RU1826115C

RU1826115C - Three-phase ac-to-dc voltage converter

Info

Publication number: RU1826115C
Application number: SU914911500A
Authority: RU
Inventors: Юрий Федорович Прасолов
Original assignee: Научно-производственное объединение силовой электроники
Priority date: 1991-02-15
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1993-07-07

Abstract

Использование: изобретение может быть использовано в низковольтных источниках питани дл электротехнологических установок. Сущность изобретени : устройство содержит трехфазный трансформатор с трем первичными 1, 2, 3 и трем вторичными 10,11, 12 обмотками, а также три вентильные группы по три вентил 4, 6, 8; 5, 7, 9 и 13. 14, 15, причем вентили 13, 14, 15 выполнены управл емыми. Первичные обмотки 1, 2, 3 через неуправл емые вентили 4, 6, 8 соединены в треугольник с пр мым чередованием фаз, а через неуправл емые вентили 5, 7, 9 - в треугольник с обратным чередованием фаз; при этом общие точки соединени попарно объединенных одноименными электродами вентилей первой и второй групп образуют входные выводы дл подключени питающей сети. Вторичные обмотки 10, 11, 12 соединены с вентил ми 13, 14, 15 третьей группы по нулевой схеме выпр млени , выходы которой образуют выходные выводы дл подключени нагрузки . Указанное выполнение устройства позвол ет реализовать симметричное регулирование выходного напр жени с ис- пользованием управлени как по первичной, так и по вторичной стороне трансформатора, а также применить вместо шестиканальной системы управлени с разделительными импульсными трансформаторами трехканальную систему управлени без импульсных трансформаторов, 2 ил.Usage: the invention can be used in low voltage power supplies for electrical installations. SUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises a three-phase transformer with three primary 1, 2, 3 and three secondary 10,11, 12 windings, as well as three valve groups of three valves 4, 6, 8; 5, 7, 9 and 13. 14, 15, and the valves 13, 14, 15 are controllable. The primary windings 1, 2, 3 are connected through uncontrolled valves 4, 6, 8 into a triangle with direct phase rotation, and through uncontrolled valves 5, 7, 9 into a triangle with reverse phase rotation; in this case, the common connection points of the valves of the first and second groups pairwise connected by the same electrodes form the input terminals for connecting the supply network. The secondary windings 10, 11, 12 are connected to the valves 13, 14, 15 of the third group in a zero rectification circuit, the outputs of which form the output terminals for connecting the load. The indicated embodiment of the device makes it possible to realize a symmetrical regulation of the output voltage using control on both the primary and secondary sides of the transformer, and also to use a three-channel control system without pulse transformers, 2 il, instead of a six-channel control system with isolation pulse transformers.

Description

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть использовано в низковольтных источниках питани дл электротехнологических установок.The invention relates to converter technology and can be used in low voltage power supplies for electrical installations.

Целью изобретени вл етс упроще- ние и повышение надежности.The aim of the invention is to simplify and increase reliability.

На фиг. 1 представлена принципиальна схема выпр мител , а на фиг. 2 - временные диаграммы выпр мленного напр жени Ud, состо щего-из участков си- нусоид линейных напр жений сети, трансформированных во вторичные обмотки трансформатора; выпр мленного тока id, который при активной нагрузке повтор ет форму напр жени Ud, а также тока вентил Iv, установленного на вторичной стороне трансформатора, которому соответствуют заштрихованные площадки.In FIG. 1 is a circuit diagram of rectifiers, and FIG. 2 is a timing diagram of the rectified voltage Ud, consisting of sections of sinusoids of the line voltage of the network, transformed into the secondary windings of the transformer; the rectified current id, which, under active load, repeats the form of the voltage Ud, as well as the current of the valve Iv installed on the secondary side of the transformer to which the shaded areas correspond.

Трехфазный выпр митель (фиг. 1) содержит трансформатор с трем первичными обмотками 1-3, соединенными через одну группу из трех неуправл емых вентилей 4,6 и 8 в треугольник с пр мым чередованием фаз, и через другую группу из трех неуправл емых вентилей 5, 7 и 9 в треугольник с обратным чередованием фаз. При этом к попарно объединенным анодам вентилей из разных групп 4 и 5; 6 и 7; 8 и 9 подключены соответственно входные выводы А, В и С. Вторичные обмотки трансформатора 10-12 вместе с подключенными к ним вентил ми 13-15 образуют трехфазную нулевую схему выпр млени .The three-phase rectifier (Fig. 1) contains a transformer with three primary windings 1-3, connected through one group of three uncontrolled valves 4.6 and 8 to a triangle with direct phase rotation, and through another group of three uncontrolled valves 5 , 7 and 9 into a triangle with reverse phase rotation. At the same time to the pairwise combined anodes of valves from different groups 4 and 5; 6 and 7; 8 and 9, respectively, the input terminals A, B and C are connected. The secondary windings of the transformer 10-12 together with the valves 13-15 connected to them form a three-phase zero rectification circuit.

Работа выпр мител при угле управлени а, равном нулю, не отличаетс от работы прототипа, рассмотренной ранее. При этом одиночные за период импульсы управлени на тиристоры 13-1В подают в моменты пересечени соседних синусоид линейных напр жений , соответственно ВС и ВА; СА и СВ; АВиАС.The operation of the rectifier at a control angle a equal to zero does not differ from the operation of the prototype discussed previously. In this case, single control pulses per thyristor 13-1B are supplied at the moments of intersection of adjacent sinusoidal line voltages, respectively, BC and VA; CA and CB; AVIAS.

Рассмотрим работу выпр мител при угле управлени , равном 30 град. э.Consider the operation of the rectifier at a control angle of 30 degrees. e.

Пусть в момент Vi нэ фиг. 2 на тиристор 15 подаетс импульс управлени , смещен- ный относительно точки пересечени соседних синусоид линейных напр жений АВ и АС (точки естественной коммутации - точки О на фиг. 2) на 30 эл. град. При этом тиристор 15 открываетс , так как наибольшее в данном интервале линейное напр жение АС через диод 5 прикладываетс к первичной обмотке 3 и трансформируетс во вторичную обмотку 12. Через включившийс тиристор 15 напр жение фазы 12 приклады- ваетс к нагрузке.Let at the moment Vi not FIG. 2, a control pulse is applied to the thyristor 15, shifted relative to the intersection point of the adjacent sinusoidal linear voltages AB and AC (natural switching points - points O in Fig. 2) by 30 e. hail. In this case, the thyristor 15 opens, since the greatest AC linear voltage in this interval through the diode 5 is applied to the primary winding 3 and is transformed to the secondary winding 12. Through the switched-on thyristor 15, the voltage of phase 12 is applied to the load.

После сравнени напр жений АС и ВС в момент /2 открываетс диод 6, а диод 5 закрываетс приложенным к нему обратным напр жением При этом к работающейAfter comparing the AC and AC voltages at the time / 2, the diode 6 opens, and the diode 5 is closed by applying the reverse voltage applied to it.

первичной обмотке 3 через открывшийс диод 6 прикладываетс уже напр жение ВС, которое также трансформируетс вторичную обмотку 12, вследствие чего тиристор 15 продолжает проводить ток нагрузки до момента V4, т.е. он будет открыт в течение 120эл. град (2Я/3).the primary winding 3 through the open diode 6 is already applied voltage BC, which also transforms the secondary winding 12, as a result of which the thyristor 15 continues to conduct the load current until the moment V4, i.e. It will be open for 120el. city (2Я / 3).

В момент V4 подаетс импульс управлени на тиристор 13, смещенный на угол управлени а относительно точки естественной коммутации, соответствующей моменту Va (моменту сравнени напр жений ВС и ВА). При этом тиристор 13 открываетс , так как наибольшее в данном интервале напр жение В А через диод 7 прикладываетс к первичной обмотке 1 и трансформируетс во вторичную обмотку 10, а тиристор 15 закрываетс . Тиристор 13 также будет проводить ток нагрузки 120 эл. град,, т.е. до момента Ve, так как после сравнени напр жений ВА и СА в момент Vg закрываетс диод 7 и открываетс диод 8. через который к той же первичной обмотке 1 прикладываетс наибольшее в данном интервале напр жение СА.At time V4, a control pulse is applied to the thyristor 13, shifted by the angle of control a relative to the point of natural switching corresponding to the time Va (the moment of comparing the voltages BC and VA). In this case, the thyristor 13 opens, since the greatest voltage B A in this interval through the diode 7 is applied to the primary winding 1 and is transformed into the secondary winding 10, and the thyristor 15 is closed. Thyristor 13 will also conduct a load current of 120 el. hail, i.e. until Ve, since after comparing the voltages BA and CA at the moment Vg, the diode 7 closes and the diode 8. opens, through which the highest voltage CA is applied to the same primary winding 1.

В момент Ve подаетс импульс управлени на тиристор 14, который после включени проводит ток нагрузки до момента Vs.At time Ve, a control pulse is applied to thyristor 14, which, after switching on, conducts a load current up to time Vs.

При этом в интервале Ve-V к работающей первичной обмотке 2 среднего стержн трансформатора прикладываетс через диод 9 напр жение СВ. а в интервале Vy-Ve - через диод 4 напр жение АВ,At the same time, in the interval Ve-V, the voltage CB is applied to the working primary winding 2 of the middle core of the transformer through diode 9. and in the interval Vy-Ve - through diode 4 voltage AB,

После подачи в момент Va импульса управлени на тиристор 15 работа выпр мител повтор етс . В результате на нагрузке формируетс шестипульсное с несимметричным регулированием выпр мленное напр жение , аналогичное напр жению полууправл емой мостовой схемы выпр млени или несимметричной схемы встречно-параллельного включени вентилей на первичной стороне трансформатора,After the control pulse is applied to the thyristor 15 at the time Va, the rectifier operation is repeated. As a result, a six-pulse rectified voltage is formed on the load with asymmetric regulation, similar to the voltage of a semi-controlled bridge rectification circuit or an asymmetric circuit of counter-parallel switching of valves on the primary side of the transformer,

На фиг. 2 заштрихованы дл нагл дности площадки, соответствующие току тиристора 15, а толстой огибающей линией отмечено напр жение (ток) нагрузки.In FIG. 2 are shaded for clarity, the plots corresponding to the current of the thyristor 15, and the thick envelope line indicates the voltage (current) of the load.

Установка на первичной стороне трансформатора неуправл емых вентилей (диодов ), а на второй стороне - управл емых вентилей (тиристоров), т.е. перестановка их местами по сравнению с прототипом позвол ет значительно упростить систему управлени тиристорами выпр мител , а, следовательно, повысить надежность его работы.Installation on the primary side of the transformer of uncontrolled gates (diodes), and on the second side - controlled gates (thyristors), i.e. rearranging them in comparison with the prototype can significantly simplify the control system of rectifier thyristors, and, consequently, increase the reliability of its operation.

При этом вместо шестиканальной системы используетс трехканальна , а при неглубоком регулировании может бытьIn this case, instead of a six-channel system, a three-channel system is used, and with shallow regulation it can be

применена одноканальна система управлени . Кроме того, вследствие объединени катодов тиристоров отпадает необходимость применени в низковольтных выпр мител х , дл которых данна схема наиболее предпочтительна, разделительных импульсных трансформаторов дл подачи импульсов на управл ющие электроды тиристоров. Следует также отметить, что при установке тиристоров на первичной стороне трансформатора (как в прототипе) к системе управлени предъ вл ютс дополнительные требовани : -.длительность импульсов управлени должна быть не менее 60 эл. град.; - допустима несимметри между импульсами - не более 0,5-1,0 эл. град.single channel control system applied. In addition, the combination of thyristor cathodes eliminates the need for low voltage rectifiers, for which this circuit is most preferred, switching pulse transformers for supplying pulses to the thyristor control electrodes. It should also be noted that when installing thyristors on the primary side of the transformer (as in the prototype), additional requirements are imposed on the control system: - The duration of the control pulses must be at least 60 e. hail.; - asymmetry between pulses is permissible - no more than 0.5-1.0 e. hail.

При установке тиристоров на вторичной стороне они могут управл тьс короткими импульсами, что также упрощает систему управлени .When thyristors are installed on the secondary side, they can be controlled by short pulses, which also simplifies the control system.

Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом вл етс отсутствие регулировани тока намагничивани трансформатора при регулировании напр жени на нагрузке.An additional advantage of the proposed device in comparison with the prototype is the lack of regulation of the magnetizing current of the transformer when regulating the voltage across the load.

При необходимости в предлагаемом устройстве может быть реализовано симметричное регулирование выходного напр жени с использованием совместного (комбинированного) управлени как по первичной , так и по вторичной стороне трансформатора . Дл этого должны быть управл емыми нар ду с вентил ми 13-15, подключенными к вторичным обмоткам трансформатора, также вентили 4, 6 и 8, через которые первичные обмотки трансформатора соедин ютс в треугольник с пр мым чередованием фаз.If necessary, the proposed device can be implemented to symmetrically control the output voltage using joint (combined) control on both the primary and secondary side of the transformer. For this purpose, valves 13-15 connected to the secondary windings of the transformer, as well as valves 4, 6 and 8, through which the primary windings of the transformer are connected into a triangle with direct phase rotation, must be controlled along with valves 13-15.

Использование устройства в выпр мителе дл питани гальванических ванн на номинальный ток 100 А и напр жени 12 В позвол ет вместо шестиканальной системы управлени с разделительными импульсными трансформаторами применить трехка- нальную систему управлени без импульсных трансформаторов.Using the device in the rectifier to supply galvanic baths with a rated current of 100 A and a voltage of 12 V makes it possible to use a three-channel control system without pulse transformers instead of a six-channel control system with isolation pulse transformers.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION Three-phase AC / DC converter comprising a three-phase transformer with three primary and three secondary windings and three valve groups, three valves in each, and the valves of at least one group are made controllable, the primary windings through the first group of valves connected into a triangle with direct phase rotation, and through the second group of valves into a triangle with reverse phase rotation, and common connection points pairwise connected by the same electrodes respectively The existing valves of the first and second groups form the input terminals for connecting the mains supply, and the secondary windings are connected to the valves of the third group according to the zero rectification circuit, the output of which forms the output terminals for connecting the load, characterized in that, in order to simplify and increase reliability, the valves of the indicated first and second groups are uncontrollable, and the valves of the third group are controllable.

Ud, id, iv

/ 1C

BC 8A CA CS 46 .AC 8C

#, B

Fig.Z