Преобразователь переменного напряжения в постоянное

Преобразователь переменного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рес убпик вц983941 (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.07.81 (21) 3317994/24-07 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 23.12.82. Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 23.12.82

Р М К з

Н 02 М 7/155

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (33) УДК 621. 314. .б (088.8) !

Г.Г.Магазинник

:-- !

Горьковский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. А.A.Æäàíîâà (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к ведомым сетью управляемым вентильным преобразователям, и может быть использовано для питания и регулирования скорости электродвигателя постоянного тока с одновременной компенсацией.реактивной мощности.

Известен преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду и подключены к трехфаэному мостовому выпрямителю, а также устройство искусственной коммутации, выполненное в виде однофазного моста на тиристорах, в диагонали переменного тока которого установлен конденсатор, одним выводом подключенный к нейтрали звезды, причем катодйая группа тиристоров однофаэного моста соединена с катодной группой тиристоров трехфазного мостового выпрямителя, а подключение анодной группы тиристоров — соответственно f 1).

Недостаток этого устройства — необходимость высокой частоты коммутации, что приводит к дополнительным потерям.

Наиболее близким к изобретению. является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий вторичную обмотку трансформатора, соединенную в звезду и подключенную к трехфазному мостовому выпрямителю, а также устройство искусственной коммутации, выполненное в виде однофазного моста на двух диодах и двух полностью управляемых вентилях, причем в диагонали переменного тока указанного моста установлен конденсатор, объединенные аноды диода и полностью управляемого вентиля под- ключены к нейтрали звезды, а объединенные катоды диода и полностью управляемого вентиля подключены к катодной группе тиристоров трехфазного мостового выпрямителя.

С целью компенсации реактивной мощности управление трехфазным мостовым выпрямителем осуществля-. ется с выполнением соотношения

aLp-Аи, где с е — угол управления

25 группыи вентилей с естественной коммутацией, б .и — угол управления группы вентилей с искусственной коммутацией $2).

Однако такое управление .- приводит к наличию в кривой сетевого тока по 983941 стоянной составляющей, что вызывает подмагннчивание сетевого трансформатора. Для устранения этого явления необходимо осуществлять искусст,венную коммутацию вентилей в обеих группах моста, а для сохранения равенства g р -- > ввести дополнительный трехфазный мостовой выпрямитель с естественной коммутацией вентилей, В этом случае возникает разница между средними значениями выпрямленных напряжений моста с естественной и моста с искусственной коммутацией при с р=- . Указанный недостаток обус-. ловлен разницей во внешних характеристиках преобразователей при естест- 15 венной и искусственной коммутации и требует усложнения системы управления с целью автоматического поддержания равных средневыпрямленных напряжений обоих мостов. Иначе возможно2() насыщение уравнительных реакторов.

При автоматическом выравнивании средневыпрямленных напряжений уже не соблюдается равенство с р=-g)) т.е. преобразователь не полностью 25 компенсирован, что также является недостатком.

В динамических режимах даже при наличии системы автоматического регулирования равенства aL@ с(можеч1 нарушиться из-за неодинакового быстродействия мостов с естественной и искусственной коммутацией при уменьшении и увеличении выпрямленного напряжения (мост с естественной коммутацией имеет запаздывание при уменьшении напряжения, мост с искусственной коммутацией, наоборот„ имеет запаздывание при увеличении напряжения) . Б то же время современные мощные преобразователи выполняются в основном по мостовой схеме. При этом в каждой ветви моста может быть два и более параллельно соединенных вентиля, что позволяет представить преобразователь в виде двух и более параллельно включенных мостов с питанием от общего источника.

Цель изобретения — повышение коэффициента мощности путем устранения 50 постоянной составляющей с кривой сетевого тока, а также устранение разницы между средними значениями выпрямленных напряжений параллельно работающих мостовых выпрямителей, 55

Эта цель достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазную обмотку трансформатора, соединенную в звезду и подключен- 6() ную к первому трехфазному мостовому выпрямителю, устройство искусственной коммутации, выполненное в виде аднофазного моста, в диагонали переменного тока которого установлен 65 конденсатор, два плеча образованы диодами, два — полностью управляемыми вентилями, вве,цен второй трехфазный мостовой выпрямитель, подключенный параллельно цервому через два уравнительных реактора, объединенные аноды диода и полностью управляемого вентиля указанного однофазного моста соединены с катодами первых двух введенных тиристоров, анод одного из которых соединен с объединенными анодами трехфаэных мостовых выпрямителей, а анод. другого — с нулевой точкой звезды, объединенные катоды диода и полностью управляемого вентиля указанного однофазного моста соединены с анодами вторых двух введенных тиристоров, катод одного из которых соединен с объединенными катодами трехфазных мостовых выпрямителей, а катод другого — с нулевой точкой звезды, причем выходные выводы образованы средними точками уравнительных реакторов.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь содержит трехфазную обмотку 1 трансформатора, соединенную в звезду и подключенную к двум параллельно работающим трехфазным мостовым выпрямителям, первый — на тиристорах 2-7, второй на тиристорах 8-13. Средние точки уравнительных реакторов 14 и 15 образуют выходные выводы для подключения нагрузки 16. Устройство искусственной коммутации выполнено в виде однофазного моста, содержащего диоды 17 и 18 и полностью управляемые вентили 19 и 20. Конденсатор 21 установлен в диагонали переменного тока.

Объединенные аноды диода 18 и полностью управляемого вентиля 20 подключены к катоДам первых тиристоров

21 и 22, а объединенные катоды диода

17 и полностью управляемого вентиля

19 подключены к анодам вторых тирис-, торов 23 и 24. Анод тиристора 21 соединен с объединенными анодами трехфаэных мостовых выпрямителей, а катод тиристора 23 — с объединенными катодами этих выпрямителей. Анод тиристора 22 и катод тиристора 24 подключены к нулевой точке звезды обмотки 1.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии конденсатор

21 заряжен от вспомогательного маломощного источника (не показан) до напряжения, большего, чем амплитуда фазного напряжения обмотки

1 трансформатора. Полярность обкладок заряженного конденсатора 21 указана на чертеже. В процессе работы преобразователя с помощью тиристоров 21„ 22 и 23, 24 устройст983941

Формула изобретения

65 во искусственной коммутации поочередно подключается к тиристорам

2-4 и 11-13 мостовых выпрямителей преобразователя. Это подключение осуществляется в такой последовательности.

Пусть, например, нужно скоммутировать ток иэ тиристора 2 в тиристор 3. Тогда включаются тиристоры 22 и 23, а также вентили 19 и 20, и под действием напряжения конденсатора 21 ток из тиристора.2 и фазной обмотки трансформатора, присоединенной к этому тиристору, переходит в цепь: нулевая точка звезды обмотки

1 трансформатора — тиристор 22 — вентиль 20 — конденсатор 21 — вентиль

19 — тиристор 23. При этом конденсатор частично разряжается, После полного перехода тока в упомянутую. цепь вентили 19 и 20 размыкаются и ток идет по цепи: нулевая точка обмотки 1 трансформатора — тиристор

22 — диод 18 — конденсатор 21 диод 17 — тиристор 23. При этом происходит дозаряд конденсатора и восстановление его первоначального напряжения, а ток из конденсатора переходит в цепь фазы, присоединенной к тиристору 3 (на схеме этот путь тока показан пунктиром). Когда ток через конденсатор 21 станет равным нулю, т.е. после завершения цикла единичной искусственной коммутации, то тиристоры 22 и 23 автоматически запираются, ввиду отсутствия тока, и схема приходит в состояние готовности к.очередной коммутации.

Очередная искусственная коммутация происходит в группе тиристоров 11

13 мостового выпрямителя и начинается с включения тиристоров 21-24 и вентилей 19 и 20. В остальном процесс коммутации идентичен вышеописанному.

Таким образом, в схеме каждый из двух мостовых выпрямителей работает с комбинированной коммутацией: одна группа тиристоров (5-7) первого выпрямителя работает при естественной коммутации, другая (2-4) при искусственной коммутации, аналогично. во втором выпрямителе: тиристоры 8-10 имеют естественную коммутацию, а тиристоры 11-13 искусственную.

Недостатком этой схемы является необходимость в установке уравнительных реакторов.

Достоинство заключается в том, что преобразователь может быть выполнен в бестрансформаторном варианте (подключением обоих мостов к трехфазной питающей сети), при этом гармонический состав сетевого и выпрямленного тока оказывается таким же, как при последовательном соединении двух мостов с питанием от двух обмоток трансформатора и по« очередным или комбинированным управлением. Габариты же уравнительных реакторов значительно меньше габаритов трансформатора, необходимого в известных схемах.

Для исключения небольшой постоянной составляющей напряжения на о реакторах 14 и 15, обусловленной поочередной искусственной коммутацией с включением тиристора 21 и 23, эти ректоры могут быть выполнены на общем сердечнике (связь показана пунктиром). Таким образом, одним общим устройством искусственной коммутации осуществляется поочередная коммутация тиристоров в катодной группе одного и анодной группе другого трехфазного мостового выпрямителя.

При этом среднее значение выпрямленных напряжений параллельно рабо-.

;тающих выпрямителей равны во всем диапазоне регулирования преобразова25, теля.

Преобразователь по гармоническому составу сетевого и выпрямленного тока эквивалентен двухмостовому с последовательным соединением мостов, отличаясь от последнего наличием только одного источника питания и меньшими потерями в вентилях.

Преобразователь переменного напря.жения в постоянное, содержащий трехфазную обмотку трансформатора, сое4О диненную в звезду и подключенную к первому трехфазному мостовому выпрямителю, устройство искусственной коммутации, выполненное в виде однофазного моста,в диагонали пере45 менного тока которого установлен конденсатор, два плеча образованы диодами, два — полностью управляемыми вентилями, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности, введен второй трехфазный мостовой выпрямитель, подключенный параллельно первому через два уравнительных реактора, объединенные аноды диода и полностью управляемого вентиля указанного однофазного моста соединены с катодами первых двух введенных тиристоров, . анод одного из которых соединен с объединенными анодами трехфазных мостовых выпрямителей, а анод другого — c нулевой точкой звезды, объединенные катоды диода и полностью управляемого вентиля указанного моста соединены с анодами вторых двух введенных тиристоров, катод одного из которых соединен с объе983941

Составитель Е.Мельникова

Редактор Л.Филиппова Техред З.Палий Корректор Е.Рошко

Заказ. 9950/70 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 диненными катодами трехФазных мостовых выпрямителей, а катод другого - с нулевой точкой звезды, при чем выходные выводы образованы средними точками уравнйтельных реакторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 752685, кл. Н 02 М 7/12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

5,Р 764967, кл. Н 02 М 7/12, 1976.