Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ПИСАН

««7-80117

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ау

51)М. Кл з (22) Заявлено 20.11.78 (21) 2685587/24-07 с присоедммеммем эаваки Но

Н 02 М 7/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,11,80, бюллетень М 4 2

Дата опубликование описание 151180 (53) УДК 621. 314..632(088 ° 8) (72) Автор изобретения

В. A. Фокин

Запорожский. машиностроительный институт им. В. Я. Чубаря (71) Заявитель (54 ) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

-"- - 2

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть исполь зовано в качестве источника постоянного напряжения, в частности на передачах и вставках постоянного тока.S

Известны устройства для выпрямления многофазного напряжения, содердащие вентильные мосты и трансформаторы g1), 2) .

Одним из недостатков устройств !О согласно 1, 21 является их малая йадежность из-за затруднени8 с ограничением аварййных токэв короткого замыкания.

Прототипом данного устрейства яв- 1у ляется трехфазный преобразееатель переменного Напряжения в пэбтоянное,, содержащий три вентильных м©ста и три трансформатора, вторичная об:мотка каждого иэ которых подмлючена 2р ко входу соответствующего вентильного моста, причем вторичная обмотка первого трансформатора соединена в звезду, второго - в треугольник, а их первичные обмотки соединены после- 2ф довательно 31.

К общим недостаткам известных вы-, прямительных устройств и прототипа относится ухудшение энергетических показателей по мере роста нагрузки, зр обусловленное возрастанием угла ком мутации.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей.

Указанная цель достигается тем, что трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий три вентилъных моста и три трансформатора, вторичная обмотка каждого иэ которых подключена ко входу соответствующего вентильного моста, "причем вторичная обмотка первого трансформатора соединена в звезду, второго - в треугольник, а их первичные обмотки соединены последОвательно - снабжен дополнительным трансформатором,. первичная обмотка которого выполнена по схеме треугольника и соединена последовательно со вторичной обмоткой второго трансформатора, первичная обмотка третьего трансформатора выполнена по схеме звезда и соединена последовательно со вторичной обмоткой первого трансформатора, а вторичные обмотки третьего и дополнительного трансформаторов соединены последовательно с обратным чередованием фаэ, причем свободные концы вторич-. ной обмотки дополнительного транс780117 и ь,1М((ь +1)ы - 0 ) (1) 45

Фщ

"ЗЪ=2 „ i

"bc ь ив "Вб +<)<<+ 2, -4а,Д (3), Рде: q - целое (положительное, отрицательное) число или ноль, J +, амплитуда одной иэ гармоник входЪог тока,Ф 1, — угол сдвига по фазе меж ду соответствующими гармониками напряжений и тока-.

Ввиду относительного сдвига на

30б системы напряжений -сети, приложенных к входу вентильного моста 4,, относительно системы напряжения сети, приложенных к вентильному мос65 фориатора подключены к вершинам треугольника, образованного дополнительно введенными тремя конденсаторами, а все вентильные мосты включены по выходу параллельно.

На чертеже представлена принципиальная схема трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Устройство содержит трансформаторы 1, 2, нагруженные вентиль- 1Î ными мостами 3, 4, вторичные oбмотки 5, б которых соединены соответственно звездой и треугольником, а их первичные обмотки 7, 8 соединены между собой пофаэно-последовательно и присоединены к трехфаэной питающей сети, лучи звезды вторичНой обмотки 5 соединены с лучами звезды вторичной обмотки 9 трансформатора 10, а вершины треугольника вторичной обмотки б соединены с вершинами треугольника вторичной обмотки 11 дополнительного трансформатора 12, первичная обмотка 13 которого через последовательно соединенную с ней первичную обмотку 14 транс- форматора 10 присоединена к входу переменного тока диодного моста 15, соединенного стороной постоянного тока параллельно вентильным мостам

3, 4,нагруженным общей нагрузкой 16,, 30 через посредство дросселей 17, 18 .

С целью повыаения жесткости внешней характеристики цепи: трансформаторы

10, 12- вентильный мост 15, в разрыв нулевой точки цепи вторичных 3$

:обмоток 13, 14 включены треугольником конденсаторы 19, 20, 21.

Устройство работает следующим об. разом.

Во всех установившихся режимах входные токи.вентильного моста 3 — для отдельных фаэ будут определяться зависимостями (1)-(3) ту 3, получаются следующие выражения для входных токов вентильйого моста 4

+Ф ю Г

1 4ЛЪ= " ь + л1(Ь9 +1) Ы, )- 6<„3 (4)

"4Вс Ь +Р "R Ч+1 (1 1 Ь) Ъ - 6 Д(5)

4АС g +1 6 "((1Ч + )(ц1 )+ - 416у )(6, +Р Ъ Ди

Из принципиальной схемы предлагаемого устройства следует, что при пренебрежении токами холостого хода трансформаторов для каждой пары фаз-. ных обмоток должны иметь место тайие зависимости

i>W +i< W>= О (7) l3W9 ь Иь (8)

i7 = i9 (9)

4 We+ i W = 0 (1O)

iffW

1юа = 44 (12)

При соответствукщем соотношении чисел витков отдельных трансформато ров совместное решение приведенных уравнений приведено для одной из фаз обмоток 7, 8, 13, 14

+ОЬ :1.

-,.= sk= X„=)1 Вп (Ч ) 11 - 1. -Л (13)

+Ф

А "4Л <„ В„+7Ь!пГР ф+7)" 71(14)

Иэ изложенного следует, чтоз а)через обмотки 5-8 трансформаторов 1, 2 не протекают токи пятой, седьмой, семнадцатой, девятнадцатой и некоторых других, гармоник более высокогО порядка, а проходит основная гармоника, а также одиннадцатая, тринадцатая и некоторые другие гармоники более высокого порядка, б) пятая, седьмая, семнадцатая, девятнадцатая и некоторые другие гармоники проходят по обмоткам 9, 11, 13, 14 трансформаторов 10, 12 к входу диодного моста 15, где соответствующие напряжения выпрямляются и их энергия используется в общей нагрузке 16.

Наличие цепей переменного тока на входе вентильных мостов 3, 4 через вторичные обмотки 5, б транс- форматоров 1, 2 и непосредственно соединенные с ними обмотками 9, 11 трансформаторов 10, 12 обеспечивает необходимые условия непрерывности тока по указаннйм цепям.

В интервалы спада тока в отдельных фазах вторичных обмоток главных трансформаторов наличие цепи непрерывного переменного тока на входе вентильных мостов 3, 4 позволяет направить энергию, накопленную в индуктивности рассеяния соответствующей фазы вторичной обмотки сначала в соединенные с ними обмотки 9, 11, а через последовательно соединенные их первичные обмотки 13, 14 и диодный мост 15 - в нагрузку 16. Это приводит к уменьшению угла коммута780117 ции вентилей. мостов 3, 4, практически до нуля и позволяет достичь относительного увеличения коэффициента мощности устройства.

Иэ изложенного также следует, что предлагаемое устройство позволяет; а)исключить прерывистый характер то- ка во вторичных обмотках выпряыйтельных трансформаторов главных вен-. тильных мостов; б) утилизировать энергию наиболее значительных высших гар-. моник (например, пятой).. на вхоДе главных вентильных мостов, в) повы-: сить надежность вентильной части выпрямительного агрегата за счет уменьшения начального скачка обратного ,напряжения. 15

Необходимо отметить также, что все элементы предлагаемого устрой,ства (трансформаторы 10, 12, диодный мост 15), должны быть вйполнены на относительно малую мощность, опреде- Щ ляемую запасаемой в индуктивностях рассеяния энергией магнитного поля, а также энергией наиболее значитель- ных составлякицих входного тока основных вентильных мостов, это свидетель- 2 ствует о крайне незначительных изменениях массо-габаритных показателей предлагаемого устройства по сравнению с известным прототипом.

Ожидаемый эффект от применения предлагаемого устройства состоит в 3О повышении надежности и улучшении энергетических показателей.

Формула изобретения 35

Трехфазный преобразователь пере.менного напряжения в постоянное, содержащий три вентильных моста и три трансформатора, вторичная обмотка каждого из которых подключена ко входу соответствующего вентильного моста, причем вторичная обмотка первого трансформатора соединена в звезду, второт о - в треугольник, а их первичные обмотки соединенй последовательно, отличающийся тем, что с целью улучшенйя энергатических показателей, он снабжен до- полнительным трансформатором, первичная обмотка которого выполнена по схеме треугольника и соединена последовательно со вторичной обмоткой второго трансформатора, первичная обмотка третьего трансформатора выполнена по схеме звезда и соединена последовательно со вторичной обмоткой первого трансформатора, а вторичные обмотки третьего и дополнительного трансформаторов соединены последовательно с обратным чередованием фаз, причем свободные концы вторичной обмотки дополнительного трансформатора подключены к вершинам треугольника, образованного дополнительно введенными тремя конденсаторами, а все вентнльные мосты, включены lIQ выходу параллельно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чиженко И. М. и др. Основы преобразовательной техники. М., "Высшая школа", 1974.

2. Каганов И. Л. "Электронные и ионные преобразователи, Росэнергоиздат, часть 9, 1956, с. 26-33.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2579173/24-07, 03 02,78 (прототип).

Составитель Л. Устинкина

Редактор Г. Прусова Техред:Л. Гаврилешко Корректор H. Стец,Заказ 9338/20 Тираж 7 3 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