выделенных структур преобразователя каждый из вентилей 5-10 в рамках соответствующей структуры работает на 90 эл. град. (Фиг. 2а, б, в

О!,! „Э « ток идеально сглажен). Однако в реальном преобразователе проис-, ходит наложение работы каждой из выделенных структур, вследствие чего в каждый момент времени работает, одновременно по два вентиля, причем каждый из вентилей пропускает ток двухступенчатой Формы ь5.- 218- Ив течение 120 эл. град. (Фиг. 2д).

В обмотках трансформатора форма протекающего через них тока имеет отличную форму за счет перераспределения суммарного тока каждого иэ вентилей 5-10 по основной работающей в даннный момент времени обмот1 ки, например А4 для вентиля 5 и шунтирующих ее последовательно между собой соединенных обмоток 94, С4.

Причем по рабочей обмотке протекает

2/3 тока вентиля, а по шунтирующим ее в данный момент времени обмоткам.1/3 тока вентиля.

Суммарный результирующий ток каждой фазы представляет собой знакопеременную трехступенчатую фигуру (фиг. 2е, ж для фаз А и АЭ). Т.е. вторичные обмотки работают в двухтактном режиме с улучшенным гармоническим составом протекающего через них тока эа счет трехступенчатой фор" мы протекающих через них положительных и отрицательных импульсов тока.

8883 четная-типовая мощность трансформа- тора снижается с 1,26 Pd po 1,041,05 Pd, т.е. на 204. Улучшается значительно и коэффициент мощности преобразователя даже по сравнению

3 с классическими схемами трехфазных мостовых преобразователей, в которых потребляемый ток имеет двухступенчатую форму (коэффициент мощности определяется как произведение коэффи- t1 циента формы тока на коэффициент фазового сдвига).

:3a счет увеличения длительности . токопроводящего. состояния вентилей с 60 до. l20 эл. град. и улучшения 15 гармонического состава тока повышается коэффициент использования вентилей по току на 20-303.

Благодаря автономному подключению к преобразователю каждой из трех 3ф нагрузок существенно облегчаются условия обеспечения им идентичного " режима работы, например, при трехдвигательном приводе постоянного тока, а также появляется возможность неза- И висимого регулирования выходных параметров для каждой их трех нагрузок без использования дополнительных регуляторов за счет использования фазового-независимого регулирования 30 вентилей-тиристоров самого преобразователя.

При необходимости согласования напряжения питающей .сети со входом преобразователя первичная обмотка трансформатора может быть соединена в треугольник.

При необходимости согласования увеличения выходного напряжения преобразователя начало вторичных обмоток его трансформатора могут быть объединены в нулевые точки, т.е. преобразованы из треугольников в звез-. ды °

При необходимости применения последовательного (по напряжению) соединения вентилей вентильный блок может быть выполнен в виде шестилучевой. звезды с подключением свободных трех анодов вентилей к концам одной вторичной обмотки трансформатора, а трех свободных катодов - к концам другой вторичной обмотки трансфор00 Ь матора (см. Фиг. 3). 3а счет параллельно-последовательного соединения вентилей (три в параллель и два последовательно) в два раза увеличивается среднее значение тока через ( каждый вентиль при неизменной в

120 эл. град. длительности его токопроводящего состояния и примерно в, два раза снижается рабочее напряжение каждого иэ вентилей.

Схема с сждинением вторичных обмоток в треугольник, а вентилейв шестиугольник предпочтительнее для пониженных напряжений и больших токов, поскольку обеспечиваег условия параллельной работы всех фаз вторич. ных обмоток и вентилей (фиг, 1).

Схема с соединением .вторичных обмоток в трехфазные звезды,а вентилейв шестилучевую звезду предпочтительнее для повышенных выходных напряжений за счет последовательно-параллельной работы по току и фаз вторичных обмоток и вентилей (фиг. 3). Возможны и другие модификации схемы преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, причем каждая фаза одной вторичной обмотки трансформато ра подключена к объединенным анодам (катодам) двух вентилей, через кото" рые она соединена с разноименными фазами второй вторичной обмотки, отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощности оборудования для случая питания более двух нагрузок, вторичные обмотки трансформатора соединены в треугольник, а их фаэные концы образу" ют три пары выходных выводов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Справочник по преобразовательной технике. Под ред. И. И. Чиненко, Киев, "Техника", 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

У 265254, кл. H 02 И 7/12, 1966.

888300

Фиг. З

Заказ 10739/18 Тираж 733

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал .ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Ю, Мерзляков

Редактор Т. Кузнецова Техред Ж.Кастелевич Корректор У. Пономаренко