RU2028711C1

RU2028711C1 - Variable-to-constant voltage converter

Info

Publication number: RU2028711C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Филатов; А.И. Сафронов; Ю.Ф. Прасолов; В.И. Суханов
Original assignee: Филатов Валерий Нейахович; Сафронов Александр Иванович; Прасолов Юрий Федорович; Суханов Владимир Иванович
Priority date: 1991-02-15
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1995-02-09

Abstract

FIELD: power conversion equipment. SUBSTANCE: this invention refers to further improvement of variable-to-constant voltage converter built on base of three-phase transformer with three-leg magnetic core 1 having one primary and two secondary 4, 5 windings connected into six-phase star with zero lead-out forming one of output terminals to link load which free starts and finishes are coupled to other output terminal through valves 6-11. In this primary winding is manufactured in the form of two equivalent sections 2, 3 interconnected with starts in series siding or in parallel and placed on cophasal or adjacent by phase legs of magnetic core and spread over height of legs of magnetic core together with corresponding secondary windings. EFFECT: reduced dimensions, decreased installed capacity of equipment, enhanced operational reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти практическое применение в качестве низковольтных сильноточных источников постоянного напряжения для питания гальванических ванн, электролиза, электросварки, электрохимической очистки сточных вод и т.д. The invention relates to power conversion technology and can find practical application as low-voltage high-current sources of constant voltage for power supply of galvanic baths, electrolysis, electric welding, electrochemical wastewater treatment, etc.

Известны низковольтные преобразователи переменного напряжения в постоянное, выполненные на основе трехфазного трансформатора с двумя вторичными обмотками, соединенными в прямую и обратную звезды, подключенные через уравнительный реактор и вентили к выходным зажимам преобразователя. Различные их модификации отличаются структурой соединения обмоток трансформатора, уравнительного реактора и вентилей [1]. Known low-voltage AC-DC converters, made on the basis of a three-phase transformer with two secondary windings connected to the direct and reverse stars, connected through a surge reactor and valves to the output terminals of the converter. Their various modifications differ in the structure of the connection of the transformer windings, surge reactor and valves [1].

Прототипом изобретения является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный, трехобмоточный трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, две вторичные обмотки которого разнесены по высоте соответствующих стержней магнитопровода и соединены пофазно-согласно-последовательно, образуя шестифазную звезду с нулевым выводом, причем свободные начала и концы этой звезды через соответствующие вентили соединены с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, нулевой вывод образует второй выходной вывод преобразователя, а трехфазная первичная обмотка трансформатора, выполненная по схеме, обеспечивающей шестиимпульсный режим выпрямления напряжения, соединена с выходными выводами для подключения трехфазной питающей сети. За счет формирования на вторичных обмотках шестифазного напряжения такой преобразователь обеспечивает однотактный режим выпрямления с проводимостью вентилей и обмоток трансформатора по 60 эл.град. [2]. The prototype of the invention is an AC to DC converter containing a three-phase, three-winding transformer with a three-core magnetic circuit, the two secondary windings of which are spaced apart by the height of the respective cores of the magnetic circuit and are connected phase-wise-sequentially, forming a six-phase star with zero output, and the free beginnings and ends of this star through the corresponding valves are connected to one of the output terminals for connecting the load, the zero output forms the second output water of the converter, and the three-phase primary winding of the transformer, made according to the scheme providing a six-pulse mode of voltage rectification, is connected to the output terminals for connecting a three-phase supply network. Due to the formation of six-phase voltage on the secondary windings, such a converter provides a single-cycle rectification mode with the conductivity of the valves and transformer windings of 60 el. Degrees. [2].

Недостатком прототипа являются повышенные установленная мощность и массогабаритные показатели оборудования. The disadvantage of the prototype is the increased installed capacity and overall dimensions of the equipment.

Целью изобретения является снижение установленной мощности и массогабаритов оборудования. The aim of the invention is to reduce the installed capacity and weight of equipment.

Достигается это тем, что в известном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехфазный трехобмоточный трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, две вторичные обмотки которого разнесены по высоте соответствующих стержней магнитопровода и соединены пофазно-согласно-последовательно, образуя шестифазную звезду с нулевым выводом, причем свободные начала и концы этой звезды через соответствующие вентили соединены с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, а трехфазная первичная обмотка, выполненная по схеме, обеспечивающей шестипульсный режим выпрямления напряжения, соединена с выходными выводами для подключения трехфазной питающей сети, указанная первичная обмотка трансформатора в каждой фазе выполнена в виде двух идентичных согласно-последовательно соединенных реакций разнесенных по высоте стержней магнитопровода, причем каждая из указанных секций размещена соосно с одной из соответствующих вторичных обмоток трансформатора, указанный нулевой вывод которых соединен с другим выходным выводом. This is achieved by the fact that in the known AC / DC converter containing a three-phase three-winding transformer with a three-core magnetic circuit, the two secondary windings of which are spaced apart by the height of the respective magnetic core rods and are connected phase-wise-sequentially, forming a six-phase star with a zero output, and free beginnings and the ends of this star through the corresponding valves are connected to one of the output terminals for connecting the load, and the three-phase primary winding the data according to the scheme providing a six-pulse mode of voltage rectification is connected to output terminals for connecting a three-phase supply network, the specified primary winding of the transformer in each phase is made in the form of two identical in series-connected reactions spaced along the height of the cores of the magnetic circuit, each of these sections is placed coaxially with one of the corresponding secondary windings of the transformer, the specified zero output of which is connected to another output terminal.

Отличительной особенностью преобразователя является разделение первичной обмотки в каждой фазе на две идентичные согласно-последовательно соединенные секции, разнесение их по высоте стержней магнитопровода трансформатора и размещение каждой из указанных секций соосно с одной из соответствующих вторичных обмоток трансформатора, что обеспечивает преобразователю снижение установленной мощности и массогабаритов оборудования за счет обеспечения дважды трехфазного режима выпрямления без уравнительного реактора. A distinctive feature of the converter is the separation of the primary winding in each phase into two identical sections connected in series, spacing them along the height of the transformer magnetic core rods and placing each of these sections coaxially with one of the corresponding secondary transformer windings, which ensures the converter reduces installed power and equipment dimensions by providing a two-three-phase rectification mode without a surge reactor.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявляемого преобразователя и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия". Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty." Analysis of the known technical solutions allows us to conclude that they lack features similar to the essential distinguishing features of the inventive converter and recognize the claimed solution as meeting the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 а,б,в - диаграммы токов и напряжений, характеризующие его работу. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed Converter; in FIG. 2 a, b, c are diagrams of currents and voltages that characterize its operation.

Преобразователь содержит трехфазный трансформатор на магнитопроводе 1 с секциями первичной обмотки 2, 3 и вторичными обмотками 4, 5, и вентили 6, 7, 8, 9, 10, 11. При подаче на вход преобразователя сетевого напряжения в режиме холостого хода (без нагрузки, оно делится поровну между согласно-последовательно соединенными обмотками 2, 3. На вторичных обмотках 4, 5 трансформатора при этом формируется шестифазная система вторичных напряжений. Диоды 6, 7, 8, 9, 10, 11 обеспечивают поочередное однотактное выпрямление вторичного напряжения с формированием на выходе шестипульсного постоянного напряжения с проводимостью вентилей и вторичных обмоток по 60 эл. град. При подключении к выходным выводам преобразователя нагрузки происходит переход работы преобразователя в дважды трехфазный режим работы с увеличением проводимости вентилей и обмоток по 120 эл.град. и снижении выходного напряжения с 1,35 U_2р до 1,17 U_2р (как в схеме с двухфазным уравнительным реактором).The converter contains a three-phase transformer on the magnetic circuit 1 with sections of the primary winding 2, 3 and secondary windings 4, 5, and valves 6, 7, 8, 9, 10, 11. When applying voltage to the input of the converter in idle mode (without load, it is divided evenly between successively connected windings 2, 3. A six-phase system of secondary voltages is formed on the secondary windings 4, 5. The diodes 6, 7, 8, 9, 10, 11 provide alternating single-cycle rectification of the secondary voltage with formation at the output e six-pulse constant voltage with the conductivity of the valves and secondary windings of 60 electrical degrees.When connected to the output terminals of the load transformer, the inverter switches to twice three-phase operation with an increase in the conductivity of the valves and windings of 120 electrical degrees and a decrease in the output voltage from 1 , 35 U _2p to 1.17 U _2p (as in the scheme with a two-phase equalization reactor).

Обеспечение дважды трехфазного режима работы происходит за счет того, что каждая из вторичных обмоток 4, 5 имеет сильную магнитную связь с соосно с ней расположенной секцией первичной обмотки 2 (3). Поскольку индуктивность рассеяния секций первичных обмоток относительно смежных им вторичных обмоток возрастает на порядок, это будет эквивалентно введению добавочных индуктивностей последовательно с каждой из вторичных обмоток, а в целом это будет эквивалентно установке шестифазного уравнительного реактора в цепи переменного напряжения преобразователя (до вентилей 6, 7, 8, 9, 10, 11), либо двухфазного (двухобмоточного трансформатора, подключенного между нулевыми выводами вторичных обмоток 4, 5 и одним из выходных выводов преобразователя. При этом установленная мощность трансформатора снижается с 1,55 Р_d до 1,26 P_d без применения уравнительного реактора.Ensuring a two-three-phase operation mode occurs due to the fact that each of the secondary windings 4, 5 has a strong magnetic connection with the primary winding section 2 coaxially located with it (3). Since the leakage inductance of the sections of the primary windings relative to adjacent secondary windings increases by an order of magnitude, this will be equivalent to introducing additional inductances in series with each of the secondary windings, and in general this will be equivalent to installing a six-phase surge reactor in the converter AC voltage circuit (up to valves 6, 7, 8, 9, 10, 11), or a two-phase (two-winding transformer connected between the zero terminals of the secondary windings 4, 5 and one of the output terminals of the converter. When this transformer installed power is reduced from 1.55 to 1.26 P _d P _d without compensating reactor.

На фиг. 2 б приведена диаграмма напряжений, характеризующая работу преобразователя в режиме холостого хода. In FIG. 2 b is a voltage diagram characterizing the operation of the converter in idle mode.

На фиг. 2 в,г,д приведены диаграммы напряжений и токов, характеризующие работу преобразователя на активную нагрузку. In FIG. 2 c, d, d diagrams of voltages and currents characterizing the operation of the converter for active load are shown.

За счет секционирования и разнесения первичной обмотки трансформатора обеспечивается дважды трехфазный режим выпрямления под нагрузкой с увеличением проводимости вентилей и вторичных обмоток с 60 до 120 эл.град., что обеспечивает соответствующее снижение установленной мощности и массогабаритов преобразователя. Due to the sectioning and spacing of the primary winding of the transformer, a two-phase rectification mode under load is provided twice with an increase in the conductivity of the valves and secondary windings from 60 to 120 electric degrees, which ensures a corresponding reduction in the installed power and mass and size of the converter.

Claims

AC VOLTAGE CONVERTER TO CONSTANT, containing a three-phase three-winding transformer with a three-core magnetic circuit, the two secondary windings of which are spaced apart by the height of the respective magnetic core rods and are phase-wise connected in series, forming a six-phase star with a zero output, and the free beginnings and ends of this star through the corresponding valves from the output terminals for connecting the load, and the three-phase primary winding, made according to the scheme, providing six pulse voltage rectification mode, connected to input terminals for connecting a three-phase power supply network, characterized in that, in order to reduce the installed power and equipment weight, the specified transformer primary winding in each phase is made in the form of two identical sections connected in series, spaced apart by the height of the rods a magnetic circuit, each of these sections being placed coaxially with one of the corresponding secondary windings of the transformer, the indicated zero output of which is connected nen with a different output pin.