Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Салоп Советских

Сацнвпистнчесиих

Республик

Н 02 М 7/06 (22) Заявлено 2304.79 (21) 2756443/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Ркуаврствпивб иеихтвт

СССР ав делан изабретени11 и вткрмтнй

Опубликовано 230Ы1- Бюллетень № 35 (53) УДК 621. . 314. 5 (068.8) Дата опубликования описания 250981

К. К. Ещин, В.И. Заровский, Б.И. Кербецси,, В ..С.- Бурлаков, Л.В. Кулагин, 1О.К. Розанов и А.Г. Сорокин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания приборов и средств радиоэлектроники, автоматики и вычислительной техники.

Известны трехфазные преобразовате- > ли переменного напряжения в постоянное, содержащие девятифазный вентильный мост и трансформатор с тремя трехфазными вторичными обмотками, подключенными одним выводом каждой фазы к вентильному мосту, причем одна из вторичных обмоток соединена в звезду, а отпайка каждой фазы этой обмотки подключена к двум разноименным фазам вторичной обмотки 11.

Недостатки таких преобразователей заключаются в большом числе витков вторичных обмоток и в недостаточно высокой для ряда случаев частоте и большой амплитуде пульсации выпрямпенного напряжения.

Известны также трехфазные преоб. разователи переменного напряжения s

2 постоянное сздержащие трехфазный трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, причем обмотки каждой группы соединены в звезду, а от" воды обмоток одной группы через вентили подключены к соответствующим отводам обмоток другой группы 1.21.

Недостаток таких преобразователей заключается в большом числе витков вторичных обмоток.

Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянйое, содержащий 6 п-фазный вентильный мост и трехфазный трансформатор с двумя основными обмотками и вспомогательными обмотками в каждой фазе, причем начало одной основной обмоткн каждой фазы подключено к началу другой основной обмотки другой фазы и соответствующей фазе вентильного моста, каждая вспомогательная обмотка включена между соответствующим отво86 дом основной обмотки и фазой вентильйого моста 3.3).

Недостатки известного преобразо- вателя заключаются в большом количестве витков вторичных обмоток и большом внутреннем сопротивлении пре образователя.

Цель изобретения — уменьшение числа витков вторичных обмоток и снижение внутреннего сопротивления г;реобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем бп-фазный вентильный мост и трехфазный трансформатор с двумя основными и вспомогательными обмотками в каждой фазе, причем начало каждой основной обмотки каждой фазы подключено к. началу другой основной обмотки другой фазы и соответствующей фазе вентильного моста, каждая вспомогательная обмотка включена между соответствующим отводом основной обмотки и фазой вентильного моста, в каждой основной обмотке введена дополнительная секция, начало которой соединено с последним отводом этой обмотки, а конец дополнительной секции одной основной обмотки каждой фазы подключен к концу дополнительной секции другой основной обмотки третьей фазы, причем общее число витков основной обмотки вместе с дополнительной секцией равно

Il,M ° U - ° з1п (— +&Ч ) >

I . ri

cos — 6 ьн где ЬЧ вЂ” число витков вторичной обмотки на IB выходного на" пряжения;

U — амплитудное значение выходд ! ного напряжения, — 1 для одной и ф -l для другой основной обмотки каждой фазы;

Ч вЂ” общий для всех обмоток параметр в диапазоне Og+ C I

-Ь число витков каждой основной обмотки равно целой части величины а параметры преимущественно выбирают равными п 3, = В °

У

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого преобразователя, на фиг. 2 — векторная диаг" рамма преобразователя для случая и 5, Ч О, * 3; на фиг. 3 — то же, для случая и 5, Y -- О, ct. = -I, на фиг.4 то яе, Лля случая n = 3, Ф = 1, d !

6667 4 для одной и * -l для другой обмотки; на фиг. 5 — то же, для случая и 3, Ч вЂ” 1 нафиг, 6 — то же, для случая и 3 Ч вЂ”

48

Преобразователь (фиг. I) содержит трехфазный трансформатор, в каждой, из фаз А, В и С которого имеются первые l и вторые 2 основные обмотки с дополнительными секциями 3 и 4, соответственно, и вспомогательные обмотки 5-8, а также 6п-фазный вентнльиый мост, содержащий вентили 9. Начала первых основных обмоток 3 фаз А, В и С соединены с началами вторых основных обмоток 2 фаз В, С и А, cooòветственно, и подключены к соответствующим вентилям 9 моста, а концы дополнительных секций 3 обмоток подключены к концам дополнительных секций 4 основных обмоток 2 фаз С, А и В, соответственно. Отводы первых основных обмоток I фаз А, В и С подключены к вспомогателуным Обмоткам 5 и 6 фаз С, А и В, а отводы вторых ос25 новных обмоток 2 фаэ А. В и С - к вспомогательным обмоткам 7 и 8 фаз

В, С и А, соответственно.

Общее число витков каждой основной обмотки I (2) вместе с дополнительной 3 (4) равно

ЗО

bM Uo ° y з1п(— +1 ч )

cos — ь

6п где 64I — число витков вторичной обмотки на !В выходного напряжения;

35 Uo — амплитудное значение выходного напряжения, — параметр, выбираемый в дианазоне О 4 9 4 — ; (В =-"l для первой н f6 **

40 для второй 2 основной обмотки.

Число отводов каждой основной обмотки.1 (2) равно целой части вели4 чины «(+ 2p+) е Число ВиткОВ ОСНОВ» ной обмотки и 2 от начала до 1-ro отвода равно у

2 SIA „ Ч Оп- — =- ;" —. sin где д. -l, если фаза вспомогательной обмотки совпадает с фазой другой основной обмотки, подключенной к данной, и d I в противном случае. Число витков вспомогательной обмотки.5 И

8, подключенной к i-ому отводу, равно

1Х

2 В1пЩ

Н" еу1 0Е.. .ет — у- s t h

C05— ьп

866667

Для случая d-= 1 отводы первых основных обмоток 1 фаз А, В и С подключены к началам вспомогательных обмоток 5-6 фаэ С, А и В, а отводы вторых основных обмоток 2 фаз А, В.и Сначалам вспомогательных обмоток 7

8 Фаз В, С и А, соответственно.

Для случая * = -1 отводы обмоток 1 фаз А, В и С соединяются с началами вспомогательных обмоток 5-6 фаэ В, 10 и А, а отводы обмоток 2 фаэ А, В

11 С вЂ” с концами вспомогательных обмоток 7 и 8 фаз С, А и В, соответственgo.Äðóãèå выводы вспомогательнь1х обмоток 5-8 подключены к соответствую-. щим вентилям 9 моста.

В предлагаемой схеме обеспечивается создание одинаковых по амплитуде напряжений, сдвинутых.по фазе на равные углы. При этом частота пульсаций р0 выпрямленного напряжения при нечетном и составляет бпла, где f — частота пульсация питающего напряжения.

На векторных диаграммах (фиг. 2-4). точки, соответствуюпр1е напряжениям на выводах основных и вспомогательных обмоток, подключенных к вентильному мосту, лежат на одной окружности и делят ее на Зп,равных частей. При нечетном и каждая точка, например L, З0 с двумя противолежащими наиболее удаленными точками, например Р и Й, дает два результирующих вектора напряжения (показаны штриховыми линиями). Таким образом, получается система из Зп векторов, повернутых относительно друг друга на угол и

1 представляющих собой одинаковые по амплитуде напряжения, сдвинутые по фазе на равные углы. При четном и каждой точке L соответствует одна диаметрально противоположная точка и число результирующих напряжений уменьша-р ется вдвое, что приводит к уменьшению частоты и увеличению амплитуды пульса-4> циу. Поэтому целесообразно выбирать и нечетным.

В устройстве (фиг. 6) при 11 . = 3 выбрано значение параметра 4=<+ . Прн этом в первой основной обмотке (для которой & -1) отвод совпадает с концом обмотки и число витков соответствующей вспомогательной обмотки равно нулю. Поэтому устройство содержит основные обмотки 1 и 2, начала которых

55 соединены и подключены к вентилям 9 моста, только в первой основной обмотке 1 дополнительная секция 3 (фиг. 1) отсутствует, и конец обмот6 ки 1 подключен . соответствующим вентилям 9 моста. Вторая основная обмотка 2 в Фазе А, В и С содержит дополнительную секцию 4, конец которой подключен к концу первой основной обмотки 1 фаз В, С и А, соответственно, а отвод обмотки 2 подключен к вспомогательной обмотке 7 фаз В, С и .А (при с 1) или Фаз С, А н В (при 4, -1), соответственно. Другие выводы вспомо-, гательных обмоток 7 подключены к вен1 тилям 9 моста.

Преобразователь работает следующим образом (фиг. 2).

В начале периода фазы А, когда напряжение фазы A равно нулю, фазы Вотрицательно и фазы С вЂ” положительно, включается пара вентилей 5, соответствующих точкам P и К векторной диаграммы, и выпрямленное напряжение определяется суммой напряжений последо« вательно включенных обмоток 7 (фазы В) - 2(фазы А от первого отвода)

4(фазы А) — 3(фазы В) — 1(фазы В)

2(фазы С) — 3(фазы А) — 1(фазы А до первого отвода) — 5(фазы С) и параллельно включенных обмоток 7(фазы В)2(фазы А от первого отвода до начала) — 1(фазы С) — 3(фазы С) — 4(фазы В) — 2 (фазы В) — 1(фазы А о начала до первого отвода) — 5(фазы С).

-При дальнейшем изменении напряже,ния, на протяжении следующей 1/бп части периода вместо вентиля 9, обозначенного на фиг. 2 буквой К, включается вентиль 1. (вектор Р ) и происходит переключение с первого отвода обмотки 1 фазы А и первой вспомогательной обмотки 5 фазы С на другой отвод обмотки 1 фазы A и вторую вспомогательную обмотку 6 фазы С. В следующую 1/6п часть периода происходит переключение с первого отвода обмот.ки 2 фазы А и обмотки 7 фазы В на начало обмотки 2 фазы А (вектор Rl.), затем — на вектор PK и т.д. Аналогично происходит переключение напряжений и при векторных диаграммах, представленных на фиг. 3 и 4.

Устройство, изображенное на фиг. б работает аналогично.

Перед началом периода напряжения .определяется вектором RK, т.е. включены обмотки 7(фазы В) — 2(фазы А от отвода до начала) - 1(фазы С) — 2(фа" зы В)и: параллельно включены обмотки

7.(фазы В)" 2(фазы А от отвода до конца) — 1(фазы В). — 2(фазы С) — 1(фазы А). В начале периода происходит

Формула изобретения

86 переключение на вектор Р1. т.е. включены обмотки 7(фазы В) — 2(фазы А от отвода до начала) — 1(фазы С) — 2{фазы В) — 1(фазы А), и параллельно обмотки 7(фазы В) — 2(фазы А от отвода .до конца) — 1(фазы В) — 2(фазы С).

Затем через 1/18 часть периода происходит переключение на вектор RL и т.д.

Технико-экономическое преимущество Предлагаемого устройства заключа ется в меньшем числе витков вторичных обмоток и более низком внутреннем сопротивлении трансформатора по сравнению .с известным, так как вводятся дополнительные секции в каждой основной обмотке и при этом исключаются три центральные обмотки, имеющиеся в известном. Число витков исключаемых центральных обмоток равно

Uo

Число витков шести добавленных дополнительных секций, например для

30-фазного выпрямителя (n = 5) при 1 = 0 и d = -1 равно

Р j

0,726ы.. 0 соз /бп т.е. в два раза меньше.

Для устройства, представленного на фиг. 6 общее. число витков составляет 3, 14 Ь® Utt, а для известного - 3,58ЬВ Uo,ò.å. Hà 14Х больше.

Снижение внутреннего сопротивления в предлагаемом устройстве обеспечивается тем, что в нем основные обмотки образуют две параллельно включенные цепи. При n = 3 и 1 = 0 общее сопротивление обмоток предлагаемого устройства составляет 0,89hr w U y, где ьг — сопротивление обмотки с дшвитков, т.е. на 97% ниже, чем у известного. При больших значениях и разница возрастает.

Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, со" держащий 6п-фазный вентильный мост

6667 8 и трехфазный трансформатор с двумя основными обмотками и вспомогатель1 ными обмотками в каждой фазе, причем начало одной основной обмотки каждой фазы подключено к началу другой основной обмотки другой фазы и соответствующей фазе вентильного моста, каждая вспомогательная обмотка включена между соответствующим отводом основной обмотки и фазой вентильного ,моста, отличающийся тем, что, с целью уменьшения числа витков вторичных обмоток и снижения внутреннего сопротивления преобразователя, в каждой основной обмотке введена дополнительная секция, начало которой соединено с последним отводом этой обмотки, а конец дополнительной секции одной основной обмотки каждой фазы подключен к концу дополнительной секции другой основной обмотки третьей фазы, причем общее число витков основной обмотки вместе с дополнительной секцией равно

25 АИ Оо — у ° з1п (— +&4 ) 1

Jr

6п где Ч вЂ” число витков вторичной обмотки на l В выходного напряжения;

0б — амплитудное значение выходного напряжения, Ф = 1 для одной и ф — 1 для другой основной обмотки каждой фазы, — общий для всех обмоток па35 рамстр в диапазоне 01 Ч 4»

У

6 число отводов каждой основной обмотки равно целой части величины (+

+ 295, а параметры выбирают преимущественно равными n 3,× 3г

Источники информации, принятые во внимание при .экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 502400, кл. Н 02 С 7/06, 1977.

2; Авторское свидетельство СССР

Р 504281, кл. Н 02 М 7/06, 1977.

3. Авторское свидетельство ССС . по заявке 9 2593809/07, кл. Н 02 И 7/06, 1976 (прототип).

866Ü67

Корректор С. Шекмар

Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Il3O35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8094/77

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

Составитель В. Мерзляков

Редактор О. Черниченко Техред А.Савка