Трехфазный преобразователь переменногонапряжения b постоянное

Трехфазный преобразователь переменногонапряжения b постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЯЯЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву -, (22)Заявлено 050479 (2!) 2746959/24-07 с присоединением заявки Ио— (23) Приоритет

<»i832675 (53)М, Клз

Н 02 М 7/06

Государственный комитет

СССР

IIo аелам изобретений н откр ыти й

Опубликовано 2305.81 Бюллетень Ì9 19 (H) УДК 621. 314 ° . 5 (088. 8) Дата опубликования описания 2.30581 (72) Автор. изобретения

ГВ. А. Фокин л >

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

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника постоянного напряжения.

Известны устройства для выпрямления многофазного напряжения, содержащие вентнльные мосты с приложенными к ним системами многофазных напряжений с взаимным сдвигом на 30 эл. град. с помощью силовых трансформаторов, первичные обмотки которых присоединены к многофазной сети E1) и Г21 .

Недостатком этих выпрямительных устройств является относительное ухудь шение энергетических показателей помере роста нагрузки, что обусловлено соответствующим возрастанием угла коммутации. Это вытекает из особенностей работы вентильного мостЖ, связывающего многофаэное напряжейие питаю- 20 щей сети с нагрузкой, описываемых схемой замещения из системы ключей, поочередно подключающих приемник постоянного тока к различным фазам питающей сети. Обычный алгоритм переключения этих ключей обуславливает бестоковые интервалы на входе каждой из вентильных ветвей многофазного моста длительностью в шестую часть периода промышленной частоты. Поскольку ЗО к вентильной ветви выпрямителей присоединена только соответствующая фаза вторичной обмотки питающего трансформатора, ток в этой .фазе вторичной обмотки трансформатора должен также иметь форму меандра в виде знакопеременных прямоугольников, чередуеьнх с бестоковыми паузами, что нереализуемо из-за электромагнитной инерции обмотки. Под воздействием энергии магнитного поля, запасенной ранее в ин- ь дуктивиом сопротивлении рассеяния этой фазы вторичной обмотки питающего трансформатора, происходит затягивайие открытого состояния вентиля соответствующей фазы вентнльных ветвей при одновременном отпирании другого вентиля той же вентильной группы моста.

Следствиями такого коммутационного процесса явдяются увеличение угла сдвига по фазе между основными составляющими напряжения и тока в фазах обмоток питакщего трансформатора и ,соответствующее ухудшение его энер "гетических-показателей.

Наиболее близким к изобретению является трехфазный преобразователь переменного напряжейия в постоянное, содержащий три выпрямителя, в каждом иэ которых вентили соединены по трех-, 832675 фазной мостовой схеме, три конденсатора, соединенных в треугольник и четыре трехфаэных трансформатора, из которых первичныв обмотки первых двух подключены к трехфазной питающей сети, вторичная обмотка первого трансформатора соединена в звезду;и под ключена последовательно в- каждом фазе, соединенной в звезду, к первичной обмотке третьего трансформатора, а к их общим точкам соединения подключен вход переменного тока первого выпрямите1 ля, вторичная обмоткавторого трансформатора соединена в треугольник, каждая иэ вершин которого соединена с со" ответствующей вершиной, соединенной в треугольник первичной обмотки четвертого трансформатора и их общим точкам соединения подключен вход переменного тока третьего,вь прямителя, вторичные обмотки третьего и четвертого трансформаторов в каждой фазе 20 соединены последовательно с-обратным чередованием фаз и к свободным концам вторичной обмотки третьего трансформатора подключен вход переменного тока второго выпрямителя, а все выпрямители по выходу соединены парал лельно, причем со атороны одних одноименных выводов силовйх электродов вентилей выпрямители соединены непоаредатвенно, а со стороны другихчерез дросаели (3).

Недостатки известного преобразователя заключаются в невозможности создания режима непрерывного тока в цепи вторичных обмоток первых двух трансформаторов на основной частоте, большом угле коммутации вентилей, невозможности Hoa BHBs любой 3Gg нной величины входног коэффициента мощ— нос и и,т д, Цель изобретения — улучшение знер- 40 гетичваких показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе третий и четвертый трансформаторы снабжены каЯ цый одной дополнительной трвхфазной об- щ моткой, причем дополнительная обмотка третьего трансформатора соединена,, ° о

° в звезду и свободными концами подключена последовательно с обратным чередованием фаз к аоответствующьач gg одним фазнюл концам дополнительной обмотки четвертого трансформатора, каждый иэ других концов которой подключен к соответатвующей вершине треугольника конденсаторов, а свободные концы вторичной обмотки четвертого трансформатора объединены.

Иа чертеже схвматичваки изображен предлагаемый преобразователь.

Преобразователь аодержит трансформаторы 1 и 2, выпрямители 3 и 4, соб- 66 раниые на вентилях по трехфазной мостовой схеме, входы переменного тока которых приаоединены к вторичным обмоткам 5 и 6 трансформаторов 1 и 2, первичные обмотки 7 и 8 которых подклю- @5 чены к трехфазной сети. Первичная об.— мотка 9 трансформатора 10 соединена в звезду и подключена к обмотке 5, .соединенной также в звезду. Первичная обмотка 11 трансформатора 12 соединена в треугольник и подключена к соединенной в треугольник вторичной

1 бмотке 6 трансформатора 2. Вторичые обмотки 13 и 14 трансформаторов

10 и 12 соединены пофазно-последовательно и одними свободными концами подключены к входу выпрямителя 15 пе-, ременного тока, собранного по трехфазной мостовой схеме на вентилях, а. их другие концы объединены. К выходу параллельно соединенных выпрямителей подключена нагрузка 16. Каждый из трансформаторов 10 и 12 снабжен дополнительной обмоткой 17 и 18, .соответственно. Причем дополнительная обмотка 17 соединена в звезду и свободными концами подключена последовательно с обратными чередованием фаз к соответствующим одним фазным концам дополнительной обмотки 18, каждый из других концов которой подключен к соответствующей вершине треугольника конденсаторов 19.

Фазы обмоток 7, 14 и 17 соответствуют фазам обмоток 8, 13 и 18 трансформаторов 1, 2, 10 и 12. При этом к одним и тем же линейным проводам питающей сети присоединены те же фазы обмоток 7 и 8. Соответствующие фазы обмоток 13 и 14 соединены последовательно, причем характер магнитной связи указанных обмоток, и пример трансформатора 10, противоположен характеру этой связи соответствующего трансформатора 1 ° B последовательное соединение ормоток 17 и 18 входят те же фазы, которым соответствуют присоединенные к одним проводам питающей сети фазы первичных обмоток 7 и 8 трансформаторов 1 и 2. Из разметки одноименных зажимов обмоток 17 и 18 и и обмоток 13 и 14 следует взаимно противоположный характер магнитной связи в обмотках 13 и 18, входящих в последовательное соединение обмоток

13 и 14, или 17 и 18.

K соединенным треугольником конденсаторам 19 приложено трехфаэное несинусоидальнов напряжение, содержащее наряду с основной гармоникой также одиннадцатую, тринадцатую, двацать третью гармонику и гармоники болев высокого порядКа. К входу выпрямителя 15 переменного тока приложено несинусоидальное напряжение, не имеющее основной составляющей, а его наименьшими гармониками являются пятая и седьмая.

Работа выпрямителя в идеальном случае должна характеризоваться шестью тактами поочередного подключения нагрузки к различным парам фаэ вторичной обмотки питающего трансформатора с помощью соответствующих пар

832675

Формула изобретения

Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий три выпрямителя, в каждом из которых вентили соединены по трехфазной мостовой схеме, три- конденсатора, соединенных в треугольник и четыре трехфазных трансформатора, из которых первичные обмотки первых двух .под- ключены к трехфазной питающей сети, вторичная обмотка первого трансформатора соединена в звезду и подключена, последовательно в каждой фазе, соединенной в звезду первичной обмотке третьего трансформатора, а к их общим точкам соединения подключен вход

- еременного тока первого выпрямителя, вторичная обмотка второго трансформатора соединена в треугольник, каждая из вершин которого соединена с соот.ветствующей вершиной, соединенной в . треугольник первичной обмотки четвертого трансформатора и их общим точкам соединения подключен вход переменного тока третьего выпрямителя, вторичные обмотки третьего и четвертого трансформаторов в каждой фазе соединены последовательно с обратным чередованием фаз и к свободным концам вторичной обмотки третьего трансформатора.подключен вход переменного тока второго выпрямителя, а все выпрямители по выходу соединены параллельно, причем со стороны одних одноименных выводов силовых электродов вентилей выпрямители соединены непосредственно, à со стороны других — через дроссели, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, третий и четвертый трансформаторы снабжены каждый одной .дополнительной трехфазной обмоткой, причем дополнительная обмотка третьего трансформатора соединена в звезду и свободными концами подключена последовательно с обратным чередованием фаз к соответствующим одним фазным концам дополнительной обмотки вентилей этого моста. При этом кривая тока каждой фазы вторичной обмотки, питающей выпрямитель, должна выражаться меандром, содержащим также бестоковые паузы продолжительностью в шестую часть периода каждая.

Такая кривая входного тока выражается суммой основной составляющей и нечетных гармоник, некратных трем.

Включение параллельно вторичной обмотке 5 трансформатора 1 обмотки 9 трансформатора 10, а параллельно вто- о ричной обмотке б трансформатора 2 обмотки 11 трансформатора 12 позволяет: а) избежать затягивание коммутационного процесса в вентилях соответ- 15 ствующих выпрямителей 3 и 4, поскольку энергия магнитного поля запасено

I ная в индуктивном сопротивлении рассеяния обесточиваемой фазы вторичной обМотки каждого из трансформаторов 20

1 и 2, передается соответствующим трансформаторам 10 и 12 через обмотки 9 и 11, а затем через обмотки 17 и 18 этих трансформаторов - конденсаторной батареей 19, 25 б) отводить значительную часть энергии пятой, седьмой и некоторых других гармоник на входе выпрямителей 3 и 4 в цепь параллельно соединенных с ними обмоток 9 и 11 трансформаторов 10 и 12, откуда она через по30 средство последовательно соединенных

„ обмоток 13 и 14 этих трансформаторов передается на вход выпрямителя 15, а после выпрямления в нем соответствующих гармонических составляющих напряжения — в нагрузку 16.

Изобретение обеспечивает: а) повышение коэффициента мощности за счет существенного уменьшения угла коммутации, обусловленное переда- 4О чей в цепь обмоток 17 и 18 и конденсатора 19 энергии магнитного поля, запасаемой в индуктивных сопротивлениях рассеяния обесточиваемых фаз вторичных обмоток 5 и б трансформато- ц ров 1, 2; б) увеличение коэффициента полезного действия за счет утилизации значительной части энергии пятой, седьмой и некоторых других высших гармоник входного тока основных вентильных мостов. в) предотвращение повторного отпирания того вентиля выпрямителя 3 или 4, который в соответствии с алгоритмом переключений вместе с после- 55 довательно соединенной фазой вторичной обмотки трансформатора 1 или 2 должен проходить бестоковую паузу в продолжение шестой части цикла коммутации или периода йитающей сети. 60

Причиной повторного отпирания вентиля является наличие запаса энергии в магнитном поле индуктивности рассеяния фазы вторичной обмотки одного иэ трансформаторов 1 и 2 к моменту . 65 предполагаемого начала ее бестоковой паузы. Повторное отпирание вентилей предотвращается благодаря отводу части энергии магнитного поля индуктивности рассеяния вторичной обмотки одного из трансформаторов 1 и 2 на вход выпрямителя 15 на частотах пятой и седьмой гармоник и отводу другой части этой энергии в конденсаторы 19 на основной частоте с последующим ее возвращением на входы выпрямителей 3 и 4 и дальнейшей. передачей нагрузки постоянного тока.

Это способствует улучшению входного коэффициента мощности и вместе с утилизацией энергии наиболее значительных высших гармонических приводит к улучшению энергетических показателей.

832675

Составитель Л. Устинкина

Техред N. Голинка Корректop Ю. Макаренко

Редактор Г.. Кацалап

Заказ 3668/69 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. Ул. Проектная. 4 четвертого трансформатора, кажпый из других концов которой подключен к соответствующей вершине треугольника конденсаторов, а свободные концы вторичной обмотки четвертого трансформатора объединены.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каганов И.Л. Электронные и ионные преобразователи, 1956, Госзнергоиздат, с. 26-33. ч. Щ ..

2 ° Авторское свидетельство СССР

В 114549, кл. Н 02 М 7/Об, 1958.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2685587, кл. H 02 М7/06, ..1978.