Преобразователь переменного напряжения в постоянное

Преобразователь переменного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор изобретения

А.Г.Аслан-заде и (71) заявитель (511) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

B ПОСТОЯННОЕ

1.

"зобретение относится к преобразовательной технике и может быть ис" пользовано в трехфазных выпрямителях с управлением на первичной стороне.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, первичная обмотка каждой фазы которого через первичные обмотки других фаз и управляемые вентили связана с соответствующими фазными входными выводами, при этом вторичные фазные обмотки соединены в звезду и подключены к входу трехфазного выпрямительного моста (1 ).

Недостатком данного преобразователя является относительно невысо кое использование неуправляемых вентилей по току (угол проводимости . вентиля равен 120 эл.град.).

Наиболее близким k предлагаемому является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержа

2 щий трехфазный трансформатор, первичная обмотка каждой фазы которого через первичные обмотки других фаз и встречно-параллельно включенные пары управляемых вентилей связана с соответствующими фазными входными выводами, при этом вторичные фазные обмотки соединены в треугольник и подключены к выводам переменного тока трехфазного мостового выпрямителя (2 3.

Достоинством преобразователя яв-. ляется то, что его схема является магнитно-уравновешенной, так как одна иэ обмоток трансформатора соединена в треугольник..

Работа преобразователя имеет следующие особенности. При номинальной нагрузке и полупроводниковых венти-.. щ лях моста угол проводимости вентиля равен 180 эл.град., однако Форма его тока обладает резко выраженной несимметрией, которая характеризуется тем, что амплитуды крайних ступеней тока, 410

993

1О

55 каждая длительностью 60 зл. град., не равны друг другу, т.е. не равны каждая половине амплитуды средней ступени той we длительНости. Это явление, ухудшающее использование вентилей по току, объяснеятся прежде всего тем, что попарно параллельно проводящие ток вентили катодной или анодной группы имеют неидентичные вольт-амперные характеристики.

При нагрузках, значительно меньших номинальных, наблюдается предельный случай несимметрии, когда угол проводимости вентиля снижается до I20 эл. град., т.е. возможность попарно параллельной проводимости вентилей в группе исключается. Это сопровождается увеличением угла провоДимости фазных обмоток трансформатора с

240 до 360 эл.град,при одновременном изменении формы протекающего в них тока, вследствие чего резко уменьшается действующее значение тока в обмотках и столь же резко растет напряжение на выходе, т.е. внешняя характеристика выпрямителя приобретает излом.

Участок внешней характеристики выпрямителя, соответствующий дальнейшему снижению выпрямленного тока, при угле проводимости вентилей

120 эл.град. имеет более крутой на; клон,чем при угле проводимости вентилей 180 эл.град., т.е. внешняя характеристика выпрямителя приобретает на этом участке еще один излом.

Если выпрямительный мост собран например, на ртутных вентилях, т.е. на вентилях, имеющих "дугу зажигания, то угол проводимости вентилей во всем диапазоне изменения нагрузки равен

120 эл.град., так как возможность попарно параллельной проводимости вентилей в группе практически исключена. Поэтому внешняя характеристика выпрямителя не имеет изломов, однако крутизна ее наклона здесь больше,чем в случае полупроводниковых вентилей при их угле проводимости 180 эл.град.

Таким образом, основными недостат-. ками известного преобразователя являются относительно невысокое использование неуправляемых вентилей по току и неудовлетворительная внешняя характеристика.

Цель изобретения — повышение использования вентилей по току и улучшение внешней характеристики, что влечет за собой повышение КПД.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехфазный трансформатор, начала первичных обмоток фаз которого подключены к входным выводам, а конец первичной обмотки каждой фазы соединен с концами двух других фаз через соответствующие пары встречно-параллельно включенных тиристоров, вторичные обмотки соединены в треугольник и подключены к трехфазному мостовому выпрямителю, последовательно с каждой вторичной обмоткой включена обмотка введенного трехобмоточного уравнительного реактора.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя.

Преобразователь содержит трехфаз 0 ный тРансфоРматоР 1 с первичными фазными обмотками 2-4, подключенными началами к фазным входным выводам А, В и С, а концами - к вершинам треугольника, по схеме ко 5 торого соединены встречно-паРаллельно включенные пары тиристоров 5-10.

Вторичные обмотки 11 — 13 трансформатора 1 соединены в треугольник, последовательно с каждой вторичной

50 обмоткой включена одна из трех обмоток 14-16 уравнительного реактора.

Концы вторичных обмоток 11 — 13 подключены к входу трехфазного мостового выпрямителя, собранного на дио35 дах 17-22. К выходу выпрямителя подключена нагрузка 23.

Устройство работает следующим образом.

Допустим, что открыт тиристор 5 от прикладываемого к нему линейного напряжения сети Од р, которое, за вычетом прямого падения напряжения на тиристоре 5, делится пополам между обмотками 2 и 3. Поэтому мгновенные значения напряжений, трансформированных на обмотки 11 и 12, также равны друг другу и, в случае идентичности вольт-амперных характеристик диодов 17 и 2I, должны проводить каждая половину тока нагрузки через дио-, ды соответственно 17, 20 и 21, 20.

Однако вольт-амперные характеристики диодов катодной (анодной) группы в общем случае могут заметно отличаться друг от друга.

Функция уравнительного реактора в этом случае сводится к тому, чтобы за счет возникающей ЭДС взаимоиндук5 9934 ции, при появлении тока, протекающего через один иэ диодов, например, 17, ввести положительную по знаку ЭДС в цепь другого диода той же группы, например 2 l. В рассматриваемом промежутке времени эту функцию выполняют обмотки 14 и 15 уравнительного реактора. При этом ток нагрузки протекает через диод 20, далее разветвляется на две равные части, одна из которых 1о протекает через обмотки 11, 14 и диод 17, а другая - через обмотки

15, 12 и диод 21, затем вновь протекает по общей цепи, содержащей нагрузку 23 и диод 20. 35

Через 60 эл.град. отпирается тиристор 9, отпирается диод 22, зарирается преобладающим отрицательным потенциалом обмотки. 13 диод 21, обесточиваются обмотки 15. 12,. 3, и ти- щ ристор 5 запирается, если его ток удержания оказывается больше намагничивающего тока в обмотках 2 и 3.

Если же протекающий через тиристор

5 намагничивающий ток больше его то- г ка удержания, то он запирается при перемене полярности прикладываемого к нему напряжения, однако на основных показателях выпрямления это никак не сказывается. Ток нагрузки протекает по общей цепи через диод 17 и нагрузку 23, далее разветвляется на две равные части, одна из которых протекает через диод 20 и обмотки

11, 14, а другая — через диод 22 и обмотки 16, 13. Как видно,в данном интервале функция деления тока на две равные части между диодами 20 и 22 выполняется другой парой обмоток уравнительного реактора, а именно 14 и 16.

Очередность включения. тиристоров и диодов следующая: 5- 17-20-21, 9- 17-22-20, 7- 19-22-17, 6- 19- 18-22, 10-21- 18-19, 8-21-20- 18.

Схема включения уравнительного реактора устраняет возможность анор-мальной работы преобразователя в любом режиме с любыми вентилями, обеспечивает получение симметричной-формы тока вентиля, длительностью

180 эл.град., амплитуда средней ступени которого вдвое больше амплитуды крайней ступени при одинаковой их

10 6 длительности в 60 эл.град. Это при- " водит к уменьшению действующего значения тока вентиля при одном и том же среднем значении его тока, т.е. повышению использования вентиля по току, а также улучшению внешней характеристики выпрямителя.

Возможным вариантом соединения тиристоров является также звезда, образованная совместно с первичными фазными обмотками встречно-параллель. но включенными парами тиристоров. 8 частном случае этого, соединения, когда указанные пары тиристоров образуют вентильную звездочку, между общими точками их катодов и анодов допустимо включение сглаживающего дросселя.

Расчетная мощность уравнительного реактора не зависит от угла отпирания тиристоров, так как напряжение на его обмотках определяется не разностью мгновенных значений смежных по фазе выпрямляемых напряжений, а разбросом вольт-амперных.характерис тик диодов моста.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, начала первичных обмоток фаз которого подключены к входным выводам, а конец первичной обмотки каждой фазы соединен с концами двух других фаз через соответствующие пары встречнопараллельно включенных тиристоров, вторичные обмотки соединены в треугольник и подключены к трехфазному мостовому выпрямителю, о т Jl и ч а юшийся тем, что, с целью повы.-.. шения КПД, последовательно с .каждой вторичной обмоткой включена обмотка введенного трехобмоточного уравнительного реактора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l. Рвторское свидетельство СССР и 168781, кл. Н 02 М 7/12, 1963.

2. Патент Японии NÃ 51-40251, кл. Н 02 М 7/155, 1976.

993410

Составитель Е.Мельникова

Редактор В.Пилипенко Техред О.Неце .

Корректор Г. Решетник

Подписное

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

Заказ 499/73 Тираж 685

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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