RU2340073C9 - Three-phase ac-to-dc voltage transducer (versions) - Google Patents
Three-phase ac-to-dc voltage transducer (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2340073C9 RU2340073C9 RU2007133867/09A RU2007133867A RU2340073C9 RU 2340073 C9 RU2340073 C9 RU 2340073C9 RU 2007133867/09 A RU2007133867/09 A RU 2007133867/09A RU 2007133867 A RU2007133867 A RU 2007133867A RU 2340073 C9 RU2340073 C9 RU 2340073C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- winding
- terminals
- terminal
- bridge
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное с постоянным уровнем высших гармоник во всем диапазоне регулирования.The invention relates to a conversion technique and can be used to convert a three-phase AC voltage to DC with a constant level of higher harmonics in the entire control range.
Широко известна схема включения добавочного вентиля, шунтирующего активно-индуктивную нагрузку в однополупериодных или двухполупериодных выпрямителях (см. Каганов И.Л. Электронные и ионные преобразователи. Ч.3, 1956 г., стр.19 (выпрямление тока при наличии шунтирующего вентиля).The inclusion circuit of an auxiliary valve shunting an active-inductive load in half-wave or half-wave rectifiers is widely known (see I. Kaganov, Electronic and ion converters.
Недостатком этой схемы является необходимость использования дополнительного вентиля, а получение непрерывного тока в цепи нагрузки сопряжено с наличием значительной по величине катодной индуктивности.The disadvantage of this circuit is the need to use an additional valve, and the production of a continuous current in the load circuit is associated with the presence of a significant cathode inductance.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в необходимости использования усложняющего преобразователь дополнительного вентиля, а его предназначение не предусматривает возможности повышения энергетических показателей в требуемом объеме.The set of reasons that impede the achievement of the required technical result is the need to use an additional valve complicating the converter, and its purpose does not provide for the possibility of increasing the energy performance in the required volume.
Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к фазным входным выводам, две вторичные обмотки, соединенные каждая в звезду, подключенную фазными выводами к входным выводам трехфазного управляемого вентильного моста, выходные выводы которых соединены последовательно с общей нагрузкой, диод, включенный между нейтралями упомянутых вторичных обмоток встречно с шунтирующим диодом, включенным параллельно с упомянутой нагрузкой (см. А.С. №898572, кл. Н02М от 08.01.1979).A known converter of three-phase AC to DC, containing a three-phase transformer, the primary winding of which is connected to a star and connected to the phase input terminals, two secondary windings connected each to a star connected by phase terminals to the input terminals of a three-phase controlled valve bridge, the output terminals of which are connected in series with a common load, a diode connected between the neutrals of the said secondary windings is opposed to a shunt diode connected in parallel with the mentioned that load (see AS No. 898572, class Н02М from 01/08/1979).
Недостатком этой схемы является необходимость использования дополнительного вентиля, шунтирующего индуктивную энергию нагрузки и тем самым позволяющего получить дополнительное к возможностям самого преобразователя сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения. Однако с увеличением угла отпирания тиристоров амплитуда этих пульсаций заметно возрастает. Присутствуют и неканонические гармоники.The disadvantage of this scheme is the need to use an additional valve, shunting the inductive energy of the load and thereby allowing additional smoothing of the ripple of the rectified voltage to the converter's capabilities. However, with an increase in the opening angle of the thyristors, the amplitude of these pulsations noticeably increases. Noncanonical harmonics are also present.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в необходимости использования усложняющего преобразователь дополнительного вентиля, а его предназначение не предусматривает возможности повышения энергетических показателей в требуемом объеме.The set of reasons that impede the achievement of the required technical result is the need to use an additional valve complicating the converter, and its purpose does not provide for the possibility of increasing the energy performance in the required volume.
Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к фазным входным выводам, а вторичная обмотка соединена в звезду с промежуточными выводами, подключенными к входным выводам моста с катодной группой тиристоров и основной анодной группой диодов, между полюсами которого включена нагрузка, дополнительную анодную группу тиристоров, подключенных анодами к анодам упомянутых диодов, а катодами к крайним выводам вторичной обмотки упомянутого трансформатора, дополнительную анодную группу диодов, аноды которых подключены к выводу нормально открытого контакта, другой вывод которого подключен к анодам основной анодной группы диодов, а катод каждого к одному концу цепочки из двух резисторов, другой конец которой - к соответствующему крайнему выводу упомянутой вторичной обмотки, причем управляющий электрод каждого тиристора подключен к общей точке соответствующей пары резисторов (см. Технический отчет ОАЖ, 129. 202. АзНИЭТИ. г.Баку. 1969 г. «Тиристорный возбудитель электромагнитного тормоза (ЭМТ) для электропривода буровой лебедки».A known converter of three-phase AC to DC voltage, containing a three-phase transformer, the primary winding of which is connected to a star and connected to the phase input terminals, and the secondary winding is connected to a star with intermediate terminals connected to the input terminals of the bridge with the cathode group of thyristors and the main anode group of diodes, between the poles of which the load is switched on, an additional anode group of thyristors connected by anodes to the anodes of the above diodes, and by cathodes to the extreme terminals again windings of the said transformer, an additional anode group of diodes, the anodes of which are connected to the terminal of a normally open contact, the other terminal of which is connected to the anodes of the main anode group of diodes, and the cathode of each to one end of a chain of two resistors, the other end of which is to the corresponding extreme terminal of the said secondary windings, and the control electrode of each thyristor is connected to a common point of the corresponding pair of resistors (see OAJ Technical Report, 129. 202. AzNIETI. Baku city. 1969 "Thyristor exciter of electromagnetic brakes (EMT) for electric drive of a drawworks".
Недостатком этого преобразователя, в котором дополнительные группы вентилей используются для форсировки напряжения путем включения естественно коммутируемых тиристоров без применения системы управления, является невозможность регулирования напряжения с использованием указанной дополнительной группы тиристоров.The disadvantage of this converter, in which additional groups of valves are used to force the voltage by switching on naturally switched thyristors without using a control system, is the inability to regulate the voltage using this additional group of thyristors.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что конфигурация преобразователя предназначена только для форсировки напряжения с вторичной стороны трансформатора и не предусматривает возможности повышения энергетических показателей в требуемом объеме.The set of reasons that impede the achievement of the required technical result is that the configuration of the converter is intended only to force the voltage on the secondary side of the transformer and does not provide for the possibility of increasing the energy performance in the required volume.
Известен трехфазный однотактный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого, каждая, соединены в звезду, группу вентилей, соединенных в звезду и подключенных к вторичной обмотке, и дополнительную трехфазную обмотку, соединенную в разомкнутый треугольник, один конец которой подключен к общей точке звезды вторичной обмотки, а другой - к одному из выходных выводов, причем выходной вывод образован общей точкой вентильной группы, витки каждой фазы указанной дополнительной обмотки расположены на соответствующем стержне указанного трансформатора встречно виткам вторичной обмотки, причем число витков дополнительной обмотки в каждой фазе относится к числу витков вторичной обмотки этой же фазы, как 1:3 (см. А.С. №797023, кл. Н02М 7/12, 1978).Known three-phase single-phase AC to DC converter containing a three-phase transformer, the primary and secondary windings of which are each connected to a star, a group of valves connected to a star and connected to a secondary winding, and an additional three-phase winding connected to an open triangle, one end of which connected to the common point of the star of the secondary winding, and the other to one of the output terminals, and the output terminal is formed by a common point of the valve group, the turns of each phase are indicated th additional windings are located on the corresponding rod of the specified transformer opposite the turns of the secondary winding, and the number of turns of the additional winding in each phase refers to the number of turns of the secondary winding of the same phase as 1: 3 (see AS No. 797023,
Недостатком этого преобразователя, в котором разомкнутый треугольник используется для компенсации потока вынужденного намагничивания, является низкое качество преобразования, заключающееся в том, что с увеличением угла отпирания тиристоров увеличиваются и амплитуды канонических высших гармоник. Несимметрия сети и преобразовательного тракта приводит к появлению в форме выпрямленного напряжения неканонической гармоники с частотой напряжения питающей сети.The disadvantage of this converter, in which an open triangle is used to compensate for the flux of forced magnetization, is the low quality of the conversion, which consists in the fact that with an increase in the opening angle of the thyristors, the amplitudes of the canonical higher harmonics also increase. The asymmetry of the network and the converter path leads to the appearance in the form of a rectified voltage of noncanonical harmonic with the frequency of the voltage of the supply network.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что схема преобразователя, в которой один из выводов разомкнутого треугольника подключен к выходному выводу, образованному общей точкой вентильной группы, предназначена только для компенсации потока вынужденного намагничивания, т.к. компенсационная обмотка проводит ток 3-й гармоники в цепи, проводящей токи, и других гармоник, и поэтому не может нести иных функций.The set of reasons that impede the achievement of the required technical result is that the converter circuit, in which one of the open triangle outputs is connected to the output output formed by the common point of the valve group, is intended only to compensate for the forced magnetization flux, because the compensation winding conducts the 3rd harmonic current in the circuit conducting currents and other harmonics, and therefore cannot carry other functions.
По дополнительному авт. св. №860238, кл. Н02М 7.12 от 02.08.79 г. к основному авт. св. №752681, кл. Н02М 7/06, от 04.02.76 г., известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого совместно с последовательно соединенными с ними парами встречно-параллельно включенных управляемых вентилей образуют звезду, связанную с фазными входными выводами, а вторичные обмотки соединены в звезду и подключены к выпрямительному мосту, при этом дополнительно введен комплект вторичных обмоток, выпрямительный мост и управляемые вентили, причем первичные обмотки через дополнительные встречно-параллельно включенные вентили соединены с нулевым входным выводом, а дополнительный комплект вторичных обмоток и дополнительный выпрямительный мост вместе с основными вторичными обмотками и основным выпрямительным мостом соединены по схеме двенадцатипульсного выпрямителя, дополнительно введенный трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого соединены в звезду, общая точка которой соединена с нулевым входным выводом, а группа вторичных обмоток соединена в треугольник.By additional author. St. No. 860238, cl. Н02М 7.12 from 08/02/79 to the main bus. St. No. 752681, cl.
Недостатком этого преобразователя является сложность: 8 тиристоров, 12 вентилей и 2 обмотки на вторичной стороне. Необходимо также отметить и низкое качество преобразования, заключающееся в том, что с увеличением угла отпирания тиристоров увеличиваются и амплитуды канонических высших гармоник на стороне как постоянного, так и переменного тока. Несимметрия сети и преобразовательного тракта приводит к появлению в форме выпрямленного напряжения неканонической гармоники с частотой напряжения питающей сети. Неравные углы коммутации - причина того, что с увеличением нагрузки смежные по фазе пульсации выпрямленного напряжения становятся неравными по амплитуде и тем самым создают возрастающую по амплитуде неканоническую гармонику с частотой 300 Гц. Кроме того, общее количество управляющих импульсов, подаваемых на тиристоры через каждые 30 эл. град, равно 18-и вследствие необходимости обеспечить работу преобразователя в режиме прерывистых токов, что усложняет систему управления преобразователем.The disadvantage of this converter is the complexity: 8 thyristors, 12 valves and 2 windings on the secondary side. It is also worth noting the low quality of the conversion, which consists in the fact that with an increase in the opening angle of the thyristors, the amplitudes of the canonical higher harmonics on the side of both direct and alternating current increase. The asymmetry of the network and the converter path leads to the appearance in the form of a rectified voltage of noncanonical harmonic with the frequency of the voltage of the supply network. Unequal switching angles are the reason that, with an increase in the load, the ripple voltage of the rectified voltage adjacent in phase becomes unequal in amplitude and thereby creates a non-canonical harmonic with a frequency of 300 Hz that increases in amplitude. In addition, the total number of control pulses supplied to the thyristors every 30 el. hail, equal to 18, and due to the need to ensure the operation of the converter in discontinuous current mode, which complicates the control system of the converter.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что конфигурация схемы преобразователя предназначена только для обычного преобразования (с низкими энергетическими показателями) трехфазного переменного напряжения в постоянное, 12-пульсное, с управлением по первичной стороне и возможностью компенсации вредного воздействия на сеть тока нулевой последовательности, без получения больших значений периодичности выпрямления, кратных 12-и.The set of reasons that impede the achievement of the required technical result is that the configuration of the converter circuit is intended only for the usual conversion (with low energy indices) of a three-phase alternating voltage to a constant, 12-pulse, with primary side control and the ability to compensate for harmful effects on the network zero sequence current, without obtaining large values of the rectification frequency multiple of 12.
Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, концы первичных фазных обмоток которого подключены к входным выводам, а начала - к входу мостового выпрямителя, выполненного на управляемых вентилях, выводы постоянного тока которого соединены с одними выводами двух уравнительных реакторов, выполненных каждый в виде двух последовательно соединенных обмоток, причем общие точки соединения обоих реакторов связаны между собой, а другие выводы реакторов подключены к разноименным электродам вентилей, свободные электроды которых объединены и подключены к нулевому входному выводу, вторичные фазные обмотки соединены в шестилучевую звезду и подключены ко второму и третьему неуправляемым трехфазным мостовым выпрямителям, соединенным параллельно по выходу, между общими точками соединения уравнительных реакторов включен сглаживающий дроссель (см. А.С. №1014109, кл. Н02М 7/17, 1981).A known Converter of three-phase AC to DC, containing a three-phase transformer, the ends of the primary phase windings of which are connected to the input terminals, and the beginning to the input of the bridge rectifier, made on controlled valves, the DC terminals of which are connected to one of the terminals of two equalization reactors, made each in the form of two series-connected windings, and the common connection points of both reactors are interconnected, and the other leads of the reactors are connected to the opposite m valve electrodes, the free electrodes of which are combined and connected to the zero input terminal, the secondary phase windings are connected to a six-beam star and connected to the second and third uncontrolled three-phase bridge rectifiers connected in parallel at the output, a smoothing reactor is connected between common points of the equalization reactors (see A.S. No. 1014109,
Недостатком этого преобразователя, позволяющего использовать схожую по внешним признакам с предлагаемым схему соединения элементов, два уравнительных реактора с промежуточными выводами на первичной стороне, является сложность: 8 тиристоров, 12 вентилей и 2 обмотки на вторичной стороне. Необходимо также отметить и низкое качество преобразования, заключающееся в том, что с увеличением угла отпирания тиристоров увеличиваются и амплитуды канонических высших гармоник на стороне как постоянного, так и переменного тока, а получение значений периодичности выпрямления, кратных 12-и, невозможно. Несимметрия сети и преобразовательного тракта приводит к появлению в форме выпрямленного напряжения неканонической гармоники с частотой напряжения питающей сети. Кроме того, необходимость большого количества управляющих импульсов, подаваемых на тиристоры через каждые 30 эл. град, усложняет систему управления преобразователем.The disadvantage of this converter, which makes it possible to use two equalizing reactors with intermediate outputs on the primary side, similar in appearance to the proposed circuit of the elements, is the complexity: 8 thyristors, 12 valves and 2 windings on the secondary side. It should also be noted that the conversion quality is low, which means that with an increase in the thyristor opening angle, the amplitudes of the canonical higher harmonics on the side of both direct and alternating current increase, and it is impossible to obtain rectification frequency values that are multiples of 12. The asymmetry of the network and the converter path leads to the appearance in the form of a rectified voltage of noncanonical harmonic with the frequency of the voltage of the supply network. In addition, the need for a large number of control pulses supplied to the thyristors every 30 el. hail, complicates the control system of the converter.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что промежуточный вывод обмотки каждого уравнительного реактора делит ее на две равные части. Преобразование с большей периодичностью невозможно.The set of reasons that impede the achievement of the required technical result is that the intermediate output of the winding of each equalization reactor divides it into two equal parts. Conversion with greater frequency is not possible.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий нулевой входной вывод, трехфазный управляемый вентильный мост, каждый полюс которого соединен с крайним выводом обмотки соответствующего уравнительного реактора, другой крайний вывод которой - с одноименным электродом дополнительного вентиля, между общей точкой свободных электродов которых и нулевым входным выводом образована первичная соединительная цепь, включающая первичную обмотку дополнительного однофазного трансформатора, а между промежуточными выводами обмоток уравнительных реакторов включен сглаживающий реактор, трехфазный трансформатор, первичные фазные обмотки которого подключены соответствующими выводами к входным выводам этого моста, а другими - к фазным входным выводам, вторичная обмотка соединена в звезду с нулевым выводом и подключена фазными выводами к входным выводам вторичного вентильного моста со свободным входным выводом, полюсами которого образованы его выходные выводы, а между упомянутыми свободным входным и нулевым выводами образована вторичная соединительная цепь, включающая вторичную обмотку упомянутого однофазного трансформатора (см. А.С. №1014109, кл. Н02М 7/17, 1981).Closest to the proposed technical solution is a three-phase AC to DC converter containing a zero input terminal, a three-phase controlled valve bridge, each pole of which is connected to the extreme terminal of the winding of the corresponding equalization reactor, the other extreme terminal of which is with the same electrode of the additional valve, between a common point free electrodes of which and with a zero input terminal formed the primary connecting circuit, including the primary winding a single-phase transformer, and between the intermediate leads of the equalizing reactor windings a smoothing reactor is included, a three-phase transformer, the primary phase windings of which are connected by the corresponding terminals to the input terminals of this bridge, and the others are connected to the phase input terminals, the secondary winding is connected to a star with a zero terminal and connected to phase conclusions to the input terminals of the secondary valve bridge with a free input terminal, the poles of which are formed its output conclusions, and between the mentioned freedoms th input and the neutral pin is formed by connecting a secondary circuit comprising the secondary winding of said single-phase transformer (see. A.S. No. 1014109,
Недостатком этого преобразователя, позволяющего использовать схожую по внешним признакам с предлагаемым схему соединения элементов, два уравнительных реактора с промежуточными выводами на первичной стороне, является сложность: 8 тиристоров и 2 трансформатора. Необходимо также отметить низкое качество преобразования и невозможность получения 12-кратных значений периодичности выпрямления: m=24; m=36.The disadvantage of this converter, which makes it possible to use two equalizing reactors with intermediate terminals on the primary side, which is similar in appearance to the proposed circuit of the elements, is complicated: 8 thyristors and 2 transformers. It should also be noted the low quality of the conversion and the inability to obtain 12-fold values of the frequency of rectification: m = 24; m = 36.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что промежуточный вывод обмотки каждого уравнительного реактора делит ее на две равные части. Преобразование с большей периодичностью невозможно.The set of reasons that impede the achievement of the required technical result is that the intermediate output of the winding of each equalization reactor divides it into two equal parts. Conversion with greater frequency is not possible.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в повышении энергетических показателей и упрощении.The problem to which the proposed technical solution is directed is to increase energy performance and simplify.
Эта задача в первом варианте предлагаемого решается тем, что в преобразователе трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащем нулевой входной вывод, трехфазный управляемый вентильный мост, два дополнительных вентиля, каждый полюс трехфазного управляемого вентильного моста соединен с крайним выводом обмотки соответствующего уравнительного реактора, другой крайний вывод которой соединен с электродом соответствующего дополнительного вентиля, при этом дополнительные вентили и вентили вентильного моста соединены с крайними выводами обмотки одного и того же уравнительного реактора одноименными электродами, между общей точкой свободных электродов дополнительных вентилей и нулевым входным выводом образована первичная соединительная цепь, а промежуточные выводы обмоток уравнительных реакторов образуют выходные выводы упомянутого моста, кроме того, преобразователь содержит трехфазный трансформатор, первичные фазные обмотки которого подключены одними выводами к входным выводам трехфазного управляемого вентильного моста, а другими - к фазным входным выводам, вторичная обмотка трехфазного трансформатора соединена в звезду с нулевым выводом и подключена фазными выводами к входным выводам вторичного вентильного моста со свободным входным выводом, полюсами которого образованы его выходные выводы, а между упомянутыми свободным входным и нулевым выводом вторичной обмотки трехфазного трансформатора образована вторичная соединительная цепь, промежуточный вывод обмотки каждого уравнительного реактора делит ее число витков на части в отношении, равном 1:√3, меньшая из которых отсчитывается от дополнительных вентилей, выполненных в виде диодов, вторичная соединительная цепь выполнена короткозамкнутой, а первичная соединительная цепь содержит обмотку, соединенную в разомкнутый треугольник, число витков котором меньше числа витков первичной обмотки трехфазного трансформатора.This problem in the first embodiment of the proposed solution is that in a three-phase AC to DC converter containing a zero input terminal, a three-phase controlled valve bridge, two additional valves, each pole of a three-phase controlled valve bridge is connected to the extreme terminal of the winding of the corresponding equalization reactor, the other extreme terminal which is connected to the electrode of the corresponding additional valve, while additional valves and valves of the valve bridge are connected to the extreme The primary windings are formed between the windings of the same equalization reactor with the same electrodes between the common point of the free electrodes of the additional valves and the zero input terminal, and the intermediate terminals of the windings of the equalizing reactors form the output terminals of the bridge, in addition, the converter contains a three-phase transformer, primary phase the windings of which are connected by one terminal to the input terminals of a three-phase controlled valve bridge, and by others to the phase input water, the secondary winding of a three-phase transformer is connected to a star with a zero terminal and connected by phase terminals to the input terminals of a secondary valve bridge with a free input terminal, whose poles are its output terminals, and a secondary connecting circuit is formed between the aforementioned free input and zero terminals of a secondary winding of a three-phase transformer , the intermediate output of the winding of each equalization reactor divides its number of turns into parts in a ratio equal to 1: √3, the smaller of which is counted I am from additional valves made in the form of diodes, the secondary connecting circuit is made short-circuited, and the primary connecting circuit contains a winding connected in an open triangle, the number of turns of which is less than the number of turns of the primary winding of a three-phase transformer.
Вентили вторичного вентильного моста, к которым подключены фазные выводы вторичной обмотки трехфазного трансформатора, выполнены управляемыми, согласно параллельно каждому из них между его анодом и управляющим электродом подключена последовательная цепь, содержащая переменный резистор и диод, между выходными выводами вторичного вентильного моста включены нагрузка и сглаживающий реактор, а выходные выводы трехфазного управляемого вентильного моста замкнуты накоротко.The valves of the secondary valve bridge, to which the phase leads of the secondary winding of the three-phase transformer are connected, are controlled, according to each of them, a serial circuit containing a variable resistor and a diode is connected between its anode and the control electrode, a load and a smoothing reactor are connected between the output terminals of the secondary valve bridge and the output terminals of the three-phase controlled valve bridge are short-circuited.
Преобразователь содержит дополнительный трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена одними выводами общей точкой других выводов соответственно к фазным и нулевому входным выводам.The converter contains an additional three-phase transformer, the primary winding of which is connected to a star and connected by one terminal to a common point of the other terminals, respectively, to the phase and zero input terminals.
Во втором варианте предлагаемого эта задача решается тем, что в преобразователе трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащем нулевой входной вывод, основной трехфазный управляемый вентильный мост, основную пару дополнительных вентилей, каждый полюс основного трехфазного управляемого вентильного моста соединен с крайним выводом обмотки соответствующего уравнительного реактора основной пары уравнительных реакторов, другой крайний вывод которой соединен с электродом основного дополнительного вентиля, при этом указанные дополнительные вентили и вентили указанного вентильного моста соединены с крайними выводами обмотки одного и того же уравнительного реактора одноименными электродами, между общей точкой свободных электродов указанных дополнительных вентилей и нулевым входным выводом образована первичная соединительная цепь с последовательно включенным с ней основным двухполюсником, а промежуточные выводы обмоток уравнительных реакторов образуют замкнутые накоротко выходные выводы упомянутого управляемого трехфазного выпрямительного моста, кроме того, преобразователь содержит трехфазный трансформатор, первичные фазные обмотки которого подключены одними выводами к входным выводам указанного трехфазного управляемого вентильного моста, а другими - к фазным входным выводам, вторичная обмотка трехфазного трансформатора соединена в звезду с нулевым выводом и подключена фазными выводами к входным выводам вторичного вентильного моста со свободным входным выводом, полюсами которого образованы его выходные выводы, а между упомянутыми свободным входным выводом и нулевым выводом вторичной обмотки трехфазного трансформатора образована вторичная соединительная цепь, дополнительно содержит N-1 (где N=2,3,4,…) дополнительных управляемых трехфазных вентильных мостов, пар уравнительных реакторов, пар дополнительных вентилей и групп выводов первичной обмотки трехфазного трансформатора, при этом i-я из указанных N-1 групп выводов первичной обмотки трехфазного трансформатора от числа витков wi, отсчитываемых от фазных входных выводов, подключена к входным выводам i-го из N-1 дополнительного трехфазного управляемого вентильного моста, каждый из которых соединен с соответствующими из N-1 парами уравнительных реакторов и дополнительных вентилей, аналогично соединению основного трехфазного управляемого вентильного моста с основными папами уравнительных реакторов и дополнительных вентилей, при этом к общим точкам свободных электродов дополнительных вентилей из N-1 пар подключены входные выводы N-1 дополнительных двухполюсников, общая точка выходных выводов которых подключена к выходному выводу основного двухполюсника, а входной вывод последнего - к общей точке основных дополнительных вентилей, каждый двухполюсник содержит пару встречно параллельно включенных вентилей, один из которых выполнен управляемым с одинаковым относительно нулевого входного вывода направлением подключения электродов, все подключенные к двухполюсникам дополнительные вентили выполнены в виде диодов, вторичная соединительная цепь выполнена короткозамкнутой, а первичная соединительная цепь содержит обмотку, соединенную в разомкнутый треугольник, число витков которой меньше числа витков наибольшего участка первичной обмотки трехфазного трансформатора между ее смежными группами выводов, при этом число витков, от которых выполнен ее i-й вывод, равно wi In the second variant of the proposed this problem is solved in that in the three-phase AC to DC converter containing a zero input terminal, the main three-phase controlled valve bridge, the main pair of additional valves, each pole of the main three-phase controlled valve bridge is connected to the extreme terminal of the winding of the corresponding equalization reactor main pairs of equalization reactors, the other extreme terminal of which is connected to the electrode of the main auxiliary valve, while The additional gates and gates of the indicated gate bridge are connected to the extreme leads of the winding of the same equalization reactor with the same electrodes, between the common point of the free electrodes of these additional gates and the zero input terminal, a primary connecting circuit is formed with the main bipolar connected in series with it, and the intermediate leads of the windings equalization reactors form short-circuited output leads of said controlled three-phase rectifier bridge, in addition, the converter contains a three-phase transformer, the primary phase windings of which are connected by one terminal to the input terminals of the specified three-phase controlled valve bridge, and the other by the phase input terminals, the secondary winding of the three-phase transformer is connected to a star with a zero terminal and connected by phase terminals to the input terminals of the secondary valve bridge with a free input terminal, the poles of which its output terminals are formed, and between the aforementioned free input terminal and the zero terminal the secondary winding of a three-phase transformer a secondary connecting circuit is formed, additionally contains N-1 (where N = 2,3,4, ...) additional controlled three-phase valve bridges, pairs of surge reactors, pairs of additional valves and groups of terminals of the primary winding of a three-phase transformer, with i from the indicated N-1 groups of terminals of the primary winding of a three-phase transformer from the number of turns w i counted from the phase input terminals, it is connected to the input terminals of the i-th of N-1 additional three-phase controlled valve bridge, each of which is connected to the corresponding pairs of equalization reactors and additional valves from N-1, similarly to the connection of the main three-phase controlled valve bridge with the main populations of equalization reactors and additional valves, while to the common points of the free electrodes of additional valves from N-1 pairs the input terminals N-1 of additional two-terminal devices are connected, the common point of the output terminals of which is connected to the output terminal of the main two-terminal device, and the input terminal of the latter is connected to the common In the main auxiliary valves, each two-terminal contains a pair of on-parallel connected valves, one of which is controlled with the same electrode connection direction as the input terminal is identical to zero, all additional valves connected to the two-terminal are made in the form of diodes, the secondary connection circuit is made short-circuited, and the primary connection circuit contains a winding connected in an open triangle, the number of turns of which is less than the number of turns of the largest portion of the first egg winding of a three-phase transformer between its adjacent terminal groups, while the number of turns from which its i-th terminal is made is w i
а промежуточный вывод обмотки уравнительного реактора каждого моста делит ее число витков на части в отношении, равномand the intermediate terminal of the equalization reactor winding of each bridge divides its number of turns into parts in a ratio equal to
где wN - число витков первичной обмотки трехфазного трансформатора между ее крайними выводами, w1 - число витков обмотки уравнительного реактора между электродом дополнительного вентиля и промежуточным выводом, w2 - число витков обмотки уравнительного реактора между промежуточным выводом и полюсом управляемого вентильного моста, i=1,2,3,…, N - порядковый номер трехфазного управляемого вентильного моста, N - общее количество этих мостов, k=f(i)=2i-1,…,2N-1 - коэффициент соотношения чисел витков обмоток уравнительного реактора i-го моста, а также участков первичной обмотки трехфазного трансформатора между i-ми и фазными входными выводами.where w N is the number of turns of the primary winding of the three-phase transformer between its extreme terminals, w 1 is the number of turns of the winding of the equalization reactor between the auxiliary valve electrode and the intermediate terminal, w 2 is the number of turns of the winding of the equalization reactor between the intermediate terminal and the pole of the controlled valve bridge, i = 1,2,3, ..., N is the serial number of the three-phase controlled valve bridge, N is the total number of these bridges, k = f (i) = 2i-1, ..., 2N-1 is the ratio of the number of turns of the windings of the equalization reactor i- th bridge, as well as s three-phase transformer the primary winding between the i-E and the phase input terminals.
Вентили вторичного вентильного моста, к которым подключены фазные выводы вторичной обмотки трехфазного трансформатора, выполнены управляемыми согласно параллельно каждому из них, а также каждому управляемому вентилю двухполюсника между его анодом и управляющим электродом подключена последовательная цепь, содержащая переменный резистор и диод, а между выходными выводами вторичного вентильного моста включены нагрузка и сглаживающий реактор.The valves of the secondary valve bridge, to which the phase terminals of the secondary winding of the three-phase transformer are connected, are controlled in parallel to each of them, and to each controlled valve of the two-terminal circuit between its anode and the control electrode, a serial circuit is connected containing a variable resistor and a diode, and between the output terminals of the secondary valve bridge included load and smoothing reactor.
Преобразователь содержит дополнительный трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена одними выводами и общей точкой других выводов соответственно к фазным и нулевому входным выводам.The converter contains an additional three-phase transformer, the primary winding of which is connected to a star and connected by one terminal and a common point of the other terminals, respectively, to the phase and zero input terminals.
Технический результат, достигаемый в первом варианте предлагаемого, количественно заключается в использовании одного трансформатора вместо двух, наличии 6-и тиристоров и двух диодов вместо 8-ми тиристоров, возможности управления всеми тиристорами всего 6-ю импульсами, подаваемыми на тиристоры через каждые 60 эл. град. и обеспечивающими 12-пульсное регулирование выпрямленного напряжения в полном диапазоне за счет отсутствия режима прерывистых токов. Качественный технический результат заключается в том, что при изменении угла отпирания α тиристоров во всем диапазоне регулирования наблюдается отсутствие периодично повторяющихся канонических и неканонических провалов в форме выпрямленного напряжения, которое при любом угле отпирания α тиристоров имеет вид 12-пульсного выпрямленного напряжения при полностью открытых тиристорах (α=0), причем амплитуда пульсаций при отсутствии сглаживающего реактора с увеличением α даже несколько снижается. При этом амплитуды высших гармонических потребляемого тока с увеличением α также уменьшаются, что объясняется постоянством формы выпрямленного напряжения, изменяющейся только по амплитуде, подобно механическому регулированию напряжения автотрансформатором. При включении сглаживающего реактора на выходе вторичного управляемого вентильного моста с двумя шунтирующими диодами из имеющихся восьми основных вентилей форма выпрямленного напряжения на нагрузке в его цепи преобразуется в параллельную оси абсцисс абсолютно прямую линию, величина смешения которой относительно оси ординат зависит от α тиристоров. Во всех случаях обеспечивается возможность компенсации вредного воздействия на сеть тока нулевой последовательности преобразователя за счет введения в соответствующую цепь преобразовательного тракта дополнительного маломощного трехфазного трансформатора, обмотка которого соединена в звезду с нулевым выводом.The technical result achieved in the first version of the proposed quantitatively consists in using one transformer instead of two, having 6 thyristors and two diodes instead of 8 thyristors, the ability to control all thyristors with only 6 pulses supplied to the thyristors every 60 el. hail. and providing 12-pulse regulation of the rectified voltage in the full range due to the lack of intermittent currents. A qualitative technical result consists in the fact that with a change in the opening angle α of the thyristors in the entire control range, there is no periodically repeating canonical and non-canonical dips in the form of a rectified voltage, which for any angle of opening of the thyristors has the form of a 12-pulse rectified voltage with fully open thyristors ( α = 0), and the amplitude of the pulsations in the absence of a smoothing reactor with an increase in α even decreases slightly. In this case, the amplitudes of the higher harmonic current consumption also decrease with increasing α, which is explained by the constancy of the shape of the rectified voltage, which varies only in amplitude, similar to mechanical voltage regulation by an autotransformer. When a smoothing reactor is turned on at the output of a secondary controlled gate bridge with two shunt diodes from the eight main gates, the form of the rectified voltage on the load in its circuit is converted into an absolutely straight line parallel to the abscissa axis, the amount of mixing of which relative to the ordinate axis depends on the α thyristors. In all cases, it is possible to compensate for the harmful effects of the zero sequence current on the converter by introducing an additional low-power three-phase transformer into the corresponding circuit of the converter path, the winding of which is connected to a star with a zero output.
Технический результат, достигаемый во втором варианте предлагаемого, заключается в возможности получения выпрямления с периодичностью m, кратной 12-и, т.е. m=24, m=36 и т.д. При этом сохраняются основные свойства первого варианта, т.е. особая сглаженность формы выпрямленного напряжения, обратная зависимость амплитуд высших гармонических потребляемого тока от α тиристоров, малое число вентилей, в том числе управляемых, на первичной стороне трансформатора, упрощение системы управления.The technical result achieved in the second embodiment of the proposed is the possibility of obtaining rectification with a frequency of m multiple of 12, i.e. m = 24, m = 36, etc. At the same time, the basic properties of the first option are preserved, i.e. special smoothness of the rectified voltage shape, inverse dependence of the amplitudes of higher harmonic current consumption on α thyristors, a small number of valves, including valves, on the primary side of the transformer, simplification of the control system.
На фиг.1 приведена принципиальная схема 12-пульсного преобразователя с вторичным диодным мостом и разомкнутым треугольником в первичной соединительной цепи, на фиг.2 - временные диаграммы 12-пульсного выпрямленного напряжения Udα на выходе вторичного диодного моста со сглаживающим реактором Ld≠0 и без него Ld=0, при различных углах отпирания α тиристоров на первичной стороне в соответствии с картой импульсов, нумерация на которой соответствует нумерации этих тиристоров, на фиг.3 - векторная диаграмма напряжений 12-пульсного преобразователя, приведенная к вторичной обмотке трехфазного трансформатора, где на примере первого квадранта, Uab и U0b, Uа0 - соответственно вектора линейных и фазных напряжений питающей сети, Uc02, Ua02, U0b2 и Uc01, Ua01, U0b1 - соответственно вектора уравнительных напряжений и их меньших частей, пропорциональных участкам с меньшим числом витков обмоток уравнительных реакторов, Ur - вектор результирующего выпрямляемого напряжения; на фиг.4 - временные диаграммы токов, протекающих через управляемые вентили и обмотки уравнительных реакторов (1-й вариант), где I1 и I11, I12, I13, I14 - токи тиристора и в участках обмоток уравнительных реакторов с указанной нумерацией; на фиг.5 - временные диаграммы токов в нулевом проводе I0, в фазных обмотках дополнительного (компенсационного) трансформатора , линейный ток сети Iл с подключенным компенсационным трансформатором и фазный ток первичной обмотки трехфазного трансформатора Iф; на фиг.6 - принципиальная схема 12-пульсного преобразователя с вторичными тиристорным мостом и разомкнутым треугольником в первичной соединительной цепи; на фиг.7 - принципиальная схема 24-пульсного преобразователя с вторичным диодным мостом и разомкнутым треугольником в первичной соединительной цепи; на фиг.8 - временные диаграммы 24-пульсного выпрямленного напряжения Udα на выходе вторичного диодного моста со сглаживающим реактором Ld≠0 и без него Ld=0, при различных углах отпирания α тиристоров на первичной стороне в соответствии с картой импульсов, нумерация на которой соответствует нумерации этих тиристоров; на фиг.9 - векторная диаграмма напряжений 24-пульсного выпрямителя, приведенная к вторичной обмотке трехфазного трансформатора, где на каждом векторе результирующего выпрямляемого напряжения Ur указана соответствующая его образованию нумерация тиристоров и диодов управляющей части, а в скобках - диодов вторичного моста, где Ua1b1, Ua1c1, Ub1c1, Ub1a1, Uc1a1, Uc1b1 - вектора линейных напряжений питающей сети, прикладываемых к выводам, a1, b1, с1 от части витков w1 первичной обмотки трехфазного трансформатора при их отношении к числу витков вторичной обмотки, равном единице, а точки а2, b2, с2 соответствуют прикладыванию тех же напряжений к большему числу витков w2 первичной обмотки трехфазного трансформатора между выводами а2, b2, с2 и фазными входными выводами А, В, С; на фиг.10 - временные диаграммы линейного тока сети Iл при подключении компенсационного трансформатора, фазного тока основного трансформатора Iw1 между фазным входным и смежным с ним промежуточным выводами, линейных токов первого Iл1 и второго Iл2 управляемых мостов, в общем нулевом проводе I0 и в нулевых проводах первого I01 и второго I02 управляемых мостов, токов I11, I12 и I62, I63 (попарно на 2-х общих осях абсцисс) в обмотках уравнительных реакторов с указанной нумерацией (2-й вариант); на фиг.11 - принципиальная схема 24-пульсного преобразователя с вторичным тиристорным мостом и разомкнутым треугольником в первичной соединительной цепи; на фиг.12 - детализированные фрагменты векторных диаграмм, показывающие получение результирующих векторов выпрямляемых напряжений Ur, при N=1 (m=12), N=2 (m=24) и N=3 (m=36) и коэффициенте трансформации, равном единице. На временных диаграммах 24-пульсного выпрямителя по оси абсцисс масштаб вдвое больше, чем для 12-пульсного выпрямителя.In Fig.1 shows a schematic diagram of a 12-pulse converter with a secondary diode bridge and an open triangle in the primary connecting circuit, Fig.2 is a timing diagram of a 12-pulse rectified voltage Udα at the output of the secondary diode bridge with a smoothing reactor L d ≠ 0 and without he L d = 0, at different angles α unlocking thyristors on the primary side in accordance with a pulse card, on which the numbering corresponds to the numbering of these thyristors 3 - voltage vector diagram of 12-pulse converter, rivedennaya to the secondary winding of the three-phase transformer, where an example of the first quadrant, U ab and U 0b, U a0 - respectively vector line and the phase voltage supply network, U c02, U a02, U 0b2 and U c01, U a01, U 0b1 - respectively vector of equalizing voltages and their smaller parts, proportional to areas with a smaller number of turns of windings of equalizing reactors, Ur is the vector of the resulting rectified voltage; figure 4 is a timing diagram of the currents flowing through the controlled valves and windings of equalization reactors (option 1), where I 1 and I 11 , I 12 , I 13 , I 14 are thyristor currents and in sections of the windings of equalizing reactors with the indicated numbering; figure 5 - timing diagrams of currents in the neutral wire I 0 in the phase windings of an additional (compensation) transformer , the line current of the network I l with a connected compensation transformer and the phase current of the primary winding of a three-phase transformer I f ; 6 is a schematic diagram of a 12-pulse converter with a secondary thyristor bridge and an open triangle in the primary connecting circuit; 7 is a schematic diagram of a 24-pulse converter with a secondary diode bridge and an open triangle in the primary connecting circuit; on Fig - time diagrams of a 24-pulse rectified voltage Udα at the output of the secondary diode bridge with a smoothing reactor L d ≠ 0 and without it L d = 0, at different angles of unlocking α thyristors on the primary side in accordance with the pulse map, numbering on which corresponds to the numbering of these thyristors; figure 9 is a vector diagram of the voltages of a 24-pulse rectifier, reduced to the secondary winding of a three-phase transformer, where on each vector of the resulting rectified voltage Ur the numbering of thyristors and diodes of the control part corresponding to its formation is indicated, and in brackets are the diodes of the secondary bridge, where Ua 1 b 1 , Ua 1 c 1 , Ub 1 c 1 , Ub 1 a 1 , Uc 1 a 1 , Uc 1 b 1 are the linear voltage vectors of the mains applied to the terminals, a 1 , b 1 , s 1 from part of the turns w 1 a three-phase transformer primary winding with respect to the number of secondary windings second winding is equal to unity, and a point a 2, b 2, c 2 correspond to applying the same voltage to a larger number of turns w 2 phase transformer the primary winding between the terminals a 2, b 2, c 2 and the phase input terminals A, B, C ; figure 10 - time diagrams of the linear current of the network I l when connecting the compensation transformer, the phase current of the main transformer Iw 1 between the phase input and adjacent intermediate terminals, linear currents of the first Il 1 and second Il 2 controlled bridges, in a common neutral wire I 0 and in the neutral wires of the first I 01 and second I 02 controlled bridges, currents I 11 , I 12 and I 62 , I 63 (in pairs on 2 common abscissa axes) in the windings of surge reactors with the indicated numbering (2nd option) ; 11 is a schematic diagram of a 24-pulse converter with a secondary thyristor bridge and an open triangle in the primary connecting circuit; on Fig - detailed fragments of vector diagrams showing the receipt of the resulting rectified stress vectors Ur, at N = 1 (m = 12), N = 2 (m = 24) and N = 3 (m = 36) and the transformation coefficient equal to unit. In the time diagrams of a 24-pulse rectifier along the abscissa, the scale is twice as large as for a 12-pulse rectifier.
Преобразователь (фиг.1) содержит трехфазный управляемый вентильный мост на тиристорах 1-6 и диоды 7, 8, уравнительный реактор 9 (10) с обмотками 11, 12 (13, 14), общие точки разноименных выводов которых соединены с замкнутыми накоротко выходными выводами 15 (16) упомянутого моста, начало обмотки 11 (13) соединено с катодами (анодами) тиристоров 1, 3, 5 (2, 4, 6), конец обмотки 12 (14) соединен с катодом (анодом) диода 7 (8), причем число витков обмотки 12 (14) в √3 раз меньше числа витков обмотки 11 (13). Общие точки разноименных электродов тиристоров 1-6 подключены к началам первичных фазных обмоток трансформатора 17, концы которых подключены к фазным входным выводам А, В, С. Вторичная обмотка трансформатора 17 соединена в звезду и подключена концами и общей точкой начал к входу моста на диодах 18-25, между выходными выводами 26 и 27 которого включена нагрузка 28. На трансформаторе 17 выполнена обмотка 29, соединенная в разомкнутый треугольник и подключенная началом к нулевому входному выводу 0, а концом - к общей точке разноименных электродов диодов 7 и 8, т.е. согласно последовательно в контуре с первичной фазной обмоткой трансформатора 17. Дополнительный трансформатор 30, обмотка которого соединена в звезду и подключена группой одноименных выводов к фазным входным выводам А, В, С, а общей точкой других выводов - к нулевому входному выводу 0.The Converter (figure 1) contains a three-phase controllable gate bridge on thyristors 1-6 and
Получение при некоторой величине нагрузки, достаточной для нормальной работы уравнительных реакторов, на входных выводах каждого из мостов преобразователя 12-и равных по амплитуде и сдвинутых друг относительно друга по фазе на 30 эл. град выпрямляемых напряжений, формирующих 12-пульсное выпрямленное напряжение (фиг.2) достигается соотношением 1:√3 чисел витков обмоток уравнительного реактора 9 или 10. Это показано на векторной диаграмме (фиг.3), где каждый вектор выпрямляемого напряжения Ur - это результат суммирования на одном из уравнительных реакторов смежных и сдвинутых по фазе относительно друг друга на 30 эл. град., линейного и фазного напряжений сети. При этом величина выпрямляемого напряжения, определяемая из косоугольных треугольников, равна:Obtaining at a certain load, sufficient for the normal operation of equalization reactors, at the input terminals of each of the converter bridges 12 equal in amplitude and phase shifted by 30 e. a hail of rectified voltages forming a 12-pulse rectified voltage (Fig. 2) is achieved by the ratio 1: √3 of the number of turns of the windings of the
Ur=1,2241·Uф·kTP,Ur = 1,2241 · U f · k TP ,
где Uф - фазное напряжение сети, kТР - коэффициент трансформации.where U f is the phase voltage of the network, k TP is the transformation coefficient.
В каждом интервале дискретности один из уравнительных реакторов формирует выпрямляемое напряжение Ur, под действием которого выпрямляемый ток разветвляется, с учетом баланса ампер-витков, на две его обмотки, а также протекает по цепи, включающей обмотку с большим числом витков другого уравнительного реактора, выполняющего функцию катодной индуктивности. В любой момент времени токи смежных по фазе обмоток трансформатора 17 отличаются друг от друга по величине в (√3+1) раз. Во столько же раз отличаются друг от друга и величины создаваемых ими магнитных потоков. Разность этих токов ответвляется в нулевой провод. Под действием неравных по величине и противофазных суммируемых э.д.с. смежных фаз (третья фаза в это время выполняет функцию дополнительной анодной индуктивности) в обмотке 29 трансформатора 17 наводится регулируемая тиристорами результирующая разностная э.д.с. тройной частоты, направленная встречно переменной составляющей выпрямляемого напряжения и имеющая с ней одинаковую форму меньшей амплитуды. Под действием этой противоЭДС уменьшается амплитуда переменной составляющей выпрямленного напряжения, а в обмотке 12 или 14 реактора, выполняющего функцию катодной индуктивности, формируется ток подпитки, препятствующий выключению соответствующего диода 7 или 8. Вместе с тем наблюдается и отсутствие режима прерывистых токов, вследствие чего оказывается возможной замена вентилей 7, 8 на диоды. Форма тока подпитки в каждом интервале дискретности представляет собой кривую с возрастающими ординатами мгновенных значений (см. I12 и I14 на фиг.4) в отличие от ниспадающей формы исходной кривой основного выпрямляемого тока. Результирующая форма тока на всех остальных элементах схемы преобразователя с увеличением числа витков обмотки 29 и независимо от угла отпирания тиристоров приближается к прямоугольно-ступенчатой. Амплитуда тока подпитки прямо пропорциональна величине противоЭДС, а ее пологость - анодной индуктивности, определяемых выбором числа витков обмотки 29.In each discreteness interval, one of the equalization reactors generates a rectified voltage Ur, under the influence of which the rectified current branches, taking into account the balance of ampere turns, into two of its windings, and also flows through a circuit including a winding with a large number of turns of another equalizing reactor that performs the function cathodic inductance. At any time, the currents of the phase-adjacent windings of the
Необходимо учесть, что для нормальной работы преобразователя между общей точкой разноименных электродов диодов 7, 8 и нулевым входным выводом 0 должен протекать ток нулевой последовательности. Для этого число витков обмотки 29 должно быть меньше числа витков первичной обмотки трансформатора 17 и практически может не превышать значения 25% от этого числа с учетом требований к достаточному подавлению пульсаций и допустимому ограничению диапазона регулирования, имеющих прямую зависимость от величины противоЭДС обмотки 29 (величина 25% - это величина в относительных единицах максимальной разности значения ординаты переменной составляющей выпрямленного напряжения и ее среднего значения при некотором угле отпирания α тиристоров). Характер воздействия противоЭДС обмотки 29 на форму выпрямленного тока выглядит как уплощение верхушек полуволн синусоид, а степень этого уплощения, при прочих равных условиях, возрастает с увеличением угла отпирания α тиристоров от значения, превышающего 78 эл. град., до близкого к предельному в 105 эл. град. Иными словами, уменьшение амплитуды переменной составляющей сопровождается увеличением доли постоянной составляющей в форме выпрямленного напряжения. Дальнейшее увеличение числа витков обмотки 29 до предельно допустимого значения возможно, однако приращение воздействия на форму выпрямленного напряжения становится при этом все менее заметным.It must be taken into account that for normal operation of the converter, a zero sequence current must flow between the common point of the opposite electrodes of the
Уравнительные реакторы 9 и 10, попеременно обеспечивая одновременное преобразование линейных и фазных напряжений, устраняют исходное неравенство коммутационных сопротивлений смежных пульсаций путем их усреднения, т.е. препятствуют формированию разных углов коммутации, а именно: образованию неканонической гармоники с частотой 300 Гц.
Моменты переключения участков синусоид, формирующих в обмотке 29 противоЭДС частотой 150 Гц, а на выходе выпрямителя - 12-пульсное выпрямленное напряжение, задаются в ее положительном и отрицательном полупериоде системой управления, а точки свободного перехода через ноль - образуются строго симметрично относительно пульсаций, соседних с этими точками, вследствие взаимной индуктивности обмоток уравнительных реакторов, обеспечивающих фазовый сдвиг 60 эл. град., между переключениями диодов 7 и 8.The switching moments of the sections of sinusoids forming in the winding 29 counter-emf with a frequency of 150 Hz, and at the output of the rectifier - a 12-pulse rectified voltage, are set in its positive and negative half-periods by the control system, and the points of free transition through zero are formed strictly symmetrically with respect to the ripples adjacent to these points, due to the mutual inductance of the windings of equalizing reactors, providing a phase shift of 60 el. hail., between switching
Отсутствие в форме выпрямленного напряжения неканонической гармоники частотой 50 Гц объясняется тем, что уравнительные реакторы обеспечивают в каждом такте преобразования участие тока нулевой последовательности, который по определению не может содержать гармоник, не кратных трем.The absence of a non-canonical harmonic in the form of a rectified voltage with a frequency of 50 Hz is explained by the fact that surge reactors ensure the participation of a zero sequence current in each conversion cycle, which by definition cannot contain harmonics that are not a multiple of three.
Трансформатор 17, напряжения и токи которого на вторичной стороне повторяют их на первичной стороне, служит не только для согласования напряжений, но и для создания в обмотке 29 противоЭДС, которая совместно с анодной индуктивностью, попеременно подключаемой ее неактивной фазы, обеспечивает работу преобразователя в режиме непрерывных токов во всем диапазоне регулирования, что упрощает его управление.The
Дополнительный маломощный трансформатор 30 предназначен для разделения тока нулевой последовательности преобразователя на 3 одинаковые части, каждая из которых одновременно протекает между нулевым входным выводом 0 и соответствующим фазным входным выводом. В результате устраняется вредное воздействие на сеть тока нулевой последовательности, т.к. в потребляемом линейном токе он отсутствует.An additional low-
Рассмотрим работу преобразователя на фиг.1 более детально. В соответствии с картой импульсов (фиг.2), подаваемых на тиристоры 1-6, они отпираются в следующей последовательности: 1, 6, 3, 2, 5, 4 и работают с диодами 7, 8 в очередности: 1-4-7; 1-4-8,1-6-8, 1-6-7; 3-6-7; 3-6-8; 3-2-8; 3-2-7; 5-2-7; 5-2-8; 5-4-8; 5-4-7. Очередность работы диодов на вторичной стороне в точности повторяет работу вентилей и диодов на первичной стороне.Consider the operation of the Converter in figure 1 in more detail. In accordance with the card of pulses (figure 2) supplied to thyristors 1-6, they are unlocked in the following sequence: 1, 6, 3, 2, 5, 4 and work with
Допустим, что управляющий импульс подан на тиристор 4, он открыт от прикладываемого к нему напряжения Uob и через него протекает ток по цепи, включающей нулевой входной вывод 0, обмотку 29 трансформатора 17, диод 7, обмотку 12 реактора 9, выходные выводы 15, 16, обмотку 13 реактора 10, анод-катод тиристора 4, первичную фазную обмотку трансформатора 17, фазный входной вывод В. На вторичной стороне ток проводят диоды 20, 25. Описанный запускающий цикл (возможный при подаче импульса на любой тиристор) предваряет вхождение преобразователя в нормальный режим работы. Через 60 эл. град. управляющий импульс подается на тиристор 1, он открывается от прикладываемого к нему выпрямляемого напряжения Ur - результирующего от суммирования на уравнительном реакторе 9 линейного напряжения Uab на его обмотке 11 и фазного напряжения U0b на его обмотке 12 и преобразователь входит в нормальный режим работы. Амплитуда напряжения Ur является результатом его равноугольного фазового сдвига относительно суммируемых напряжений, определяемого выбранным соотношением 1:√3 чисел витков обмоток уравнительного реактора 9, обратно пропорционального (с учетом соблюдения баланса ампер-витков) соотношению токов в этих обмотках. Отсюда следует неравенство токов в загруженных обмотках смежных фаз трансформатора 17. Одновременно с этим напряжение Ur меньшей величины обмотки 29 формирует в обмотке 14 ток подпитки, представляющий собой кривую с возрастающими ординатами мгновенных значений. В результате наложения кривой тока подпитки на исходную кривую основного выпрямляемого тока форма результирующей кривой выпрямляемого тока остается практически неизменной при всех углах отпирания тиристоров. Первый интервал дискретности может быть получен и без предварительного вышеописанного запускающего цикла, если управляющие импульсы подать одновременно на тиристоры 1 и 4, т.е. в общем случае на два соответствующих тиристора разноименных групп управляемого моста, что однако, потребует подачи в первом интервале дополнительного запускающего импульса, который затем может быть снят.Suppose that a control pulse is applied to
Через 30 эл. град. после включения тиристора 1 ток первичной цепи переключается с диода 7 на диод 8 без дополнительного вмешательства системы управления за счет того, что заданный системой угол отпирания тиристора 1 является фактическим углом отпирания диода 8, т.к. последний включен в цепь обмотки 14 уравнительного реактора 10, которая связана взаимной индуктивностью с его обмоткой 13. Соответственно ток вторичной цепи переключается с диода 25 на диод 24, и ток нагрузки протекает по цепи, включающей диоды 19, 20, 24. Теперь уравнительный реактор 10 формирует следующий с фазовым сдвигом 30 эл. град. вектор выпрямляемого напряжения Ur, а реактор 9 выполняет функцию катодной индуктивности.After 30 email hail. after turning on the
Далее, через 30 эл. град., когда потенциал анода тиристора 6 становится более отрицательным, чем потенциал тиристора 4, происходит переключение с тиристора 4 на тиристор 6, а реакторы 9 и 10 работают в прежнем режиме, формируя на уравнительном реакторе 10 следующий по фазе вектор напряжения Ur.Next, through 30 email. deg., when the anode potential of
Затем, еще через 30 эл. град., аналогично вышеописанному, ток первичной цепи без вмешательства системы управления переключается с диода 8 на диод 7, реакторы 9 и 10 вновь изменяют свой режим работы, формируя следующий по фазе вектор напряжения Ur на уравнительном реакторе 9.Then, after another 30 email. grad., similar to the above, the primary circuit current without intervention of the control system switches from
При экспериментах было замечено, что включение сглаживающего реактора между выходными выводами 15, 16 не влияет на уровень пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке 28, включенной между выходными выводами 26, 27 на вторичной стороне, что объясняется шунтированием энергии сглаживающего реактора диодами 7, 8. Вместе с тем, перенос нагрузки на первичную сторону (между выходными выводами 15, 16) приводит к полному устранению пульсаций на этой нагрузке вследствие того же шунтирующего действия диодов 7, 8. Для реализации обнаруженного эффекта с включением сглаживающего реактора на вторичной стороне преобразователя между выходными выводами 26 и 27 необходимо выполнить вентили 18-23 управляемыми, с тем чтобы энергия сглаживающего реактора могла шунтироваться в свободном контуре основными диодами 24 и 25. При этом выходные выводы 15, 16 управляемого моста могут быть замкнуты накоротко или содержать другую нагрузку.During experiments, it was noted that the inclusion of a smoothing reactor between the
Преобразователь (фиг.6) содержит трехфазный управляемый вентильный мост на тиристорах 1-6 и диоды 7, 8, уравнительный реактор 9 (10) с обмотками 11, 12 (13, 14), общие точки разноименных выводов которых соединены с замкнутыми накоротко выходными выводами 15 (16) упомянутого моста, начало обмотки 11 (13) соединено с катодами (анодами) тиристоров 1, 3, 5 (2, 4, 6), конец обмотки 12 (14) соединен с катодом (анодом) диода 7(8), причем число витков обмотки 12 (14) в √3 раз меньше числа витков обмотки 11 (13). Общие точки разноименных электродов тиристоров 1-6 подключены к началам первичных фазных обмоток трансформатора 17, концы которых подключены к фазным входным вывода А, В, С. Вторичная обмотка трансформатора 17 соединена в звезду и подключена концами и общей точкой начал к входу моста на тиристорах 31-36 и диодах 24, 25, между выходными выводами 26 и 27 которого включены нагрузка 28 и сглаживающий реактор 37. На трансформаторе 17 выполнена обмотка 29, соединенная в разомкнутый треугольник и подключенная началом к нулевому входному выводу 0, а концом - к общей точке разноименных электродов диодов 7 и 8, т.е. согласно последовательно в контуре с первичной фазной обмоткой трансформатора 17. Дополнительный трансформатор 30, обмотка которого соединена в звезду и подключена концами к фазным входным выводам А, В, С, а общей точкой начал - к нулевому входному выводу 0. Согласно параллельно каждому тиристору 32 (34 и 36) между его анодом и управляющим электродом включена цепочка, содержащая последовательно соединенные диод и переменный резистор соответственно 18, 38 (20, 39 и 22, 40). Согласно параллельно каждому тиристору 31 (33 и 35) между его анодом и управляющим электродом включена цепочка, содержащая последовательно соединенные диод и переменный резистор соответственно 19, 41 (21, 42 и 23, 43). При этом движки переменных резисторов 38-40 и 41-43 соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров 32, 34, 36 и 31, 33, 35.The Converter (Fig.6) contains a three-phase controlled valve bridge on thyristors 1-6 and
Преобразователь на фиг.6 отличается от преобразователя на фиг.1 только конфигурацией вторичной стороны. Поэтому работа преобразователя на фиг.6 отличается от работы преобразователя на фиг.1 только теми особенностями, которые вносят дополнительные элементы вторичной стороны.The converter in FIG. 6 differs from the converter in FIG. 1 only in the configuration of the secondary side. Therefore, the operation of the converter in FIG. 6 differs from the operation of the converter in FIG. 1 only in those features that add additional elements of the secondary side.
Допустим, что открыты тиристоры 1 и 4 и диод 8 в рамках вышеуказанной очередности их включения. На вторичной стороне под действием выпрямляемого напряжения Ur управляющий ток протекает от конца фазы a вторичной обмотки трансформатора 17 по цепи, включающей диод 19, резистор 41, управляющий электрод и катод тиристора 31, выходной вывод 27, нагрузку 28, сглаживающий реактор 37, выходной вывод 26, далее разветвляется через диод 24 к нейтрали вторичной обмотки, а через диод 20, резистор 39, управляющий электрод - катод тиристора 34 к концу фазы b вторичной обмотки. Величина сопротивления резисторов выбирается из такого расчета, чтобы ток, протекающий через управляющие электроды тиристоров 31, 34, был достаточен для их отпирания. Тиристоры 31 и 34 отпираются от прикладываемого к ним выпрямляемого напряжения Ur и совместно с диодом 24 проводят номинальный ток нагрузки. Через 30 эл. град. отпирается тиристор 6, а тиристор 4 запирается обратным напряжением. Соответственно отпирается тиристор 36 от очередного по фазе выпрямляемого напряжения Ur, при протекании через его управляющий электрод и катод управляющего тока, тиристор 34 запирается обратным напряжением, а ток нагрузки вместо тиристора 34 протекает через тиристор 36. Так реализуется естественная коммутация тиристоров на вторичной стороне преобразователя без участия системы управления. (Эта возможность на примере управления электроприводом переменного тока представлена также на фиг.2, стр.92 издания «Руководство по методике предварительной и государственной научно-технической экспертизы изобретений», ВНИИПИ, Москва, 1985 г.). Тем самым обеспечивается выделение на нагрузке 28 энергии сглаживающего реактора 37 за счет шунтирующего контура, включающего основные диоды 24 и 25, т.е. без применения дополнительных шунтирующих диодов. При этом форма выпрямленного напряжения на нагрузке 28 преобразуется в параллельную оси абсцисс абсолютно прямую линию, величина смешения которой относительно оси ординат зависит от α тиристоров, что делает излишней необходимость использования конденсатора в схеме фильтра. Это позволяет уменьшить число витков соединенной в разомкнутый треугольник обмотки 29 трансформатора 17 относительно числа витков его первичной обмотки до достижения удовлетворительного компромисса между уменьшением числа витков обмотки 29 и увеличением индуктивности сглаживающего реактора 37. Возможность реализации режима непрерывных токов во всем диапазоне регулирования имеет прямую зависимость от величин противоЭДС и анодной индуктивности обмотки 29.Suppose that
Целесообразность применения 12-пульсного управляемого выпрямителя заключается в высоком качестве преобразования, при котором достигается нулевой уровень высших гармонических выпрямленного напряжения во всем диапазоне регулирования, и вследствие этого обратная зависимость амплитуд высших гармонических потребляемого тока от угла отпирания тиристоров, а также в простоте управления.The feasibility of using a 12-pulse controlled rectifier lies in the high quality of the conversion, at which a zero level of higher harmonic rectified voltage is achieved in the entire control range, and, as a result, the inverse dependence of the amplitudes of the higher harmonic current consumption on the turn-on angle of the thyristors, as well as ease of control.
Преобразователь (фиг.7) содержит первый трехфазный управляемый вентильный мост на тиристорах 1-6 и диоды 7, 8, уравнительный реактор 9 (10) с обмотками 11, 12 (13, 14), общие точки разноименных выводов которых соединены с замкнутыми накоротко выходными выводами 15 (16) упомянутого моста, начало обмотки 11 (13) соединено с катодами (анодами) тиристоров 1, 3, 5 (2, 4, 6), конец обмотки 12 (14) соединен с катодом (анодом) диода 7 (8). Общие точки разноименных электродов тиристоров 1-6 подключены к промежуточным выводам а1, b1, с1 первичной обмотки трансформатора 17, концы которой подключены к фазным входным выводам А, В, С. Вторичная обмотка трансформатора 17 соединена в звезду и подключена концами и общей точкой начал к выходу моста на диодах 18-25, между выходными выводами 26 и 27 которого включена нагрузка 28. Преобразователь содержит встречно параллельно включенные пары: диод 44 с тиристором 45 и диод 46 с тиристором 47, согласно последовательную включенную пару диодов 48 и 49. К аноду тиристора 45 (47) подключен анод диода 50 (51), катод которого соединен с одним выводом переменного резистора 52 (53), к движку которого подключен управляющий электрод тиристора 45 (47). Преобразователь содержит второй трехфазный управляемый вентильный мост на тиристорах 54-59, уравнительный реактор 60 (61) с обмотками 62, 63 (64, 65), общие точки разноименных выводов которых соединены с замкнутыми накоротко выходными выводами 66 (67) упомянутого моста, начало обмотки 62 (64) соединено с катодами (анодами) тиристоров 54, 56, 58 (55, 57, 59), конец обмотки 63 (65) соединен с катодом(анодом) диода 48 (49). Общие точки разноименных электродов тиристоров 54-59 подключены к крайним выводам начал первичных фазных обмоток трансформатора 17. Анод диода 44 (46) и катод тиристора 45 (47) подключены к общей точке диодов 7, 8 (48, 49). Катоды диодов 44, 46 и аноды тиристоров 45, 47 подключены к концу соединенной в разомкнутый треугольник обмотки 29 трансформатора 17, начало которой подключено к нулевому входному выводу 0, образованному общей точкой начал, соединенной в звезду обмотки дополнительного трансформатора 30, концы которой подключены к фазным входным выводам А, В, С.The converter (Fig. 7) contains the first three-phase controllable gate bridge on thyristors 1-6 and
В соответствии с формулой изобретения для получения периодичности выпрямления m=24 необходимо принять: N=2; i=1, 2; k=1,3.In accordance with the claims, to obtain the rectification frequency m = 24, it is necessary to take: N = 2; i = 1, 2; k = 1.3.
Для каждого уравнительного реактора первого моста:For each surge reactor of the first bridge:
Для каждого уравнительного реактора второго моста:For each surge reactor of the second bridge:
Как видно, принятое соотношение чисел витков уравнительных реакторов обеспечивает требуемый фазовый угол сдвига неравных по величине выпрямляемых напряжений Ur1 и Ur2 соответственно первого и второго управляемых вентильных мостов. Для получения равенства этих напряжений результирующему выпрямляемому напряжению:As can be seen, the adopted ratio of the number of turns of equalization reactors provides the required phase angle of shift of unequal rectified voltages Ur 1 and Ur 2, respectively, of the first and second controlled valve bridges. To obtain the equality of these stresses to the resulting rectified voltage:
Ur1=Ur2=Ur,Ur 1 = Ur 2 = Ur,
соотношение чисел витков всей первичной обмотки трехфазного трансформатора к числу витков между ее промежуточными выводами и фазными входными выводами А, В, С выбрано равным соотношению напряжений:the ratio of the number of turns of the entire primary winding of a three-phase transformer to the number of turns between its intermediate terminals and the phase input terminals A, B, C is chosen equal to the voltage ratio:
Ur2/Ur1=1,4227·Uф/1,0916·Uф=1,3033.Ur 2 / Ur 1 = 1.4227 · U f / 1.0916 · U f = 1.3033.
Число витков обмотки 29 выбрано равным части числа витков первичной обмотки трехфазного трансформатора между промежуточными и фазными входными выводами.The number of turns of the winding 29 is chosen equal to the part of the number of turns of the primary winding of a three-phase transformer between the intermediate and phase input terminals.
В соответствии с картой импульсов (фиг.8), подаваемых на тиристоры 1-6 или 54-59, они проводят ток совместно с вентилями 7, 45 и 8, 44 или 48, 47 и 49, 46 в очередности, указанной на векторах результирующих выпрямляемых напряжений (фиг.9). При этом очередность включения соответствующих диодов вторичного моста приведена на тех же векторах в скобках.In accordance with the map of pulses (Fig. 8) supplied to thyristors 1-6 or 54-59, they conduct current together with
Каждый управляемый вентильный мост поочередно проводит ток от двух смежных по фазе результирующих напряжений, а переключение мостов в моменты подачи управляющих импульсов на тиристоры происходит вследствие превышения по амплитуде результирующего напряжения, включающегося в работу моста относительно смежного по фазе результирующего напряжения выключающегося моста, что, в свою очередь, обеспечивается выбранным соотношением чисел витков уравнительных реакторов 9, 10 и 60, 61.Each controllable valve bridge alternately conducts current from two phase-adjacent resulting voltages, and the switching of bridges at the moments of supplying control pulses to the thyristors occurs due to the excess in the amplitude of the resulting voltage, which is included in the bridge's operation relative to the phase-switched off voltage that turns off the bridge, which, in its the turn is ensured by the selected ratio of the numbers of turns of
Каждый раз, от момента включения до момента выключения первого управляемого моста на тиристорах 1-6, ток проводят только вентили 7 и 45, или только вентили 8 и 44, т.е. в процессе работы этого моста ток в его нулевом проводе не изменяет своего направления, причем тиристор 45 включается автоматически при наличии напряжения соответствующей полярности между нулевым и фазным входными выводами. Поэтому тиристоры 1-6 самодостаточно обеспечивают управляемость первого моста.Each time, from the moment of turning on to the moment of turning off the first controlled bridge on thyristors 1-6, only
Каждый раз, в процессе работы второго управляемого моста ток в его нулевом проводе изменяет свое направление на противоположное, и ток проводят либо вентили 49 и 46, либо вентили 47 и 48, причем тиристор 47 включается автоматически при наличии напряжения соответствующей полярности между нулевым и фазным входными выводами. Поэтому тиристоры 54-59 не могут самодостаточно обеспечить управляемость второго моста, которая, тем не менее, достигается благодаря треугольнику 29 и уравнительным реакторам 60, 61 аналогично первому варианту, а именно: под действием разностной ЭДС. треугольника 29 в обмотках 63, 65 уравнительных реакторов 60, 61 попеременно протекает ток подпитки, вентили 48, 49 не могут закрыться, их управляющие функции в соответствующие моменты времени берут на себя указанные реакторы, происходит подавление пульсаций выпрямленного напряжения до уровня примерно вдвое меньшего, чем в первом варианте предлагаемого при прочих равных условиях, режим прерывистых токов отсутствует (см. фиг.10).Each time, during the operation of the second controlled bridge, the current in its neutral wire reverses its direction, and either the
Вентильные пары 44, 45 и 46, 47 предназначены для того, чтобы обеспечить автономность протекания токов в нулевых проводах управляемых мостов, т.е. каждая указанная пара препятствует протеканию тока нулевого провода одного моста по цепи другого, чему содействует очередность включения этих вентилей (см. фиг.9).Valve pairs 44, 45 and 46, 47 are designed to ensure the autonomy of the flow of currents in the neutral wires of controlled bridges, i.e. each specified pair prevents the flow of the zero-wire current of one bridge along the circuit of another, which is facilitated by the sequence of switching on these valves (see Fig. 9).
Результирующий ток нулевой последовательности протекает между общей точкой вентилей 44-47, через обмотку 29, нулевой входной вывод, образованный общей точкой соединенной в звезду обмотки дополнительного трансформатора 30, далее разветвляется на 3 равные части, каждая из которых течет в сеть через один из фазных входных выводов А, В, С и также в обратном направлении попеременно через одну из вышеупомянутых вентильных пар. Ток, протекающий под действием разностной ЭДС. обмотки 29, всегда направлен встречно результирующему току нулевой последовательности, совпадает с ним по форме и подвергается общему регулирующему воздействию.The resulting zero sequence current flows between the common point of the valves 44-47, through the winding 29, the zero input terminal formed by the common point of the
Все результирующие токи первичной стороны преобразователя с требуемым коэффициентом трансформации являются токами его вторичной стороны.All resulting currents of the primary side of the converter with the required transformation ratio are the currents of its secondary side.
Выходные выводы 15, 16 и 66, 67 управляемых вентильных мостов в отличие от первого варианта всегда должны быть замкнуты накоротко (см. фиг.7).The
Преобразователь (фиг.11) содержит первый трехфазный управляемый вентильный мост на тиристорах 1-6 и диоды 7, 8, уравнительный реактор 9 (10) с обмотками 11, 12 (13, 14), общие точки разноименных выводов которых соединены с замкнутыми накоротко выходными выводами 15 (16) упомянутого моста, начало обмотки 11 (13) соединено с катодами (анодами) тиристоров 1, 3, 5 (2, 4, 6), конец обмотки 12 (14) соединен с катодом (анодом) диода 7 (8). Общие точки разноименных электродов тиристоров 1-6 подключены к промежуточным выводам а1, b1, с1 первичных фазных обмоток трансформатора 17, концы которых подключены к фазным входным выводам А, В, С. Вторичная обмотка трансформатора 17 соединена в звезду и подключена общей точкой начал и концами к входу моста на тиристорах 31-36 и диодах 24, 25, между выходными выводами 26 и 27 которого включены нагрузка 28 и сглаживающий реактор 37. К аноду тиристора 45 (47) подключен анод диода 50 (51), катод которого соединен с одним выводом переменного резистора 52 (53), к движку которого подключен управляющий электрод тиристора 45 (47). Преобразователь содержит второй трехфазный управляемый вентильный мост на тиристорах 54-59, уравнительный реактор 60 (61) с обмотками 62, 63 (64, 65), общие точки разноименных выводов которых соединены с замкнутыми накоротко выходными выводами 66 (67) упомянутого моста, начало обмотки 62 (64) соединено с катодами (анодами) тиристоров 54, 56, 58 (55, 57, 59), конец обмотки 63 (65) соединен с катодом (анодом) диода 48 (49). Общие точки разноименных электродов тиристоров 54-59 подключены к крайним выводам начал первичных фазных обмоток трансформатора 17. Анод диода 44 (46) и катод тиристора 45 (47) подключены к общей точке диодов 7, 8 (48, 49). Катоды диодов 44, 46 и аноды тиристоров 45, 47 подключены к концу соединенной в разомкнутый треугольник обмотки 29 трансформатора 17, начало которой подключено к нулевому входному выводу 0, образованному общей точкой начал соединенной в звезду обмотки дополнительного трансформатора 30, концы которой подключены к фазным входным выводам А, В, С. Согласно параллельно каждому тиристору 32 (34 и 36) между его анодом и управляющим электродом включена цепочка, содержащая последовательно соединенные диод и переменный резистор соответственно 18, 38 (20, 39 и 22, 40). Согласно параллельно каждому тиристору 31 (33 и 35) между его анодом и управляющим электродом включена цепочка, содержащая последовательно соединенные диод и переменный резистор соответственно 19, 41 (21, 42 и 23, 43). При этом движки переменных резисторов 38-40 и 41-43 соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров 32, 34, 36 и 31, 33, 35.The converter (Fig. 11) contains the first three-phase controllable gate bridge on thyristors 1-6 and
Преобразователь на фиг.11 отличается от преобразователя на фиг.7 только конфигурацией вторичной стороны. Поэтому работа преобразователя на фиг.11 отличается от работы преобразователя на фиг.7 только теми особенностями, которые вносят дополнительные элементы вторичной стороны. Эти особенности аналогичны первому варианту предлагаемого по фиг.6 и заключаются в том, что обеспечивается выделение на нагрузке 28 энергии сглаживающего реактора 37 за счет шунтирующего контура, включающего основные диоды 24 и 25, т.е. без применения дополнительных шунтирующих диодов. Работа шунтирующего контура подавляет небольшие по амплитуде неканонические гармоники с частотой 300 Гц (неодинаковые условия коммутации, а именно изменение или неизменность направления тока нулевой последовательности в процессе работы одного из первичных мостов) и 600 Гц (неравные углы коммутации), которые могут возникать на выходе преобразователя из-за неоднородности режимов работы управляемых вентильных мостов. При этом форма выпрямленного напряжения на нагрузке 28 преобразуется в линию с весьма малой волнистостью, величина смещения которой относительно оси ординат зависит от α тиристоров, что позволяет обойтись без использования конденсатора в схеме фильтра. Шунтирующий контур позволяет уменьшить число витков соединенной в разомкнутый треугольник обмотки 29 трансформатора 17 относительно числа витков его первичной обмотки до достижения удовлетворительного компромисса между уменьшением числа витков обмотки 29 и увеличением индуктивности сглаживающего реактора 37. Для достижения отмеченного результата в преобразователе по фиг.11 в отличие от преобразователя по фиг.6, при прочих равных условиях, требуется примерно вдвое меньшее число витков обмотки 29 трансформатора 17, что объясняется меньшей величиной переменной составляющей выпрямленного напряжения, не превышающей значения 13% - взятой в относительных единицах максимальной разности значения ординаты переменной составляющей выпрямленного напряжения и ее среднего значения при некотором угле отпирания α тиристоров. При этом вдвое уменьшается и величина сужения диапазона регулирования выпрямленного напряжения.The converter in FIG. 11 differs from the converter in FIG. 7 only in the configuration of the secondary side. Therefore, the operation of the converter in FIG. 11 differs from the operation of the converter in FIG. 7 only in those features that add additional elements of the secondary side. These features are similar to the first embodiment of FIG. 6 and consist in the fact that the energy of the smoothing
При превышении потенциала анода относительно катода одного из диодов 18-22 и 19-23 отпирается соответствующая пара диодов, ток протекает через пару соединенных с ними резисторов 38-43, отпирается соответствующая пара тиристоров 31-36, один в катодной, а другой в анодной группе и ток нагрузки протекает через эти тиристоры и один из диодов 24, 25. Величина сопротивления резисторов 39-43 выбирается из такого расчета, чтобы ток, протекающий через управляющие электроды тиристоров 31-36, был достаточен для их отпирания.If the anode potential exceeds the cathode of one of the diodes 18-22 and 19-23, the corresponding pair of diodes is unlocked, current flows through the pair of resistors 38-43 connected to them, the corresponding pair of thyristors 31-36 is unlocked, one in the cathode and the other in the anode group and the load current flows through these thyristors and one of the
В соответствии с формулой изобретения для получения периодичности выпрямления m=36 необходимо принять: N=3; i=1, 2, 3; k=1, 3, 5.In accordance with the claims, to obtain the rectification frequency m = 36, it is necessary to take: N = 3; i = 1, 2, 3; k = 1, 3, 5.
Для каждого уравнительного реактора первого моста:For each surge reactor of the first bridge:
Для каждого уравнительного реактора второго моста:For each surge reactor of the second bridge:
Для каждого уравнительного реактора третьего моста:For each equalization reactor of the third bridge:
Как видно, принятое соотношение чисел витков уравнительных реакторов обеспечивает требуемый фазовый угол сдвига неравных по величине выпрямляемых напряжений Ur1, Ur2 и Ur3 соответственно первого, второго и третьего управляемых вентильных мостов. Для получения равенства этих напряжений результирующему выпрямляемому напряжению:As can be seen, the adopted ratio of the number of turns of equalization reactors provides the required phase angle of shift of unequal rectified voltages Ur 1 , Ur 2 and Ur 3, respectively, of the first, second and third controlled valve bridges. To obtain the equality of these stresses to the resulting rectified voltage:
Ur1=Ur2=Ur3=Ur,Ur 1 = Ur 2 = Ur 3 = Ur,
соотношение чисел витков всей первичной обмотки трехфазного трансформатора к числу витков между первой группой промежуточных выводов и фазными входными выводами А, В, С равно соотношению напряжений:the ratio of the number of turns of the entire primary winding of a three-phase transformer to the number of turns between the first group of intermediate terminals and the phase input terminals A, B, C is equal to the voltage ratio:
Ur3/Ur1=1,5098·Uф/1,0572·Uф=1,4281,Ur 3 / Ur 1 = 1.5098 · U f / 1.0572 · U f = 1.4281,
а соотношение чисел витков между второй группой промежуточных выводов и фазными входными выводами к числу витков между первой группой промежуточных выводов и фазными входными выводами равно соотношению напряжений:and the ratio of the number of turns between the second group of intermediate terminals and phase input terminals to the number of turns between the first group of intermediate terminals and phase input terminals is equal to the ratio of voltages:
Ur2/Ur1=1,2247·Uф/1,0572·Uф=1,1584.Ur 2 / Ur 1 = 1.2247 · U f / 1.0572 · U f = 1.1584.
Величина в относительных единицах максимальной разности значения ординаты переменной составляющей выпрямленного напряжения и ее среднего значения при некотором угле отпирания α тиристоров для случая N=3 составляет порядка 9%. Поэтому для получения сглаженности выпрямления аналогичной 24-пульсному (12-пульсному) выпрямлению число витков обмотки трансформатора, соединенной в треугольник, может быть на четверть меньше (почти втрое меньше). Соответственно меньше и сужение диапазона регулирования. При этом наибольшим участком первичной обмотки, трансформатора относительно которого отсчитывается число витков разомкнутого треугольника, является участок между фазными входными выводами и смежными с ними промежуточными выводамиThe value in relative units of the maximum difference in the ordinate of the variable component of the rectified voltage and its average value at a certain opening angle α of the thyristors for the case N = 3 is about 9%. Therefore, to obtain smoothing rectification similar to 24-pulse (12-pulse) rectification, the number of turns of the transformer winding connected in a triangle can be a quarter less (almost three times less). Respectively less and narrowing the range of regulation. In this case, the largest portion of the primary winding, the transformer relative to which the number of turns of an open triangle is counted, is the portion between the phase input terminals and the intermediate terminals adjacent to them
В общем случае 12N-пульсного выпрямления управление дополнительными вентилями в полном диапазоне только одного управляемого вентильного моста, подключенного к крайним (N-м) выводам первичной обмотки трансформатора, обеспечивается наличием его дополнительной обмотки, соединенной в треугольник, и уравнительными реакторами. Для управления остальными управляемыми вентильными мостами достаточно наличия 6-и тиристоров в каждом из них. Это видно из рассмотрения векторных диаграмм (см. фиг.12), т.к. во время работы только одного N-го управляемого моста, подключенного к N-м выводам первичной обмотки трансформатора (например, 3-го моста при N=3 или 2-го моста при N=2), переключение дополнительных вентилей происходит вследствие изменения направления результирующего тока нулевой последовательности.In the general case of 12N-pulse rectification, the control of additional valves in the full range of only one controlled valve bridge connected to the extreme (N-m) terminals of the transformer primary winding is ensured by the presence of its additional winding connected in a triangle and equalization reactors. To control the remaining controlled valve bridges, it is sufficient to have 6 thyristors in each of them. This can be seen from the consideration of vector diagrams (see Fig. 12), because during operation of only one Nth controlled bridge connected to the Nth terminals of the transformer primary winding (for example, the 3rd bridge at N = 3 or the 2nd bridge at N = 2), switching of additional valves occurs due to a change in the direction of the resulting zero sequence current.
Целесообразность общепромышленного применения 24-пульсного (N=2) управляемого выпрямителя заключается в относительной простоте, эффективности, а по сравнению с первым вариантом - вдвое меньшем сужении диапазона регулирования. Дальнейшее увеличение периодичности выпрямления целесообразно в случае необходимости защиты сети от высших гармоник более высокого порядка.The feasibility of the general industrial use of a 24-pulse (N = 2) controlled rectifier lies in the relative simplicity, efficiency, and, compared with the first option, a half-reduction of the regulation range. A further increase in the frequency of rectification is advisable if it is necessary to protect the network from higher harmonics of a higher order.
Claims (7)
а промежуточный вывод обмотки уравнительного реактора каждого моста делит ее число витков на части в отношении, равном
где wN - число витков первичной обмотки трехфазного трансформатора между ее крайними выводами, w1 - число витков обмотки уравнительного реактора между электродом дополнительного вентиля и промежуточным выводом, w2 - число витков обмотки уравнительного реактора между промежуточным выводом и полюсом управляемого вентильного моста, i=1,2,3,…, N - порядковый номер трехфазного управляемого вентильного моста, N - общее количество этих мостов, k=f(i)=2i-1,…,2N-1 - коэффициент соотношения чисел витков обмоток уравнительного реактора i-го моста, а также участков первичной обмотки трехфазного трансформатора между i-ми и фазными входными выводами.4. A three-phase AC to DC converter containing a zero input terminal, a main three-phase controlled valve bridge, a main pair of additional valves, each pole of the main three-phase controlled valve bridge is connected to the extreme terminal of the winding of the corresponding equalization reactor of the main pair of equalization reactors, the other extreme terminal of which is connected with an electrode of the main auxiliary valve, wherein said additional valves and valves of said valve m the cores are connected to the extreme terminals of the winding of the same equalization reactor with the same electrodes, between the common point of the free electrodes of these additional valves and the zero input terminal, a primary connecting circuit is formed with the main two-terminal connected in series with it, and the intermediate terminals of the windings of the equalization reactors form short output outputs mentioned controlled three-phase rectifier bridge, in addition, the Converter contains a three-phase transformer p, the primary phase windings of which are connected by one terminal to the input terminals of the specified three-phase controlled valve bridge, and the other to the phase input terminals, the secondary winding of the three-phase transformer is connected to a star with a zero terminal and connected by phase terminals to the input terminals of the secondary valve bridge with a free input terminal whose poles form its output terminals, and between the aforementioned free input terminal and the zero terminal of the secondary winding of a three-phase transformer, w a primary connecting circuit, characterized in that it further comprises N-1 (where N = 2,3,4, ...) additional controlled three-phase valve bridges, pairs of surge reactors, pairs of additional valves and groups of terminals of the primary winding of a three-phase transformer, while i- i of said N-1 groups of three-phase terminals of the transformer primary winding to the number of turns w i, measured from the phase of input terminals, input terminals connected to the i-th of the N-1 additional three-phase controlled rectifier bridge, each of which is connected with a corresponding pairs of equalization reactors and additional valves from N-1, similarly to the connection of the main three-phase controlled valve bridge with the main pairs of equalization reactors and additional valves, while the input terminals of N-1 additional two-terminal devices are connected to the common points of the free electrodes of additional valves from N-1 pairs , the common point of the output terminals of which is connected to the output terminal of the main two-terminal network, and the input terminal of the latter is connected to the common point of the main additional valves, each The first two-terminal contains a pair of on-parallel connected valves, one of which is controlled with the same electrode connection direction with respect to the zero input terminal, all additional valves connected to the two-terminal are made in the form of diodes, the secondary connection circuit is short-circuited, and the primary connection circuit contains a winding connected to open triangle, the number of turns of which is less than the number of turns of the largest portion of the primary winding of a three-phase transformer m adjacent its forward pin groups, wherein the number of turns, which is made by its i-th tap, w i is equal to
and the intermediate terminal of the equalization reactor winding of each bridge divides its number of turns into parts in a ratio equal to
where w N is the number of turns of the primary winding of the three-phase transformer between its extreme terminals, w 1 is the number of turns of the winding of the equalization reactor between the auxiliary valve electrode and the intermediate terminal, w 2 is the number of turns of the winding of the equalization reactor between the intermediate terminal and the pole of the controlled valve bridge, i = 1,2,3, ..., N is the serial number of the three-phase controlled valve bridge, N is the total number of these bridges, k = f (i) = 2i-1, ..., 2N-1 is the ratio of the number of turns of the windings of the equalization reactor i- th bridge, as well as s three-phase transformer the primary winding between the i-E and the phase input terminals.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007133867/09A RU2340073C9 (en) | 2007-09-10 | 2007-09-10 | Three-phase ac-to-dc voltage transducer (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007133867/09A RU2340073C9 (en) | 2007-09-10 | 2007-09-10 | Three-phase ac-to-dc voltage transducer (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2340073C1 RU2340073C1 (en) | 2008-11-27 |
RU2340073C9 true RU2340073C9 (en) | 2009-04-10 |
Family
ID=40193356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007133867/09A RU2340073C9 (en) | 2007-09-10 | 2007-09-10 | Three-phase ac-to-dc voltage transducer (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2340073C9 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2625101C1 (en) * | 2016-09-29 | 2017-07-11 | Сергей Александрович Смирнов | Device for testing transformers and reactors |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487457C1 (en) * | 2012-07-31 | 2013-07-10 | Ариф Гасан оглы Аслан-заде | Converter of three-phase alternating voltage |
-
2007
- 2007-09-10 RU RU2007133867/09A patent/RU2340073C9/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2625101C1 (en) * | 2016-09-29 | 2017-07-11 | Сергей Александрович Смирнов | Device for testing transformers and reactors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2340073C1 (en) | 2008-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2973966B1 (en) | Autotransformer system reducing total harmonic distortion | |
US10218285B2 (en) | Medium voltage hybrid multilevel converter and method for controlling a medium voltage hybrid multilevel converter | |
CN108551268A (en) | 24 Pulses Rectifiers and design method of DC side passive harmonic suppressing method | |
CN215815555U (en) | Multiphase autotransformer and rectifier system | |
RU2673250C1 (en) | Semiconductor rectifier | |
RU2340073C9 (en) | Three-phase ac-to-dc voltage transducer (versions) | |
RU2392728C1 (en) | Converter of three-phase ac voltage (versions) | |
RU2359394C1 (en) | Converter of three-phase ac voltage into dc voltage | |
RU180741U1 (en) | SEMICONDUCTOR RECTIFIER | |
RU2358379C1 (en) | Ac-to-dc voltage converter (versions) | |
RU2604829C1 (en) | Three-phase alternating voltage converter into direct voltage (versions) | |
KR102665350B1 (en) | Dual-Active-Bridge CONVERTER and BIPOLAR DC POWER DISTRIBUTION DEVICE | |
RU176888U1 (en) | SEMICONDUCTOR RECTIFIER | |
RU2469457C1 (en) | Converter of three-phase ac voltage into dc voltage (versions) | |
RU2389126C1 (en) | Three-phase ac voltage converter | |
RU182989U1 (en) | SYMMETRIC SEMICONDUCTOR RECTIFIER | |
Khramshin et al. | Methodic of calculation of the non-sinusoidal voltage index within electrical networks with high-voltage frequency convertors | |
RU2487457C1 (en) | Converter of three-phase alternating voltage | |
RU2373628C1 (en) | Variable-to-constant voltage converter | |
CN112820523A (en) | Multiphase autotransformer and rectifier system | |
RU2569929C1 (en) | Three-phase ac-to-dc voltage transducer (versions) | |
CN105391317B (en) | Without the asymmetric 24 arteries and veins self coupling vertoroes of paralleing reactor | |
RU2732193C2 (en) | Three-phase alternating voltage converter (embodiments) | |
JPH10323052A (en) | Voltage dividing transformer and power converter the same | |
RU208998U1 (en) | SEMICONDUCTOR RECTIFIER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -TH4A- IN JOURNAL: 10-2009 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110911 |