RU180741U1

RU180741U1 - SEMICONDUCTOR RECTIFIER

Info

Publication number: RU180741U1
Application number: RU2018101337U
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Коптяев; Евгений Николаевич Попков; Валентин Алексеевич Хомяк
Original assignee: Евгений Николаевич Коптяев
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2018-06-22

Abstract

Полезная модель относится к преобразовательной технике, а именно к многофазным полупроводниковым выпрямителям и применимо в линиях электропередач постоянного тока, а также для питания мощной промышленной нагрузки, например в металлургии.Из уровня техники известны многофазные полупроводниковые выпрямители, представляющие один из самых распространенных видов статических преобразователей электроэнергии. В основе всех классических выпрямителей лежит использование многофазных выпрямительных мостов с использованием полупроводниковых приборов с односторонней проводимостью, объединенных в анодную и катодную группу. При этом качество выходного напряжения определяется главным образом числом пульсаций за период питающей сети, пропорциональным числу фаз выпрямляемого напряжения.Наиболее распространенной является двенадцатипульсная схема выпрямления, основанная на комбинации соединения вторичных обмоток силового трансформатора звездой и треугольником, что обеспечивает фазовый сдвиг. Упомянутая схема нашла наибольшее распространение для питания линий электропередач постоянного тока, а также в промышленных выпрямителях. Однако качество выходного напряжения двенадцатипульсной схемы недостаточно высоко, и во многих случаях требует дополнительной фильтрации (сглаживания), увеличивающей габариты установки.В некоторых случаях, для повышения качества выпрямленного напряжения, прибегают к использованию двадцатичетырехпульсной схемы выпрямления, имеющей четыре трехфазных выпрямительных моста, соединяемых последовательно или параллельно. Такая схема требует дополнительного фазового сдвига между вторичными обмотками питающих трансформаторов, и использования схем соединения обмоток треугольником и зигзагом, что приводит к увеличенному числу витков и росту габаритов.Преимущество предлагаемого полупроводникового выпрямителя состоит в реализации двадцатичетырехпульсного режима, и соответствующего ему повышения качества напряжения, без формирования четырех взаимно и симметрично сдвинутых по фазе трехфазных систем напряжений, подключенных к выпрямительным мостам. Технически это означает отказ от всех обмоток по схеме треугольник, и соответствующего им избыточного расхода витков.Наличие двадцатичетырех пульсаций на выходе и их симметрия достигаются за счет дополнительного фазового сдвига между двумя трансформаторами, при использовании в одном из них первичной обмотки звездой, в другом зигзагом. Упомянутые трансформаторы имеют по две вторичные обмотки каждый при соотношении числа витков в них приближенно равном натуральному числу е (2,72). К выходам вторичных обмоток подключены четыре выпрямительных моста, включенных последовательно, причем к обмоткам с большим числом витков подключены неуправляемые (диодные) мосты, а к обмоткам с малым числом витков - управляемые мосты. Упомянутые мосты объединяются в пары с равным числом витков, причем выпрямительные мосты в парах включаются параллельно, а пары мостов между собой - согласно последовательно.Сдвиг фаз между трансформаторами достигается включением первичной обмотки одного из них в треугольник, другого в зигзаг. Трансформаторы отличаются друг от друга только схемой включения первичной обмотки и наличием фазового сдвига напряжений на выходе.Основным достигаемым техническим результатом является уменьшение требуемого числа витков обмоток трансформаторов, соответствующее уменьшение массы и габаритов. Также происходит некоторое улучшение электромагнитной совместимости полупроводникового выпрямителя за счет коммутации отводов обмоток с малым числом витков.The utility model relates to converter technology, namely to multiphase semiconductor rectifiers and is applicable in DC power lines, as well as to supply a powerful industrial load, for example, in metallurgy. Multiphase semiconductor rectifiers are known from the prior art, representing one of the most common types of static power converters . The basis of all classical rectifiers is the use of multiphase rectifier bridges using semiconductor devices with one-sided conductivity, combined into an anode and cathode group. In this case, the quality of the output voltage is determined mainly by the number of ripples for the period of the mains, proportional to the number of phases of the rectified voltage.The most common is a twelve-pulse rectification circuit based on a combination of connecting the secondary windings of the power transformer with a star and a triangle, which ensures a phase shift. The aforementioned circuit has found the greatest distribution for powering DC power lines, as well as in industrial rectifiers. However, the quality of the output voltage of the twelve-pulse circuit is not high enough, and in many cases requires additional filtering (smoothing), which increases the dimensions of the installation. In some cases, to improve the quality of the rectified voltage, they resort to using a twenty-four pulse pulse rectification circuit having four three-phase rectifier bridges connected in series or parallel. Such a circuit requires an additional phase shift between the secondary windings of the supply transformers, and the use of circuits for connecting the windings with a triangle and a zigzag, which leads to an increased number of turns and an increase in dimensions. four mutually and symmetrically phase-shifted three-phase voltage systems connected to rectifier bridges. Technically, this means the rejection of all windings according to the triangle scheme, and the corresponding excess consumption of turns. The presence of twenty-four ripples at the output and their symmetry are achieved due to an additional phase shift between the two transformers, when using one of the primary windings with a star, in the other with a zigzag. The mentioned transformers have two secondary windings each with a ratio of the number of turns in them approximately equal to the natural number e (2.72). Four rectifier bridges connected in series are connected to the outputs of the secondary windings, and uncontrolled (diode) bridges are connected to the windings with a large number of turns, and controlled bridges are connected to the windings with a small number of turns. The mentioned bridges are combined in pairs with an equal number of turns, and the rectifier bridges in pairs are connected in parallel, and the pairs of bridges between them are connected in series. The phase shift between the transformers is achieved by including the primary winding of one of them in a triangle, the other in a zigzag. Transformers differ from each other only in the primary winding circuitry and the presence of a phase shift in the output voltages. The main technical result achieved is the reduction in the required number of turns of the transformer windings, the corresponding reduction in weight and dimensions. There is also some improvement in the electromagnetic compatibility of the semiconductor rectifier due to the switching of the taps of the windings with a small number of turns.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель. Полезная модель относится к преобразовательной технике, и предназначена для питания промышленной нагрузки постоянного тока.The technical field to which the utility model belongs. The utility model relates to a conversion technique, and is intended to power an industrial DC load.

Уровень техники. Известен статический выпрямитель [патент РФ на полезную модель №144830], предназначенный для питания силовых промышленных электроустановок и линий электропередач постоянного тока, и содержащий два последовательно включенных трехфазных выпрямительных моста, один из которых выполняется на неуправляемых вентилях, другой выполнен на управляемых вентилях, оба выпрямительных моста подключаются к отдельным трехфазным вторичным обмоткам трансформатора. Вторичные трехфазные обмотки имеют коэффициенты трансформации, соотносящиеся между собой как 1:2,8 и имеют одинаковую схему включения звездой. Управляемый выпрямительный мост формирует 6 пульсаций выпрямленного напряжения, состоящих из фрагментов фронтов полуволн, коммутируемых в моменты равенства фронтов полуволн напряжения разных фаз, при этом нарастающий и спадающий фронты чередуются. В результате пульсации неуправляемого и управляемого выпрямительных мостов оказываются сдвинуты на угол π/6, а на выходе выпрямителя образуется суммарное напряжение, имеющее 12 симметричных пульсаций за период питающей сети.The level of technology. Known static rectifier [RF patent for utility model No. 144830], designed to power industrial power plants and DC power lines, and containing two serially connected three-phase rectifier bridge, one of which is performed on uncontrolled valves, the other is made on controlled valves, both rectifier bridges are connected to separate three-phase secondary windings of the transformer. Secondary three-phase windings have transformation ratios that are related to each other as 1: 2.8 and have the same star switching pattern. The controlled rectifier bridge generates 6 ripples of the rectified voltage, consisting of fragments of half-wave fronts, switched at the moments of equality of the half-wave fronts of the voltage of different phases, while the rising and falling edges alternate. As a result of the ripple of the uncontrolled and controlled rectifier bridges, they are shifted by an angle π / 6, and a total voltage is formed at the output of the rectifier, which has 12 symmetrical ripples over the period of the supply network.

К недостаткам такого решения можно отнести низкое для ряда областей промышленного применения качество выходного напряжения из-за наличия двенадцати пульсаций выпрямленного напряжения при питании от трехфазной силовой сети переменного тока.The disadvantages of this solution include the low quality of the output voltage for a number of areas of industrial application due to the presence of twelve ripples of the rectified voltage when powered by a three-phase AC mains.

Также известен полупроводниковый выпрямитель [Абрамов С.С., Вечеров И.А., Ивлев М.Л., Коптяев Е.Н. Многопульсный выпрямитель для электроэнергетики // Научно-технические ведомости Севмашвтуза - 2017, №2, с. 56-63, опубликовано 29.10.2017], предназначенный для питания силовых промышленных электроустановок и линий электропередач постоянного тока, и содержащий два трехфазных силовых стержневых трансформатора, первичные трехфазные обмотки которых подключены к питающей сети. Первичная обмотка одного трансформатора имеет соединение звездой, первичная обмотка другого трансформатора имеет соединение в треугольник, все вторичные обмотки силовых трансформаторов подключены к выпрямительным мостам. Каждый силовой трансформатор имеет по две вторичные обмотки, включенные по схеме звездой, при соотношении числа витков между упомянутыми вторичными обмотками в каждом трансформаторе, приближенно равном произведению натурального числа е на квадратный корень из двух. Для образования 6-фазной системы напряжений вторичные 3-фазные обмотки с равным числом витков объединяются в пары с общей нейтралью, выпрямительные мосты в парах включаются параллельно и согласно, при последовательном и согласном соединении между парами трехфазных выпрямительных мостов.Also known is a semiconductor rectifier [Abramov S.S., Vecherov I.A., Ivlev M.L., Koptyaev E.N. Multipulse rectifier for electric power industry // Scientific and technical statements of Sevmashvtuz - 2017, No. 2, p. 56-63, published October 29, 2017], designed to power industrial power plants and DC power lines, and containing two three-phase power core transformers, the primary three-phase windings of which are connected to the mains. The primary winding of one transformer has a star connection, the primary winding of another transformer has a triangle connection, all the secondary windings of power transformers are connected to rectifier bridges. Each power transformer has two secondary windings, connected by a star circuit, with the ratio of the number of turns between the mentioned secondary windings in each transformer, approximately equal to the product of the natural number e and the square root of two. To form a 6-phase voltage system, secondary 3-phase windings with an equal number of turns are combined in pairs with a common neutral, rectifier bridges in pairs are connected in parallel and according to, with a series and consonant connection between pairs of three-phase rectifier bridges.

К недостаткам такого решения можно отнести использование первичной обмотки одного из силовых трансформаторов, включенной по схеме треугольник, что требует повышенного числа витков по сравнению с обмоткой включенной звездой, и приводит к росту массы и стоимости.The disadvantages of this solution include the use of the primary winding of one of the power transformers connected according to the triangle circuit, which requires an increased number of turns in comparison with the winding included by the star, and leads to an increase in mass and cost.

Раскрытие полезной модели. Полупроводниковые выпрямители являются одним из первых видов статических преобразователей электроэнергии, и широко используются в промышленности и электроэнергетике. Для решений малой и средней мощности все чаще используются импульсные преобразователи, в том числе активные выпрямители, обеспечивающие лучший гармонический состав токов, потребляемых из сети и регулировку коэффициента мощности. Однако в области больших мощностей, особенно в линиях электропередач постоянного тока, применяются классические схемы выпрямления.Disclosure of a utility model. Semiconductor rectifiers are one of the first types of static electric power converters, and are widely used in industry and electric power industry. For solutions of small and medium power, pulse converters are increasingly used, including active rectifiers, which provide the best harmonic composition of the currents consumed from the network and the adjustment of the power factor. However, in the field of high power, especially in direct current power lines, classical rectification schemes are used.

В основе всех классических выпрямителей лежит использование трехфазного выпрямительного моста, либо комбинации из нескольких трехфазных выпрямительных мостов, включенных последовательно или параллельно. В таком случае пульсации выпрямленного напряжения мостов суммируются, при условии наличия фазового сдвига между вторичными обмотками трансформаторов, питающих мосты.The basis of all classic rectifiers is the use of a three-phase rectifier bridge, or a combination of several three-phase rectifier bridges connected in series or in parallel. In this case, the ripples of the rectified voltage of the bridges are summed up, provided that there is a phase shift between the secondary windings of the transformers supplying the bridges.

Используют следующие виды включения обмоток трансформаторов: звезда (фигура 1), треугольник (фигура 2), зигзаг (фигура 3). Звезда и треугольник имеют симметричный взаимный фазовый сдвиг, равный 30 электрическим градусам. Обмотка зигзаг позволяет получить дополнительное фазовое смещение, обычно равное 15 электрических градусов. Однако использование обмоток по схеме треугольник и зигзаг требует в 1,72 и 1,18 раза большее число витков, чем для обмотки звездой. Данный факт предопределяет ухудшение массогабаритных показателей при увеличении качества фаз напряжения, и соответственно числа пульсаций.The following types of transformer windings are used: star (figure 1), triangle (figure 2), zigzag (figure 3). The star and the triangle have a symmetrical mutual phase shift of 30 electrical degrees. The zigzag winding allows you to get an additional phase displacement, usually equal to 15 electrical degrees. However, the use of windings according to the triangle and zigzag scheme requires 1.72 and 1.18 times more turns than for star windings. This fact predetermines the deterioration of overall dimensions with an increase in the quality of the voltage phases, and accordingly the number of ripples.

Известно, что сумма двух синусоидальных функций дает в результате также синусоидальную функцию с амплитудой и фазой, определяемыми амплитудами и фазами слагаемых. Подобный способ получения фазового сдвига используется в схеме соединения обмоток трехфазного трансформатора зигзагом, где результирующее фазное напряжение образуется геометрической суммой напряжений двух частей обмотки трансформатора, находящихся в разных его фазах. Как правило, в силовых трансформаторах общего назначения в этом случае обе части обмотки на каждом стержне имеют равное число витков, а фазное напряжение образуется суммой равных напряжений двух частей обмотки, а общее число витков обмотки на одном стержне при этом будет больше, чем при соединении обмотки в звезду.It is known that the sum of two sinusoidal functions also results in a sinusoidal function with amplitude and phase determined by the amplitudes and phases of the terms. A similar method of obtaining a phase shift is used in the connection scheme of the windings of a three-phase transformer with a zigzag, where the resulting phase voltage is formed by the geometric sum of the voltages of the two parts of the transformer winding in different phases. As a rule, in general-purpose power transformers in this case, both parts of the winding on each rod have an equal number of turns, and the phase voltage is formed by the sum of the equal voltages of the two parts of the winding, and the total number of turns of the winding on one rod will be greater than when connecting the winding into a star.

Также большее число витков содержит обмотка, включенная по схеме треугольник, а именно в

раз (1,72) больше витков, чем у обмотки с включением звезда с таким же выходным напряжением. Обмотка треугольником применяется в классическом двенадцатипульсном выпрямителе, показанном на фигуре 2, и вместе с другой вторичной обмоткой звездой - образует 6-фазную систему напряжений, которая при выпрямлении дает двенадцать пульсаций. Как правило, используется параллельное включение мостов, показанное на фигуре 4, что требует установки уравнительных реакторов на выходе каждого моста для выравнивания токов нагрузки. Возможно также и последовательное включение, которое также требует большего числа витков для получения двенадцати пульсации, из-за использования обмотки треугольник.Also, a larger number of turns contains a winding included in the triangle pattern, namely in

times (1.72) more turns than the winding with the inclusion of a star with the same output voltage. Triangle winding is used in the classic twelve-pulse rectifier shown in Figure 2, and together with another secondary winding with a star, it forms a 6-phase voltage system, which, when rectified, gives twelve ripples. As a rule, parallel connection of bridges is used, as shown in Figure 4, which requires the installation of surge reactors at the output of each bridge to equalize the load currents. Serial switching is also possible, which also requires a larger number of turns to obtain twelve ripples, due to the use of a triangle winding.

Для повышения качества выходного напряжения, и уменьшения гармонического состава токов потребляемых из питающей сети, применяют двадцатичетырехпульсные выпрямители, содержащие четыре трансформатора с комбинацией включения обмоток звезда-треугольник-зигзаг, дающей 12-фазную систему переменного напряжения, выпрямляемую четырьмя трехфазными мостами. Подобное решение приведено на фигуре 5, для случая параллельного включения мостов.To improve the quality of the output voltage, and reduce the harmonic composition of the currents consumed from the supply network, twenty-four-pulse rectifiers are used, containing four transformers with a combination of star-delta-zigzag windings giving a 12-phase AC voltage system rectified by four three-phase bridges. A similar solution is shown in figure 5, for the case of parallel connection of bridges.

Из уровня техники известен также двенадцатипульсный выпрямитель с "боковыми" пульсациями, выбранный за основной прототип, и имеющий улучшенные массогабариты благодаря отказу от использования обмотки треугольник. В упомянутом решении используются две вторичные обмотки звездой, при определенном соотношении их витков равном натуральному числу е (приближенно 2,72) и коммутации боковых фронтов полуволн вспомогательного выпрямительного моста с меньшим числом витков. Принципиальная схема такого решения приведена на фигуре 6. На фигуре 7 приведен график напряжений выпрямительных мостов упомянутого выпрямителя с боковыми пульсациями.The twelve-pulse rectifier with "lateral" pulsations, selected as the main prototype, and having improved mass dimensions due to the rejection of the use of a triangle winding, is also known from the prior art. The mentioned solution uses two secondary windings with a star, with a certain ratio of their turns equal to the natural number e (approximately 2.72) and commutation of the side fronts of the half waves of the auxiliary rectifier bridge with a smaller number of turns. A schematic diagram of such a solution is shown in FIG. 6. FIG. 7 is a graph of the voltage of the rectifier bridges of said rectifier with lateral ripples.

К достоинствам такого решения относится простота и экономия числа витков для того же выходного напряжения, что позволяет уменьшить габариты и стоимость решения. Однако качество выходного напряжения соответствует классическим двенадцатипульсным схемам.The advantages of this solution include simplicity and saving the number of turns for the same output voltage, which reduces the size and cost of the solution. However, the quality of the output voltage corresponds to the classic twelve-pulse circuits.

Решение, выбранное за основной прототип, показано на фигуре 8. Из принципиальной схемы видно, что для получения двадцатичетырехпульсаций выходного напряжения, используются два силовых трансформатора, при этом вторичные обмотки группируются в пары, взятые с разных трансформаторов. Поскольку первичная обмотка одного трансформатора включена звездой, а первичная обмотка второго включена треугольником, то образуется 6-фазная система вторичных напряжений, обладающая равным углом сдвига между фазами. Две пары выпрямительных мостов, каждая из которых образует двенадцатипульсную схему выпрямления, соединяются последовательно и согласно между собой, образуя на выходе 24 пульсации выпрямленного напряжения.The solution chosen for the main prototype is shown in figure 8. It can be seen from the circuit diagram that to obtain twenty-four pulsations of the output voltage, two power transformers are used, while the secondary windings are grouped in pairs taken from different transformers. Since the primary winding of one transformer is turned on by a star, and the primary winding of the second is turned on by a triangle, a 6-phase secondary voltage system is formed, which has an equal angle of shift between the phases. Two pairs of rectifier bridges, each of which forms a twelve-pulse rectification circuit, are connected in series and in accordance with each other, forming at the output 24 pulsations of the rectified voltage.

Принципиальная схема предлагаемого варианта представлена на фигуре 9. Решение направлено на реализацию двадцатичетырехпульсной схемы выпрямления, с уменьшенным расходом числа витков и соответствующим улучшенными габаритными показателями по сравнению с прототипом. Для этого предлагается соединить все четыре вторичных обмотки по схеме звезда, и расположить на двух трансформаторах (по две вторичные обмотки на каждом), данные вторичные обмотки объединяются в пары, смещенные относительно друг друга - за счет использования комбинации двух первичных обмоток: звездой (на первом трансформаторе) и зигзагом (на втором трансформаторе). В таком случае происходит снижение числа витков за счет полного отказа от обмоток по схеме треугольник, и снижение числа используемых обмоток по схеме зигзаг с трех до одной (относительно классической схемы, представленной на фигуре 5).A schematic diagram of the proposed option is presented in figure 9. The solution is aimed at implementing a twenty-four pulse rectification circuit, with a reduced number of turns and corresponding improved overall performance compared to the prototype. To do this, it is proposed to connect all four secondary windings according to the star scheme, and arrange them on two transformers (two secondary windings on each), these secondary windings are combined in pairs offset from each other - through the use of a combination of two primary windings: a star (on the first transformer) and zigzag (on the second transformer). In this case, there is a decrease in the number of turns due to the complete rejection of the windings in the triangle pattern, and a decrease in the number of used windings in the zigzag pattern from three to one (relative to the classical circuit shown in figure 5).

В предлагаемом решении, показанном на фигуре 9, два трехфазных силовых трансформатора, питаемых от общей трехфазной сети, имеют по две вторичные обмотки каждый с соотношением витков в них равном натуральному числу е (приближенно равно 1:2,72). Выпрямительные трехфазные мосты, подключенные к вторичным обмоткам, объединяются в пары, подключенные к вторичным обмоткам с одинаковым числом витков. Выпрямительные трехфазные мосты в парах включаются параллельно, пары мостов между собой включаются последовательно и согласно.In the proposed solution, shown in figure 9, two three-phase power transformers, powered from a common three-phase network, have two secondary windings each with a ratio of turns in them equal to the natural number e (approximately equal to 1: 2.72). Three-phase rectifier bridges connected to secondary windings are combined in pairs connected to secondary windings with the same number of turns. Three-phase rectifier bridges in pairs are connected in parallel, pairs of bridges between themselves are connected in series and in accordance.

Особенность работы выпрямителя заключается в следующем. Вторичные обмотки с большим числом витков образуют пару, расположенную на разных трансформаторах, и участвуют в формировании пульсаций большего напряжения. Также и вторичные обмотки с меньшим (в 2,72 раз) числом витков располагаются на разных трансформаторах, и образуют пару, формирующую "боковые пульсации". При этом максимумы выходного напряжения пары мостов с меньшим напряжением совпадают с минимумами пары основных мостов (с большим числом витков), и наоборот. На выходе выпрямителя после суммирования напряжения обеих пар трехфазных мостов формируется напряжение с 24 симметричными пульсациями за период питающей сети (фигура 10).A feature of the rectifier is as follows. Secondary windings with a large number of turns form a pair located on different transformers, and participate in the formation of ripples of higher voltage. Also, secondary windings with a smaller (2.72 times) number of turns are located on different transformers, and form a pair, forming "side pulsations". In this case, the maxima of the output voltage of the pair of bridges with a lower voltage coincide with the minima of the pair of main bridges (with a large number of turns), and vice versa. At the output of the rectifier after summing the voltage of both pairs of three-phase bridges, a voltage is generated with 24 symmetrical ripples over the period of the supply network (figure 10).

Отличие предлагаемого выпрямителя от прототипа заключается, главным образом, в наличии 24 пульсаций выпрямленного напряжения, достигаемого только при особом соотношении числа витков, равном приближенно 2,72 (точное значение равно натуральному числу е). Точное соблюдение этой пропорции обеспечивает симметрию пульсаций выходного напряжения, однако по технологическим причинам допустимо некоторое приближение значения, не имеющее существенного влияния на результат, и обеспечивающее приемлемое качество взаимной симметрии пульсаций.The difference between the proposed rectifier and the prototype is mainly in the presence of 24 ripples of the rectified voltage, achieved only with a special ratio of the number of turns equal to approximately 2.72 (the exact value is equal to the natural number e). Exact observance of this proportion ensures the symmetry of the output voltage ripples, however, for technological reasons, some approximation of the value is permissible, which does not have a significant effect on the result and provides an acceptable quality of mutual ripple symmetry.

При предлагаемом варианте выпрямителя половина силовых полупроводниковых вентилей может быть неуправляемыми диодами, другая - должна быть управляемыми полупроводниковыми приборами (например, полностью управляемыми тиристорами типа IGCT, либо транзисторами типа IGBT). Замена половины вентилей на диоды снижает стоимость полупроводниковых приборов в составе себестоимости преобразователя и обеспечивает минимальное тепловыделение. При использовании комплектов полностью управляемых вентилей в обоих парах выпрямительных мостов, становится возможной глубокая плавная регулировка выходного напряжения выпрямителя. Индуктивность вторичных обмоток, питающих управляемый мост, является уменьшенной благодаря малому числу витков, поэтому предлагаемому выпрямителю свойственна улучшенная электромагнитная совместимость при коммутации отводов упомянутой вторичной обмотки.With the proposed rectifier variant, half of the power semiconductor valves can be uncontrolled diodes, the other must be controlled semiconductor devices (for example, fully controlled thyristors of the IGCT type, or transistors of the IGBT type). Replacing half of the valves with diodes reduces the cost of semiconductor devices as part of the cost of the converter and ensures minimal heat generation. When using sets of fully controllable valves in both pairs of rectifier bridges, a deep smooth adjustment of the output voltage of the rectifier becomes possible. The inductance of the secondary windings supplying the controlled bridge is reduced due to the small number of turns, therefore, the proposed rectifier is characterized by improved electromagnetic compatibility when switching the taps of the said secondary winding.

Следует отметить, что вторичные трехфазные обмотки, группируемые в пары, имеют несимметричный фазовый сдвиг относительно друг друга, что вызвано заменой первичной трехфазной обмотки треугольник на обмотку типа зигзаг. Таким образом, впервые в преобразовательной технике, для получения симметричных выходных пульсаций, применена 6-фазная система напряжений, имеющая несимметрию фазового сдвига.It should be noted that the secondary three-phase windings, grouped in pairs, have an asymmetric phase shift relative to each other, which is caused by the replacement of the primary three-phase winding of the triangle by a zigzag winding. Thus, for the first time in the conversion technique, in order to obtain symmetrical output pulsations, a 6-phase voltage system with asymmetry of the phase shift is used.

Предлагаемое техническое решение является новым, имеющим следующие принципиальные отличия от прототипа:The proposed technical solution is new, having the following fundamental differences from the prototype:

для получения двадцатичетырех пульсаций выходного выпрямленного напряжения используется особое соотношение числа витков между парами вторичных обмоток, равное натуральному числу е (приближенно 2,72);to obtain twenty-four ripples of the output rectified voltage, a special ratio of the number of turns between the pairs of secondary windings is used, which is equal to the natural number e (approximately 2.72);

применением четырех вторичных обмоток, соединенных звездой, и имеющим несимметричный фазовый сдвиг между обмотками с равным числом витков, расположенными на разных трансформаторах, достигается получение двадцатичетырех симметричных пульсаций выходного напряжения;by using four secondary windings connected by a star and having an asymmetric phase shift between windings with an equal number of turns located on different transformers, twenty-four symmetrical output voltage ripples are obtained;

первичная обмотка одного силового трансформатора выполняется по схеме звезда, первичная обмотка другого силового трансформатора выполняется по схеме зигзаг, вторичные обмотки объединяются в пары с одинаковым числом витков, а подключенные к упомянутым парам обмоток выпрямительные трехфазные мосты включаются параллельно, при последовательном согласном соединении пар включенных параллельно выпрямительных мостов между собой.the primary winding of one power transformer is star-shaped, the primary winding of another power transformer is zigzag, the secondary windings are paired with the same number of turns, and the rectifier three-phase bridges connected to the said pairs of windings are connected in parallel, with a parallel consonant connection of pairs connected in parallel to the rectifier bridges between each other.

Таким образом, совокупность существенных признаков полезной модели приводит к новому техническому результату - получению выпрямленного напряжения с двадцатичетырьмя пульсациями, при одновременном упрощении конструкции обмоток и уменьшении габаритов. Кроме того, полный отказ от использования трехфазных обмоток включенных треугольником, позволяет не только улучшить габариты, но и избежать возникновения кольцевых уравнительных токов, протекающих в обмотках по схеме треугольник при наличии несимметрии формы или уровня напряжения в трехфазной питающей силовой сети.Thus, the set of essential features of the utility model leads to a new technical result - obtaining a rectified voltage with twenty-four ripples, while simplifying the design of the windings and reducing the size. In addition, the complete rejection of the use of three-phase windings connected by a triangle, allows not only to improve the dimensions, but also to avoid the occurrence of ring equalizing currents flowing in the windings according to the triangle scheme in the presence of asymmetry in the shape or level of voltage in the three-phase power supply network.

Краткое описание чертежей. На фигуре 1 изображена схема соединений обмоток трехфазных трансформаторов звездой. На фигуре 2 изображена схема соединений обмоток трехфазных трансформаторов по схеме треугольником. На фигуре 3 изображена схема соединений обмоток трехфазных трансформаторов по схеме зигзаг. На фигуре 4 изображена принципиальная схема классического двенадцатипульсного выпрямителя с параллельным включением мостов. На фигуре 5 изображена принципиальная схема классического двадцатичетырехпульсного выпрямителя с параллельным включением мостов. На фигуре 6 изображена принципиальная схема двенадцатипульсного выпрямителя с "боковыми" пульсациями. На фигуре 7 изображен график работы двенадцатипульсного выпрямителя с "боковыми" пульсациями. Здесь 4 - формируемое вспомогательным мостом напряжение, 5 - формируемое основным мостом напряжение, 6 - выходное напряжение. На фигуре 8 изображена принципиальная схема двадцатичетырехпульсного выпрямителя с "боковыми" пульсациями при соединении первичной обмотки второго трансформатора по схеме треугольник. На фигуре 9 изображена принципиальная схема двадцатичетырехпульсного выпрямителя с "боковыми" пульсациями при соединении первичной обмотки второго трансформатора по схеме зигзаг. На фигуре 10 изображен график работы двадцатичетырехпульсного выпрямителя с "боковыми" пульсациями при соединении первичной обмотки второго трансформатора по схеме зигзаг. Здесь 4 - напряжение вспомогательной пары мостов, 5 - напряжение основной пары мостов, 6 -выходное напряжение.A brief description of the drawings. The figure 1 shows a connection diagram of the windings of three-phase transformers with a star. The figure 2 shows the connection diagram of the windings of three-phase transformers according to the triangle. The figure 3 shows a connection diagram of the windings of three-phase transformers according to the zigzag circuit. The figure 4 shows a schematic diagram of a classic twelve-pulse rectifier with parallel connection of bridges. The figure 5 shows a schematic diagram of a classic twenty-four-pulse rectifier with parallel connection of the bridges. The figure 6 shows a schematic diagram of a twelve-pulse rectifier with "side" pulsations. The figure 7 shows a graph of the twelve-pulse rectifier with "side" pulsations. Here 4 is the voltage generated by the auxiliary bridge, 5 is the voltage generated by the main bridge, 6 is the output voltage. The figure 8 shows a schematic diagram of a twenty-four-pulse rectifier with "side" pulsations when connecting the primary winding of the second transformer according to the triangle circuit. The figure 9 shows a schematic diagram of a twenty-four-pulse rectifier with "side" pulsations when connecting the primary winding of the second transformer according to the zigzag circuit. The figure 10 shows a schedule of twenty-four pulse rectifier with "side" ripple when connecting the primary winding of the second transformer according to the zigzag circuit. Here 4 is the voltage of the auxiliary pair of bridges, 5 is the voltage of the main pair of bridges, 6 is the output voltage.

Список использованной литературы.List of used literature.

1. Зиновьев Г.С. Силовая электроника. / Г.С. Зиновьев. - М.: Изд-во Юрайт, 2012. 667 с.1. Zinoviev G.S. Power Electronics / G.S. Zinoviev. - M.: Publishing House Yurait, 2012.667 p.

2. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. / П.М. Тихомиров - М.: Изд-во Альянс, 2013. 528 с.2. Tikhomirov P.M. Calculation of transformers. / P.M. Tikhomirov - M.: Alliance Publishing House, 2013.528 s.

3. С.С. Абрамов, Е.Н. Коптяев Двенадцатипульсный выпрямитель // Патент России №144830; 2014. Бюл. №25.3. S.S. Abramov, E.N. Koptyaev Twelve-pulse rectifier // Patent of Russia №144830; 2014. Bull. Number 25.

4. Е.Н. Коптяев, В.М. Балашевич, С.С. Абрамов Выпрямитель с боковыми пульсациями для силовой энергетики // Электричество. - 2017. - №7, с. 55-59.4. E.N. Koptyaev, V.M. Balashevich, S.S. Abramov Rectifier with lateral pulsations for power engineering // Electricity. - 2017. - No. 7, p. 55-59.

5. Кузнецов К.Б. Уровни напряженностей магнитных полей от высших гармонических составляющих выпрямленного тока. / К.Б. Кузнецов, А.Р. Закирова, И.М. Кирпичникова, Ю.И. Аверьянов // Вестник ЮУрГУ - 2017. - т. 17, №3, с. 55-595. Kuznetsov K.B. The levels of magnetic fields from the higher harmonic components of the rectified current. / K.B. Kuznetsov, A.R. Zakirova, I.M. Kirpichnikova, Yu.I. Averyanov // Bulletin of SUSU - 2017.- Vol. 17, No. 3, p. 55-59

6. Коптяев Е.Н. Многопульсный выпрямитель для электроэнергетики / С.С. Абрамов, И.А. Вечеров, М.Л. Ивлев, Е.Н. Коптяев // Научно-технические ведомости Севмашвтуза - 2017. - №2, с. 56-63, опубликовано 29.10.20176. Koptyaev E.N. Multipulse rectifier for electric power industry / S.S. Abramov, I.A. Evenings, M.L. Ivlev, E.N. Koptyaev // Scientific and Technical Sheets of Sevmashvtuz - 2017. - No. 2, p. 56-63, published on 10/29/2017

7. Дмитриев Б.Ф. Судовые полупроводниковые преобразователи: учебник. / Б.Ф. Дмитриев, В.М. Рябенький, А.И. Черевко, М.М. Музыка. - Архангельск: Изд-во САФУ, 2015. - 556 с.7. Dmitriev B.F. Marine semiconductor converters: a textbook. / B.F. Dmitriev, V.M. Ryabenky, A.I. Cherevko, M.M. Music. - Arkhangelsk: Publishing House of NArFU, 2015 .-- 556 p.

Claims

A semiconductor rectifier containing two three-phase rod transformers whose primary three-phase windings are connected to the mains, the primary winding of one transformer has a star connection, all secondary windings are connected to rectifier bridges, and characterized in that the primary winding of the second transformer has a zigzag connection, each transformer has two secondary windings with a star, with the ratio of the number of turns of the mentioned secondary windings in each transformer equal to the natural number e, in toric windings with an equal number of turns are paired with a common neutral, rectifier bridges of the said pair are connected in parallel and according to, with a serial and consonant connection between pairs of bridges.