Преобразователь переменного тока в постоянный

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАКИИ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

o))959238 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 05.11,80(21) 3001823/24-07 с присоединением заявки М) (23 } Приоритет

Опубликовано 15. 09. 82. Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 15 . 09 . 82 (51)М. Кл.

Н 02 И 7/06 фюудлрсжеЫ1 кемнтвт

СССР аа зим кзаврвтекк11 в вткрвпкй (531 УДК 621. 314-, .6(088.8) (72) Автор изобретения

А ..Г. Аслан-Заде

Азербайджанский политехнический инст т }т ".. им. Чингиза Ильдрыма с (7l ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕИЕННОГО ТОКА

В ПОСТОЯННЫЙ

Изобретение относится к преобра" зовательной технике и может быт.ь использовано при многопульсном выпрямлении трехфазного переменного тока.

Известен преобразователь пере5 менного тока в постоянный, содержа" щий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого выполнены с отводами и вентильные мосты, соеди" о ненные с указанными обмотками по схе" ме многопульсного выпрямпения (13.

Недостатком этого преобразователя являются большие потери на венти.-. лях мостов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий вентили и трехфазный трансформатор с 3M+1 груп-2о пами вторичных обмоток, где й1,2, 3,..., причем 3N упомянутых групп соединены по схеме "звезда" и сгруппированы по три, каждая фаза этих

2 звезд выполнена с и выводами, К-ый вывод каждой фазы второй "звезда" где К=),2,3,..., подключен к объединенйым одноименным электродам одной пары вентилей и к разноименным, по отношению к этой паре, объединен" ным электродам другой пары вентилей, через которые он соединен с

jй+1-К)- -выводами разноименных фаз первой и третьей звезды, соединенных общими точками с выхо)1ными выводами (2 j.

Недостатками этого преобразователя,,обеспечивающего 6(20+1)-пульс" ное выпрямпение, являются сложное конструктивное- исполнение трансформатора, а именно наличие большого числа отводов. Кроме того, име.ет место. низкое использование части вторичных обмоток по току, связанное с тем, что ток в этих обмотках протекает только в одном направлении, т.е. они работают в однополупериодном режиме. Поэтому массогаба3 95923 ритные показа ели трансформатора нескол,око завышены.

Цель изобретения — упрощение и повышение коэффициента использования вторичных обмоток трансформатора. е 4

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе переменного тока в постоянный, содержащем вентили и трехфазный трансформатор с 3N+1 io группами вторичных обмоток, где N =1,2,3..., причем 3N упомянутых групп соединены по схеме "звезда" и сгруппированы по три, каждая фаза этих звезд выполнена с М выводами, К-ый 1S вывод каждой фазы второй "звезды", где К=1,2,3..., подкпючен к объединенным одноименным электродам одной пары вентилей и к разноииенным по отношению к этой паре объединенным элек-20 тродам другой пары вентилей, через которые он соединен с (М+1-К)-ми выводами разноименных фаз первой и третьей звезды, соединенных общими точками с выходными выводаии, (3N+

+1)-я группа вторичных обмоток соединена в "звезду", и общей точкой подключена к общей точке второй "звезды", а выводом каждой фазы - к объединенным разноименным электродаи

30 двух вентилей, через которые она coe"" динена с М-ии выводами одноименных фаз первой и третьей "звезд", На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя при М=1 (l8-пульсный выпрямитель); íà r.2то же, при М-" 2 (30-пульсный выпрямитель), 18-пульсный выпрямитель состоит из трехфазного трансформатора (пер40 вичная обмотка на чертеже не указана) со вторичными обмотками 1-4 соединенными 1-я и 4-я в "звезду", а 2-я и 3-я - в шестилучевую "звезду". Начала а„; Ь„; с„ обмотки 1 под4S ключены к объединенным анодам трех вентилей соответственно вентили 5-7; вентили 8-10, вентили 11- 13, катоды которых подключены к началаи разноииенных фаз обиотки 2 и .концам одноименных фаз обмотки 3 соответственно b, су аз * c<, a>, b>, с . ачала а, Ь; с„обмотки 4 подключены к объедийеннйи катодам трех вентилей соответственно вентили 14-16 вентили 17-191 вентили 20-22; аноды которых подключены к началам разноименных фаз обмотки 2 и концам одноименных фаз обмотки 3 соответствен8 4 но Ь21 с а 3 с2 а, Ьз а, Ь, сз. Общие точки обмоток 3 и ч "подключены к выходным выводам соответственно 23 и 24, При этом сииметрично 18-пульсное выпрямление достигается, выбором соотношения чисел витков вторичных обмоток 1-4, равным соответственно 1, 2 cos 20, 2 cos 40, 1, т.е.

Ч\,W<,W 3 4ф 1:2 сов 20 :2 cos 10 :1.

Симметрйчное 18-пульсное вынрямление на выходе выпрямителя формируется под нагрузкой 18-ю векторами выпрямляемых напряжений, шесть яз которых сдвинуты друг относительно друга по фазе на 60 эл.град. и образованы каждое суммой линейного напряжения обмотки 2, фазного напряжения обиотки 1, одноименного с одним из двух фазных напряжений, образующих это линейное напряжение, и фазного напряжения обмотки 4, одноименного с другим фазным напряжением, образующим это линейное напряжение, а другие двенадцать расположены попарно сииметрично между указанными 6-ю векторами и образованы каждое суммой напряженйй одноименных фаз обмоток 1-3 и разноименной фазы обмотки 4 или же суммой напряжений одноименных фаз обмоток 2-4 и разноименной фазы обмотки 1, Вентили проводят ток по два в следующей последовательности: 5- 18, 7-18, 7-20, 6-20, 6-22, 8-22, 8.-21, 10-21, 10-14, 9-14, 9-16, 11-16, l1-15, 13-15, 13-17, 12-17, 12-19, 5-19 °

Наприиер, при отпирании вентилей

5-18 от соответствующего из указанных выпрямпяеиых напряжений, ток нагрузки протекает по цепи: обмотка а, вентиль 5, обмотки Ь,1 и а>, вентиль 18, обмотка b выходные выводы

24"и 23. Через 20 эл.град. мгновенное значение очередного выпрямляемого напряжения становится больше предыдущего, вентиль 5 запирается и ток нагрузки протекает по цепи: обмотка а„, вентиль 7, обмотка à > и а, вентиль 18, обмотка Ь, выходные выво" ды 24 и 23. Аналогично можно проследить цепь тока нагрузки и через остальные вентили.

В предлагаеиои 6(2М+1)-пульсном выпрямителе углы проводимости всех вентилей при N=l (18-пульсный выпрямитель) равны 40 эл. град. С другой стороны, амплитуда тока через каждый

5 95923 вентиль равна амплитуде тока нагрузки. Поэтому токовая загрузка всех вентилей одинаковая. Одинаковы и обратные напряжения на каждом вентиле, равные одинарному значению выпрямляемого напряжейия. Вторичные обмотки

2 и 3, т.е. большее число обмоток, чем в известном преобразователе, при той же периодичности выпрямления, работают в двухполупериодном 10 режиме, что наряду с наличием, в целом, меньшего .количества обмоток, приводит к упрощению конструктивного исполнения трансформатора, повышению коэффициента использования BTD 15 ричних обмоток и снижению массогабаритных показателей, При управлении всеми вентилями обеспечивается 18-пульсное выпрямление в диапазоне изменения угла от- щ пирания тиристоров 04oL<100о, а при управлении .только вентилями 14-22, . или только вентилями 5- 13 обеспечивается 9-пульсное выпрямпение с фазоступенчатым регулированием напря- у5 жения в диапазоне изменения угла

0 < d,<1800.

30-пульсный выпрямитель состоит из трехфазного трансформатора (первичная обмотка на фиг. 2 не указана) со вторичны)и обмотками 25-28, соединенными 25-я, 26-я и 28-я каждая в звезду, с отпайкой в каждой фазе, при .этом 26-я и 27-я обмотки соединены в. шестилучевую звезду.

Отпайки фаэ а ; Ь„; с„ обмотки 25 подключены к объединенным анодам двух вентилей соответственно 29-34, катоды. которых подключены к началам разноименных фаз обмотки 26 соответст-. венно Ь1., с,2) с, a1 „à1, Ь,2. Отпайки фаз а,,; Ь.,; c îáìîòíè 28 подключены к объединенным катодам двух вентилей . соответственно 35-40 аноды которых подключены к началам разноименных фаз обмотки 26. соответственно b ; с ; с а, а, Ь .

Начала Фаз a2; b; с обмотки 25 подключены к объедийеннйм анодам трех вентилей; соответственно вентили 4143 вентили 44-46, вентили 47-49, ка" тоды которых подключены к отпайкам разноименных фаэ обмотки 26 и концам, одноименных фаз обмотки 27 соответ" ственно Ь, с, а>, с1, а„; b>, .а„;

Ь, cf.

f$

Начала фаз а1 b; с,1 обмотки 28 подключены к объедийенным катодам трех вентилей: соответственно венти8 d ли 50-52, вентили 53-55, вентили

56-58, аноды которых подключены к отпайкам разноименных фаз обмотки 26 и концам одноименных Фаз обмотки 27 соответственно b„; с„; а ; с„; а„;

b>, а„; Ь„; с . Общие точки обмоток

25 и 28 подключены к выходным выво-.. дам соответственно 59 и 60. . Приведенные числа витков семи групп вторичных обмоток равны соо ответственно W„=W>=1 W<=W<=2 cos 24

Wg=2 cos 12; W<= 2 cos 36; Ч1=

=2 cos 48

Симметричное 30-пульсное выпрямпенное напряжение на выходе выпря)ителя формируется под нагрузкой

30-ю вектора)ы выпрямляемых напряжений, шесть из которых сдвинуты друг относительно друга по фазе на

60 эл. град, и образованы каждый суммой линейного напряжения секции И5 обмотки 26, фазного напряжения обмот.ки 25, одноименного с ним из двух фазных напряжений, образующих это линейное напряжение, и Фаэного напряжения обмотки 28,,одноименного с другим фазным напряжением, образующим это линейное .напряжение. Другие 24 вектора выпрямпяемых напряжений расположены по четыре симметрично между указанными 6-ю векторами и образовань: каждый либо суммой напряжений одноименных фаз обмоток

25-27 и разноименной Фазы секции Wp обмотки 28 (суммой напряжений одноименных фаэ обмоток 26-28 и раэноименной фазы секции М обмотки 25) либо суммой напряжений одноименных фаз обмоток 25 и 26 и -разноименных с ними одноименных фаз секции Wg обмотки 26 и секции М> обмотки 28

{,суммой напряжений одноименных фаз обмоток 26 и 28 и разноименных с ни-, ми одноименных фээ секции Ы5 обмотки 26 и секции И„обмотки 25), Вентили проводят ток по два в следующей последовательности: 29-55,;

29-54, 41-54, 41-38, 43-38, 43-39, 42-39 42-56 30-56) 30-58, 31-58, 31-. 57,. 44-57 44-40,. 46-40, 46-35, 45-35, 45-50 ) .32-50, 32-.52., 33-52)

33-51, 47-51, 47-36, .49"36, 49-37, 48-37) 48-53) 34-53 3"-55.

Например, при отпирании вентилей

29-55 от соответствующего из укаэанных выпрямляемых напряжений, ток на.грузки протекает по цепи: вывод а1 обмотки 25, вентиль 29, вывод b обмотки 26, вывод Ь обмотки 27, вен

7 959238 8 тиль 55, вывод b обмотки 28, выход- ка которых соединена с общей точные выводы 60 и 59 ° Через 12 эл.град.,кой несекционированной обмотки . Сое" мгновенное значение очередного вы- диняеьие друг с другом секции фазных прямпяемого напряжения становится обмоток размещают между нейтралью и больше предыдущего, вентиль 55 за- g оконечным выводом фазы в порядке возпирается и так нагрузки протекает растания значений К, начиная от нейпо цепи: вывод а обмотки 25, вен- трали. тиль 29, выводы Ь и а1 обмотки 26, Например, в 0-пульсном выпрямивентиль 54, вывод Ь обмотки 28, вы- Tesie напряжения секций фазных обмоходные выводы 60 и 59. Аналогично 1о TOW 1=1 W2=.W, W, Ч, Ит; равны можно проследить цепь тока нагрузки соответственйо Ц, И ° и . II ° п и через отдельные вентили.

В 30-пульсном выпрямителе большее число секций вторичных обмоток, по сравнению с известным, работает в двухполупериодном режиме, а именйо секции с числами витков Wg, W<, W I.

Наряду с этим предлагаеий 30-пульсный выпрямитель, по сравнению с известным содержит меньшее число секций. вторичных обмоток, а именно 7 секций в каждой фазе вместо 8 секций . указанное упрощение конструктивного исполнения трансформатора приводит к повышению коэффициента использования вторичных обмоток и снижению массогабаритных показателей, В общем случае, напряжения секций вторичных фазных обмоток ц к к предлагаемого 6(2М+1):пульсного выпрямителя определяются по формуле:

2.о Л(к-1)

K,K- 0 ЯГ@й+Ц З(2й ) а при К=!

Ji

1, 0 0 Я 6 (,Д И+1) где Ое - среднее значение выпрямленного напряжения, К 1.,2,3,...,(2МН ) .

При нечетных значениях К, кроме

К=2М+1, можно вычислить напряжения секций фазных обмоток, общие точки которых подключены к выходным зажимам выпрямителя. При К=2М+1 можно вычислить фазные напряжения несекционированной обмотки, соединенной в звезду и подключенной встречно с секционированной обмоткой, также соединенной в звезду. При четных зна" чениях К можно вычислить напряжения секций фазных обмоток, общая точформула изобретения

Преобразователь переменного тока .в постоянный, содержащий вентили и трехфазный трансформатор с 3М+1 груп" пами вторичных обмоток, где M=1,2, 3,..., причем 3М упомянутых групп соединены по схеме "звезда" и сгруппированы по три, каждая фаза этих

"звезд" выполнена с выводами, К-й вывод каждой фазы второй "звезды", где

К=1,2,3,..., подключены к объединенным одноименным электродам одной па" ры вентилей и к разноименным по отновению к этой паре .объединенным электродам другой пары вентилей, через ко30 торые он соединен с (М+1-К) -ми выводами разноименных Фаз первой и третьей

"звезд", соединенных общими точками с выходными выводами, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения коэффициента использования вторичных обмоток трансфор", матора, (3М+1)-я группа вторичных обмоток соединена в "звезду" и общей точкой подключена к общей точке вторОЙ зaesды a вывОдОм каждОй

46 фазы - к объединенным разноименным электродам двух вентилей, через которые она соединена с М-ми выводами одноименных фаз первой и третьей

"звезд".

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 748728, кл. Н 02 И 7/06, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

>О Р 748731, кл. H 02 M 7/06, 1978, Редактор И. Касарда

Составитель Ю.Мерзляков

Техред Й.Коштура Корректор Л. Бокшан

Заказ 7023/7" Тираж 721 Подпи сное

ВЧИИПИ Государственного коиитета СССР по депам изобретений и открытий

11 3035, москва, 8-35, Раушская наб,, д, 4!5

Фз л с.-1ц 11l ll !1атент, t.. ужг>род, ул „Про ктная,