RU2340072C1 - Ac-to-dc voltage transducer - Google Patents
Ac-to-dc voltage transducer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2340072C1 RU2340072C1 RU2007128204/09A RU2007128204A RU2340072C1 RU 2340072 C1 RU2340072 C1 RU 2340072C1 RU 2007128204/09 A RU2007128204/09 A RU 2007128204/09A RU 2007128204 A RU2007128204 A RU 2007128204A RU 2340072 C1 RU2340072 C1 RU 2340072C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- stars
- star
- secondary windings
- isolator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и силовой преобразовательной технике и может быть использовано в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное для питания потребителей с повышенными требованиями к качеству выпрямленного напряжения.The invention relates to electrical engineering and power converting equipment and can be used as an AC to DC converter for supplying consumers with increased demands on the quality of the rectified voltage.
Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное, обеспечивающий m-кратную частоту пульсации выпрямленного напряжения (рассматривается m=24), содержащий 12 источников произвольных ЭДС и 24 вентиля, соединенных в два последовательно включенных шестиячейковых вентильных моста [А.с. СССР №917280, МКИ Н02М 7/10, опубл. 30.03.1982].A known converter of alternating voltage to DC, providing m-fold frequency of the ripple of the rectified voltage (considered m = 24), containing 12 sources of arbitrary EMF and 24 valves connected to two series-connected six-cell valve bridges [A.S. USSR No. 917280, MKI N02M 7/10, publ. 03/30/1982].
Недостатком данного преобразователя является большое количество используемых трансформаторов - двенадцати однофазных или четырех трехфазных, и относительно большие потери мощности в вентилях, последовательно обтекаемых током нагрузки.The disadvantage of this converter is the large number of transformers used - twelve single-phase or four three-phase, and relatively large power losses in the valves, sequentially streamlined by the load current.
Известен также преобразователь переменного напряжения в постоянное, обеспечивающий двадцатичетырехкратную частоту пульсации выпрямленного напряжения [Пат. №2219647 РФ, МКИ Н02М 7/08, опубл. 20.12.2003], содержащий два трехфазных трансформатора, вторичные фазные обмотки каждого трансформатора соединены в треугольник, причем каждая фазная вторичная обмотка снабжена двумя внутренними отводами, которые подключены к диагоналям переменного тока двух мостовых выпрямителей, включенных по входу параллельно, при этом указанные отводы от фазных обмоток выполнены от частей, находящихся в соотношении , считается от одноименного зажима каждой обмотки, причем первичные обмотки одного трансформатора соединены в звезду, а второго в треугольник, а выходы всех выпрямителей включены параллельно.Also known is an AC to DC converter, providing a twenty-fourfold frequency of the ripple of the rectified voltage [Pat. No. 2219647 of the Russian Federation, MKI
Недостатками данного преобразователя являются большие массогабаритные показатели и применение в трансформаторах вторичных обмоток, части которых имеют три значения витковых чисел, что при малых числах витков ограничивает возможность обеспечить расчетное соотношение чисел витков, тем самым снижает эффективность преобразования электрической энергии.The disadvantages of this converter are the large weight and size indicators and the use of secondary windings in transformers, parts of which have three values of coil numbers, which at small numbers of turns limits the ability to provide a calculated ratio of the number of turns, thereby reducing the efficiency of electric energy conversion.
Наиболее близким к изобретению, принятым за прототип, является преобразователь переменного напряжения в постоянное (А.с. СССР №803089, МКИ Н02М 7/06, опубл. 07.02.1981), содержащий два трехфазных трансформатора, первичная обмотка одного трансформатора выполнена по схеме звезда, второго по схеме треугольник, а вторичные обмотки в каждом трансформаторе выполнены по схемам звезды и обратной звезды, соединенными нулевыми точками в шестифазную звезду, и двенадцать вентилей, образующих двенадцативентильную кольцевую схему, соединенных последовательно так, что у них попарно объединены одноименные силовые электроды, причем каждая фаза вторичных обмоток первого трансформатора подключена к объединенным одноименным силовым электродам двух вентилей, через которые она соединена с двумя фазами вторичных обмоток второго трансформатора, имеющими относительный фазовый сдвиг эл. град. относительно данной фазы, при этом общие точки соединения вторичных обмоток в каждом трансформаторе образуют два выходных вывода преобразователя.Closest to the invention adopted for the prototype is an AC to DC converter (AS USSR No. 803089, MKI N02M 7/06, publ. 02/07/1981), containing two three-phase transformers, the primary winding of one transformer is made according to the star scheme , the second according to the scheme is a triangle, and the secondary windings in each transformer are made according to the star and reverse star circuits connected by zero points to a six-phase star, and twelve valves forming a twelve-vent ring circuit connected in series ak that have the same name are combined pairwise power electrodes, each phase of the secondary windings of the first transformer is connected to the combined power of the same name electrodes two gates through which it is connected with two phases of the second transformer secondary winding having a relative phase shift email hail. relative to this phase, while the common connection points of the secondary windings in each transformer form two output terminals of the converter.
Указанный преобразователь обеспечивает только двенадцатикратную частоту пульсации выпрямленного напряжения.The specified Converter provides only twelve times the ripple frequency of the rectified voltage.
Задача изобретения - создание преобразователя переменного напряжения в постоянное, обеспечивающего двадцатичетырехкратную частоту пульсации выпрямленного напряжения.The objective of the invention is the creation of an AC to DC converter, providing twenty-four times the ripple frequency of the rectified voltage.
Указанная задача достигается тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит два трехфазных трансформатора, первичная обмотка одного трансформатора выполнена по схеме звезды, второго по схеме треугольника, а вторичные обмотки в каждом трансформаторе выполнены по схемам звезды и обратной звезды, соединенным нулевыми точками в шестифазную звезду, и двенадцать вентилей, образующих двенадцативентильную кольцевую схему, соединенных последовательно так, что у них попарно объединены одноименные силовые электроды, причем каждая фаза вторичных обмоток одного трансформатора подключена к объединенным одноименным силовым электродам двух вентилей, через которые она соединена с двумя фазами вторичных обмоток другого трансформатора, имеющими относительный фазовый сдвиг эл. гр. относительно данной фазы, при этом он снабжен двенадцатью дополнительными вентилями, соединенными в две шестивентильных звезды, анодную и катодную, общие точки соединения вентилей которых образуют выходные выводы преобразователя, причем к каждой точке соединения одноименных электродов вентилей двенадцативентильного кольца присоединен силовой электрод с другим наименованием, принадлежащий одному из вентилей шестивентильных звезд, при этом числа витков вторичных фазных обмоток обеих звезд (обратных звезд) равны, а отношение чисел витков вторичных фазных обмоток звезд (обратных звезд) к числам витков вторичных фазных обмоток обратных звезд (звезд) составляет .This task is achieved by the fact that the AC to DC converter contains two three-phase transformers, the primary winding of one transformer is made according to the star scheme, the second according to the triangle scheme, and the secondary windings in each transformer are made according to the star and reverse star circuits connected by zero points to a six-phase star , and twelve gates forming a twelve-valve ring circuit, connected in series so that they have the same name electrodes in pairs, etc. than the secondary windings of each phase of the transformer is connected to the combined power of the same name electrodes two gates through which it is connected to the secondary windings of the two phases other transformer having a relative phase shift email column relative to this phase, while it is equipped with twelve additional valves connected to two six-valve stars, anode and cathode, common points of connection of the valves of which form the output terminals of the converter, and a power electrode of a different name is attached to each connection point of the same electrode of the valves of the twelve-valve ring one of the valves of hexavalent stars, while the number of turns of the secondary phase windings of both stars (reverse stars) are equal, and the ratio of the numbers of turns of the secondary phase windings of stars (reverse stars) to the number of turns of the secondary phase windings of reverse stars (stars) is .
На Фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя; на Фиг.2 - векторные диаграммы напряжений, представленные в виде амплитудно-фазовых портретов напряжений вторичных фазных обмоток; на Фиг.3 - развернутые векторные диаграммы, поясняющие принцип формирования векторов результирующих напряжений; на Фиг.4 - схема работы обмоток и вентилей преобразователя, показывающая цепи протекания тока нагрузки в каждой из двадцати четырех фаз преобразовательного процесса.Figure 1 shows a circuit diagram of the proposed Converter; figure 2 - vector voltage diagrams presented in the form of amplitude-phase portraits of voltages of the secondary phase windings; figure 3 - detailed vector diagrams explaining the principle of formation of the vectors of the resulting stresses; figure 4 is a diagram of the operation of the windings and valves of the Converter, showing the circuit flow of the load current in each of the twenty-four phases of the conversion process.
Преобразователь переменного напряжения в постоянное (Фиг.1) содержит два трехфазных трансформатора 1 и 2, формирующих две сдвинутые по фазе на 30 эл. град. друг относительно друга шестифазные системы ЭДС, представленные фазными выводами a, z, в, х, с, y одной шестифазной звезды и выводами а', z' в', х', с', y' - второй шестифазной звезды, а также двадцать четыре вентиля 3...26, из которых сформированы две шестивентильных звезды, анодная из вентилей 3, 7, 12, 15, 20, 23 и катодная из вентилей 5, 6, 9, 14, 17, 22 и двенадцативентильное кольцо (вентили 4, 8, 10, 11, 13, 16, 18, 19, 21, 24, 25, 26) так, что попарно объединены одноименные силовые электроды вентилей, при этом каждая фаза вторичных обмоток трансформатора 1 (2) подключена к объединенным анодам (катодам) двух вентилей, через которые она соединена с двумя фазами вторичных обмоток трансформатора 2 (1), имеющими относительный фазовый сдвиг эл. гр. относительно данной фазы. Общие точки 27 и 28 соединения вентилей соответственно анодной и катодной шестивентильных звезд образуют выходные выводы преобразователя, к которым подключена нагрузка 29. К каждой точке соединения одноименных электродов вентилей двенадцативентильного кольца присоединен электрод с другим наименованием, принадлежащий одному из вентилей шестивентильных звезд, при этом числа витков вторичных фазных обмоток обеих звезд (обратных звезд), составляющих шестифазные звезды, равны, а отношение чисел витков вторичных фазных обмоток звезд (обратных звезд) к числам витков вторичных фазных обмоток обратных звезд (звезд) составляет .The AC to DC Converter (Figure 1) contains two three-
Принцип работы устройства (Фиг.1) иллюстрируется векторными диаграммами напряжений источников ЭДС, представленными в виде амплитудно-фазовых портретов напряжений вторичных обмоток (Фиг.2) и развернутыми векторными диаграммами, поясняющими принцип формирования векторов результирующих напряжений (Фиг.3), а также схемой работы обмоток и вентилей преобразователя, раскрывающей цепи протекания тока нагрузки в каждой из двадцати четырех фаз преобразовательного процесса (Фиг.4).The principle of operation of the device (Figure 1) is illustrated by vector diagrams of voltage sources EMF, presented in the form of amplitude-phase portraits of the voltage of the secondary windings (Figure 2) and detailed vector diagrams explaining the principle of formation of the vectors of the resulting voltages (Figure 3), as well as the diagram the work of the windings and valves of the Converter, revealing the flow of the load current in each of the twenty-four phases of the conversion process (Figure 4).
Векторные диаграммы (Фиг.2) показывают амплитудно-фазовые характеристики каждой из применяемых шестифазных систем ЭДС. Соотношение чисел витков фазных обмоток звезды и обратной звезды в каждом источнике ЭДС равно . При таком соотношении обеспечивается динамичное формирование результирующих напряжений, модули векторов которых равны и сдвинуты друг относительно друга на фазовой плоскости на 15 эл. град. Условно зафиксировав векторную диаграмму напряжений одной системы и перемещая вокруг нее векторную диаграмму напряжений другой системы, за период сетевого напряжения получим 24 вектора результирующих напряжений (Фиг.3). В каждом положении систем на фазовой плоскости определяются элементы вентильных связей, время работы вентилей и вторичных обмоток. Для иллюстративности на Фиг.3 приведены два положения систем на фазовой плоскости, при которых формируются векторы результирующих напряжений S1...S3, S23, S24. Весь цикл работы преобразователя при идеальной коммутации представлен токопроводящими цепями на Фиг.4.Vector diagrams (Figure 2) show the amplitude-phase characteristics of each of the six-phase EMF systems used. The ratio of the number of turns of the phase windings of the star and the reverse star in each source of EMF is . With this ratio, the dynamic formation of the resulting stresses is provided, the vector modules of which are equal and shifted relative to each other on the phase plane by 15 el. hail. Conventionally fixing the vector diagram of the voltages of one system and moving around it the vector diagram of the voltages of another system, for the period of the mains voltage we get 24 vectors of the resulting voltages (Figure 3). In each position of the systems on the phase plane, the elements of valve connections, the operating time of the valves and secondary windings are determined. For illustrative purposes, Fig. 3 shows two positions of systems in the phase plane at which the resulting voltage vectors S1 ... S3, S23, S24 are formed. The entire cycle of the Converter with perfect switching is represented by conductive circuits in Figure 4.
Анализ векторных диаграмм показал, что обмотки трехфазных звезд, составляющих шестифазные звезды, находятся в токопроводящем состоянии 150 эл. град., а обмотки обратных звезд - 90 эл. град. Вентили 3, 12, 20; 6, 14, 22 анодной и катодной вентильных звезд пропускают ток 45 эл. град., а вентили 7, 15, 23; 5, 9, 17 - 75 эл. град. Угол проводимости вентилей 4, 13, 21 кольца равен 45 эл. град., вентилей 8, 11, 16, 19, 24, 26 - 30 эл. град., а вентилей 10, 18, 25 - 15 эл. град.The analysis of vector diagrams showed that the windings of three-phase stars making up six-phase stars are in a conducting state of 150 el. hail., and windings of reverse stars - 90 el. hail. Valves 3, 12, 20; 6, 14, 22 of the anodic and cathodic valve stars pass a current of 45 el. hail., and
Полная мощность вторичных обмоток трансформаторов предлагаемого устройства равна 1,274·Рd, тогда как полная мощность вторичных обмоток трансформаторов прототипа равна 1,338·Рd. Трансформаторы предлагаемого преобразователя имеют расчетную типовую мощность ST=1,185·Рd. С учетом необходимости увеличения типовой мощности трансформатора 1 (Фиг.1) из-за действия намагничивающих сил, создаваемых 3-й и кратными ей гармониками токов вторичных обмоток, массогабаритные показатели трансформаторов предлагаемого устройства незначительно отличаются от показателей трансформаторов прототипа.The total power of the secondary windings of the transformers of the proposed device is equal to 1.274 · P d , while the total power of the secondary windings of the transformers of the prototype is 1.388 · P d . The transformers of the proposed Converter have an estimated typical power S T = 1,185 · R d . Given the need to increase the typical power of the transformer 1 (Figure 1) due to the action of the magnetizing forces created by the 3rd and multiple harmonics of the currents of the secondary windings, the overall dimensions of the transformers of the proposed device are slightly different from the transformers of the prototype.
Предложенный преобразователь, собранный по схеме двадцатичетырехпульсного выпрямления, обеспечивает лучшее качество выпрямленного напряжения и потребляемых переменных токов, чем прототип.The proposed converter, assembled according to the twenty-four pulse rectification scheme, provides better quality of the rectified voltage and the consumed alternating currents than the prototype.
Кроме того, применение вторичных обмоток в трансформаторах преобразователя с двумя более близкими значениями чисел витков (в относительных единицах 1,0 и 0,8587) по сравнению с соотношениями чисел витков вторичных обмоток трансформаторов других 24-пульсных преобразователей, обеспечивает лучшее равенство электромагнитных условий для обмоток при их размещении в окне магнитопровода. Это расширяет возможности выбора схемных решений для обеспечения целочисленного изготовления вторичных обмоток, что существенно при создании мощных преобразователей, а также при относительно невысоком уровне выпрямленного напряжения, когда трудно обеспечить величину конструктивной несимметрии напряжений вторичных обмоток в заданных пределах.In addition, the use of secondary windings in transformers of a converter with two closer values of the number of turns (in relative units of 1.0 and 0.8587) compared with the ratios of the number of turns of the secondary windings of transformers of other 24-pulse converters provides better equality of electromagnetic conditions for the windings when placed in the magnetic circuit window. This broadens the possibilities of choosing circuit solutions for integer manufacturing of secondary windings, which is essential when creating powerful converters, as well as with a relatively low level of rectified voltage, when it is difficult to ensure the value of the structural asymmetry of the secondary winding voltages within specified limits.
В цепи протекания тока нагрузки последовательно включены три вентильных плеча, что для определенной части потребителей может оказаться оптимальным решением.Three valve arms are connected in series in the load current flow circuit, which may be the optimal solution for a certain part of consumers.
Таким образом, предлагаемый преобразователь переменного напряжения в постоянное имеет по сравнению с прототипом двадцатичетырехкратную частоту пульсации выпрямленного напряжения.Thus, the proposed Converter AC to DC has, compared with the prototype, twenty-four times the frequency of the ripple of the rectified voltage.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007128204/09A RU2340072C1 (en) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Ac-to-dc voltage transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007128204/09A RU2340072C1 (en) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Ac-to-dc voltage transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2340072C1 true RU2340072C1 (en) | 2008-11-27 |
Family
ID=40193355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007128204/09A RU2340072C1 (en) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Ac-to-dc voltage transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2340072C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653838C2 (en) * | 2013-02-28 | 2018-05-15 | Альстом Текнолоджи Лтд | Power converter comprising architecture having nonaligned arms |
-
2007
- 2007-07-23 RU RU2007128204/09A patent/RU2340072C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653838C2 (en) * | 2013-02-28 | 2018-05-15 | Альстом Текнолоджи Лтд | Power converter comprising architecture having nonaligned arms |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2673250C1 (en) | Semiconductor rectifier | |
RU2324250C1 (en) | Electrical reactor with magnetic biasing | |
RU2340072C1 (en) | Ac-to-dc voltage transducer | |
RU180741U1 (en) | SEMICONDUCTOR RECTIFIER | |
RU2387070C1 (en) | Multi-phase bridge ac/dc converter | |
RU2373628C1 (en) | Variable-to-constant voltage converter | |
RU2332776C1 (en) | Alternating voltage/constant voltage converter with twelvefold pulse frequency | |
Islam et al. | 11-kV series-connected H-bridge multilevel converter for direct grid connection of renewable energy systems | |
RU2469457C1 (en) | Converter of three-phase ac voltage into dc voltage (versions) | |
RU151148U1 (en) | CONVERTER WITH 24X AC RATING VOLTAGE FREQUENCY | |
RU2362262C1 (en) | Ac/dc converter | |
CN114448273B (en) | 24 Pulse wave rectifier with double single-phase half-wave rectifying circuit | |
RU144509U1 (en) | CONVERTER WITH 24X AC RATING VOLTAGE FREQUENCY | |
RU182989U1 (en) | SYMMETRIC SEMICONDUCTOR RECTIFIER | |
US10665384B2 (en) | Voltage step-up autotransformer, and AC-to-DC converter comprising such an autotransformer | |
RU176682U1 (en) | CONVERTER WITH 24X AC RATING VOLTAGE FREQUENCY | |
RU2321149C1 (en) | Transformer of alternating voltage to constant voltage with 24-multiple pulsation frequency | |
RU142753U1 (en) | TWENTY-FOUR-PULSE CONSTANT VOLTAGE CONVERTER | |
RU2383986C1 (en) | Ac/dc converter with eight-fold ripple frequency | |
RU2334345C1 (en) | Converter of ac potential into constant one with 9-fold frequency of pulsation | |
RU2368997C1 (en) | Converter of three-phase voltage into dc voltage | |
RU184790U1 (en) | MULTI-PULSE RECTIFIER | |
RU122213U1 (en) | AUTO TRANSFORMER-RECTIFIER DEVICE | |
RU91486U1 (en) | MULTI-PHASE CONVERTER | |
RU175986U1 (en) | CONVERTER WITH 24X AC RATING VOLTAGE FREQUENCY |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110724 |