Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>920995

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву, (22) Заявлено 070180 (21) 2865844/24-07

)У ) М Кл 3

Н 02 М 7/08 с присоединением заявки No

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.82 Бюллетень Мо 14

) 33) УДК 621. 314. 6 (088. 8), Дата опубликования описания 15 ° 04. 82 (72) Автор изобретения ) 1

В,Н.Филатов (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти применение в низковольтных и сильноточных вторичных источниках постоянного тока.

Применительно к выходным напряжениям порядка 6 — 48 В и токам в тысячи и десятки тысяч ампер (для электросварки, гальваники, электролиза, электрохимической обработки металлов и т.д.) наиболее предпочтительными из известных схем являются шестифазные преобразователи переменного напряжения в постоянное, выполненные на основе трехфазного трансформатора с двумя . вторичными обмотками, подключенными объединенными софазными началами и концами через трехфазный уравнительный реактор к одному из выходныХ выводов преобразователя, а свободными началами и концами.через вентили — ко второму выходному ., выводу преобразователя. Основными достоинствами их являются хороший коэффициент использования вентилей по току благодаря большой (в теЧение 180 эл.„ град.) длительности проводящего состояния, а также относительно высокое значение нторичного напряжения по отиошению к выходному (1,11 В ) — показатель очень важный при проектировании низковольтных преобразователей (1) .

Недостатками преобразователей переменного напряжения:в постоянное, выполненных по так называемой трижды двухфазной схеме с трехфаэным ураннительным реактором, являются их практическая неработоспособность при соединении первичной обмотки трансформатора и звезду из-за наличия третьей гармоники, нысокая установленная мощность трансформаторно-дроссельного оборудования (1,35 Ро+ 0,19 P ) и повышенные массогабаритные показатели ураннительного реактора из-за наличия подмагничивающего постоянного потока в его магнитопроноде, Наиболее близким к заявленному является преобразователь переменного напряжения в постоянное, выполненный на основе трехфазного трансформатора с двумя вторичными обмотками, одни начала и концы которых подключены через вентили к одному иэ выходных выводов преобразователя, а второй выходной вывод преобразоЗ0 вателя образован объединенными

920995 средними выводами трехфазного уравнительного реактора, смежные по фазе пары начал и концов обмоток которого подключены к свободным невентильным синфазным началам и концам вторичных обмоток трансформатора.

Эа счет наличия трехфазного уравнительного реактора преобразователь работает в режиме тр.. жды двухфазного выпрямления с проводимостью вен10 тилей обмоток трансформатора по

180 эл.град. и не имеет постоянного подмагничивающего потока в магнитопроводе реактора за счет выполнения обмоток последнего с отпайками (2) .

Недостатками этого преобразователя являются повышенная установленная мощность трансформаторного оборудования за счет однотактного режима. работы вторичных обмоток трансформатора (1,35 P ) и практически неработоспособность преобра15

20 зователя при соединении его первичной обмотки в звезду.

Цель изобретения - снижение установленной мощности оборудования.

Эта цель достигается тем, что

25 в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехВторичные обмотки трансформатора также могут быть соединены в пря- 45 мую и обратную звезды.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг.

2а - ж — диаграммы токов и напряжений, характеризующие его работу.

Преобразователь содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой .2 и двумя вторичными 3 и 4, вентили 5

10 и уравнительный реактор 11..

Концы первичной обмотки 2 трехфазного трансформатора 1, соединенные, например, в звезду, образуют входные зажимы преобразователя °

Вторичные обмотки 3 и 4 трансформатора 1 соединены в прямой и обратный треугольники (либо звезды) и подключены началами и концами через вентили 5 — 7 и 8 - 10 к одному из выводов и через софазные полуобмотки уравнительного реактора

60 фазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, начала одной из которых и концы другой подключены через вентили к одному из входных выводов, и трехфазный уравнительный реактор, средние выводы обмоток которого подключены ко второму выходному выводу, начала и концы обмоток уравнительного реактора подключены к софазный вентильным началам и концам вторичных обмоток трансформатора.

Вторичные обмотки трансформатора . 40 могут быть соединены в прямой и обратный треугольники.

11 — ко второму выходному выводу преобразователя.

Пусть преобразователь работает на активно-индуктивную нагрузку (не показана).

При подаче переменного напряжения на вход преобразователя на вторичных обмотках 3 и 4 трансформатора 1 формируются прямая и обратная системы трехфазных вторичных напряжений (фиг. 2 а). Благодаря жесткой магнитной связи между фазными полуобмотками уравнительного реактора преобразователь обеспечивает шестиимпульсный режим выпрямления в триждыдвухфазном режиме с однотактным режимом работы всех полуобмоток уравнительного реактора с длительностью тактового состояния по 180 эл. град. Это означает, что фазные полуобмотки уравнительного реактора 11 проводят ток величиной в 1/З.от полного выпрямленного тока по очереди в .течение 180 эл,град.

При этом первые гармоники всех трех фаз уравнительного реактора сдвинуты между собой по фазе на

120 эл.град. (Фиг. 2б,в,r).

Соответственно пс 180 эл.град. в проводящем состоянии находятся и вентили 5 — 10, пропуская ток величиной в 1/3 Тф поочередно через

60 эл.град.в порядке 5,10, 6 8, 7 и 9 (фиг. 2б,в,г).

Через вторичные обмотки 3 и 4 трансформатора 1 токораспределение оказывается несколько отличным.

Пусть в момент времени t=0 по фазе А (фиг; 1) формируется положительная полуволна напряжения (фиг, 2а). Выпрямленная (и сглаженная) полуволна тока протекает по контуру: вентиль 5 — фаза А3, шунтированная последовательно соединенными фазами Вз, СЗ вЂ” полуобмотка (нижняя левая) уравнительного реактора 11 и выходные зажимы с нагрузкой. В цепи фазных вторичных обмоток трансформатора ток вентиля

5 и полуобмотки реактора 11, равный 1/3 Х, делится в соотношении

2гl между фазой АЗ и фазами ВЗ, С (фиг. 2ж) . Аналогичные контуры протекания выпрямленного тока образуются и при появлении поочередно через 120 эл.град. положительных полуволн напряжения на фазах В и

С . Следовательно, результирующий ток каждой.из фаз вторичной обмотки 3 складывается из основной положительной полуволны тока в 2/9 Т длительностью в 180 эл.град. и двух дополнительных отрицательных полуволн тока .в 1/9 I> длительностью в

180 эл.град, и следующих через интервалы в 120 эл.град, Сумма этих импульсов тока представляет собой

920995 двухполярные, двухступенчатые симметричные импульсы тока общей длительностью по 180 эл.град с длительностью ступеней по 60 эл.град. и величиной тока первой ступени в

1/9 I, и второй ступени в 2/9 т„(фиг.

2д,е,ж).

Такие же токи протекают и через фазы вторичной обмотки 4. 3а счет .того, что в предлагаемой схеме вторичные обмотки трансформатора работают ° в двухтактном (а не в однотакт ном) режиме, установленная мощность трансформатора в них снижается с

1,35 Ро до 1,05 Po: т.е. примерно на 30 Ъ (как в трансформаторах из вестных мостовых схем).

Поскольку в результирующем токе, протекающем по вторичным обмоткам трансформатора, отсутствует третья гармоника, преобразователь работоспособен и при соединении первичной обмотки трансформатора в звезду .

Отсутствует и подмагничивание магнитопровода уравнительного реактора, Дополнительным конструктивно тех-. нологическим эффектом можно считать снижение действующего значения тока во вторичных обмотках трансформатора, за счет перераспределения его по фазам, позволяющее упростить конструктивное выполнение обмоток трансформатора при больших выходных токах преобразователя, когда требуются провода (шины) большого сечения.

При необходимости согласования напряжений, например увеличения выходного напряжения, вторичные обмотки трансформатора могут быть соединены в прямую и обратную звезды.

При этом выходное напряжение yseличится в 1,73 раза, но установленная мощность трансформатора останется такои же, равной 1,05 Ро

Однако для низких выходных напряжений более целесообразно соединение вторичных обмоток .в треугольники эа счет большого (в 1,73 раза вольт на BHTDK) и меньшего (в 1,73 раза) сечения проводов вторичных обмоток.

Формула изобретения

1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, начала одной иэ которых и концы другой подключены через вентили к одному иэ входных выводов,и трехфазный уравнительный реактор, средние выводы обмоток которого подключены ко второму выходному выводу, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения ус20 тановленной мощности оборудования, начала и концы обмоток уравнительного реактора подключены к софазньм вентильньм началам и концам вторичных обмоток трансформатора.

2. Преобразоватепь по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что вторичные обмотки трансформатора соединены в прямой и обратный треугольники.

3Q 3. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что вторичные обмотки трансформатора соединены в прямую и обратную звезды.

35 Источники информации, принятые во внимание ири экспертизе

1. Раэмадэе Ы.М, Преобразовательные схемы и системы. М., Высшая школа, 1967, с. 62.

40 2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2702213,кл.Н 02 И 7/08, 20.12.78.

А 8

Составитель Е.Мельникова

Редактор Л.Плисак Техред А. Бабинец Корректор С. Цомак

Заказ 2374/70 Тираж-719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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