RU2469457C1

RU2469457C1 - Converter of three-phase ac voltage into dc voltage (versions)

Info

Publication number: RU2469457C1
Application number: RU2011137780/07A
Authority: RU
Inventors: Ариф Гасан оглы Аслан-заде
Original assignee: Ариф Гасан оглы Аслан-заде
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2012-12-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: first version of a converter comprises a zero input lead, a three-phase controlled valve bridge, two paralleling reactors and two additional valves, between a common point of free electrodes of which and a zero input lead there is a primary connection circuit, a three-phase transformer, the first winding of which is connected to phase input leads and to input leads of the specified bridge, and the second one, with the secondary connection circuit, to the input leads of an additional diode bridge with an additional group of phase windings, connected into an open delta, in the form of which a connection circuit is made, the third winding is connected as a star and is connected by phase leads to input leads of the specified diode bridge, and with the common point of identical leads, opposite ones with the common point of identical leads of the second group of phase windings, - to a free lead of the secondary connection circuit. In the second version there are two additional secondary windings of a transformer connected with main windings and 12 diodes into a circuit of a half-wave rectifier.

EFFECT: expansion of operational resources due to possibility of operation, reduced losses at valves.

4 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, с постоянным уровнем высших гармоник во всем диапазоне регулирования.The invention relates to the field of converting technology 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.

Все нижеприведенные аналоги являются аналогами для всех вариантов преобразователя.All the analogues below are analogs for all transmitter options.

Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий 6-фазный мостовой выпрямитель и трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, каждая из которых соединена в звезду и подключена к входным выводам этого моста, вторичные обмотки соединены между собой встречно, а их числа витков выбраны в соотношении

(см. А.С. №540334, кл. H02M от 20.10.1972).A known converter of three-phase AC to DC, containing a 6-phase bridge rectifier and a three-phase transformer with two secondary windings, each of which is connected to a star and connected to the input terminals of this bridge, the secondary windings are connected to each other, and their number of turns is selected in the ratio

(see A.S. No. 540334, class H02M dated 10/20/1972).

Недостатком этого преобразователя является низкое качество преобразования, т.к. 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. Неравенство углов коммутации сопряжено с неравенством импедансов между смежными интервалами дискретности, что, в свою очередь, связано с неравенством алгебраических сумм приведенных чисел витков обмоток, участвующих в формировании смежных пульсаций. Стремление к точному выполнению соотношения чисел витков вторичных обмоток при понижающем коэффициенте трансформации может приводить к увеличению расчетной мощности и габаритов трансформатора. Несоблюдение предельно допустимых отклонений этого соотношения от оптимального значения приводит к вырождению формы кривой выпрямленного напряжения от 12-пульсной к 6-пульсной. Аналогичный результат, даже при строгом соблюдении соотношения чисел витков вторичных обмоток, наблюдается при увеличении тока нагрузки из-за неравных углов коммутации. Управление преобразователем может осуществляться с вторичной стороны. При этом с увеличением угла отпирания управляемых вентилей наблюдается рост величин всех гармоник, присущих 12-пульсному выпрямителю.The disadvantage of this converter is the low quality of the conversion, because with an increase in the turn-on 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. The inequality of the switching angles is associated with the inequality of the impedances between adjacent discrete intervals, which, in turn, is associated with the inequality of the algebraic sums of the reduced numbers of turns of the windings involved in the formation of adjacent ripples. The desire to accurately fulfill the ratio of the number of turns of the secondary windings with a lowering transformation ratio can lead to an increase in the rated power and dimensions of the transformer. Failure to comply with the maximum permissible deviations of this ratio from the optimal value leads to degeneration of the shape of the rectified voltage curve from 12-pulse to 6-pulse. A similar result, even with strict observance of the ratio of the number of turns of the secondary windings, is observed with an increase in the load current due to unequal switching angles. The converter can be controlled from the secondary side. In this case, with an increase in the opening angle of the controlled valves, an increase in the values of all harmonics inherent in a 12-pulse rectifier is observed.

Совокупность причин, препятствующих получению желаемого технического результата, заключается в ограниченных возможностях преобразователя и его сильной зависимости от влияния параметров сети и преобразовательного тракта.The set of reasons that impede the achievement of the desired technical result lies in the limited capabilities of the converter and its strong dependence on the influence of the network parameters and the converter path.

Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий на вторичной стороне трехфазного трансформатора 12-пульсный выпрямитель (см. А.С. №972638, кл. H02M от 17.12.1979), с двумя идентичными основными и двумя идентичными дополнительными трехфазными группами вторичных обмоток, диоды, основные упомянутые группы соединены каждая в звезду, нулевыми выводами которых образованы выходные выводы, вывод каждой фазы первой основной упомянутой группы подключен к анодам двух диодов, катоды которых соединены с одноименными выводами разноименных фаз второй основной упомянутой группы и к первому выводу последовательной цепи, состоящей из одноименной фазной обмотки первой дополнительной группы фазных обмоток и подключенного в проводящем направлении диода, второй вывод которой подключен к нулевому выводу второй основной группы фазных обмоток, вывод каждой фазы второй основной группы фазных обмоток подключен к первому выводу последовательной цепи, состоящей из одноименной фазной обмотки второй дополнительной группы фазных обмоток и подключенного в непроводящем направлении диода, второй вывод которой подключен к нулевому выводу первой основной группы фазных обмоток, при этом в первых и вторых парах упомянутых групп одноименные фазные обмотки соединены согласно последовательно, а соотношение их чисел витков выбрано равным

.A known converter of three-phase AC to DC, containing on the secondary side of a three-phase transformer a 12-pulse rectifier (see AS No. 972638, class. H02M from 12/17/1979), with two identical main and two identical additional three-phase groups of secondary windings, diodes, the main groups mentioned are connected each to a star, the zero conclusions of which form the output terminals, the output of each phase of the first main group mentioned is connected to the anodes of two diodes, the cathodes of which are connected to the same terminals the opposite phases of the second main group mentioned and to the first output of the series circuit, consisting of the same phase winding of the first additional group of phase windings and a diode connected in the conducting direction, the second output of which is connected to the zero terminal of the second main group of phase windings, the output of each phase of the second main group phase windings connected to the first output of the serial circuit, consisting of the same phase winding of the second additional group of phase windings and connected to a non-conductive m diode direction, the second terminal of which is connected to the zero terminal of the first main group of the phase windings, while in the first and second pairs of said groups of the same name according to the phase windings are connected in series, and the ratio of their numbers of turns chosen equal

.

Недостатком этого преобразователя является низкое качество преобразования, аналогичное вышеуказанному аналогу.The disadvantage of this Converter is the low quality of the conversion, similar to the above counterpart.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототип) является преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий нулевой входной вывод, трехфазный управляемый вентильный мост, два дополнительных вентиля, каждый полюс упомянутого 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 упомянутого 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, причем промежуточный вывод обмотки каждого уравнительного реактора делит ее число витков на части в отношении, равном 1:√3, меньшая из которых отсчитывается от упомянутых дополнительных вентилей, кроме того, преобразователь содержит трехфазный трансформатор с первой группой фазных обмоток, одна группа одноименных выводов которых подключена к входным выводам упомянутого моста, а другая - к фазным входным выводам, со второй группой фазных обмоток, соединенных в звезду и подключенных фазными выводами к входным выводам дополнительного диодного моста с двумя выходными и свободным входным выводами, а общей точкой одноименных фазных выводов к выводу вторичной соединительной цепи, другой вывод которой подключен к упомянутому свободному входному выводу дополнительного диодного моста, с третьей группой фазных обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник, в виде которого выполнена соединительная цепь, например первичная, с числом витков, меньшим числа витков гальванически связанной с ним группы фазных обмоток (см. патент №2340073 на «Преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное» (варианты) от 10.09.2007, опубл. 27.11.2008, Бюл. №33).Closest to the proposed technical solution (prototype) is a three-phase AC to DC converter containing a zero input terminal, a three-phase controlled valve bridge, two additional valves, each pole of the bridge is connected to the extreme terminal of the winding of the corresponding equalization reactor, the other extreme terminal of which is connected to the electrode of the corresponding additional valve, while additional valves and valves of the said bridge are connected to the extreme conclusions about coils 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, a primary connecting circuit is formed, and the intermediate terminals of the windings of the equalizing reactors form the output terminals of the mentioned bridge, and the intermediate terminal of the winding of each equalizing reactor divides its number of turns by parts in a ratio equal to 1: √3, the smaller of which is counted from the mentioned additional valves, in addition, the converter contains a three-phase transformer with a first group of phase windings, one group of the same terminals of which is connected to the input terminals of the aforementioned bridge, and the other to phase input terminals, with a second group of phase windings connected to a star and connected by phase leads to the input terminals of an additional diode bridge with two output and free input terminals, and the common point of the same phase terminals to the output of the secondary connecting circuit, the other terminal of which is connected to the aforementioned free input terminal of the additional iodine bridge, with a third group of phase windings connected in an open triangle, in the form of which a connecting circuit is made, for example, primary, with the number of turns less than the number of turns of a group of phase windings galvanically connected to it (see patent No. 2340073 for "Converter of three-phase AC to DC" (options) from 09/10/2007, publ. 11/27/2008, Bull. No. 33).

Преобразователь может содержать межфазный распределитель тока, выполненный на дополнительном трансформаторе, фазные обмотки которого подключены одними выводами и общей точкой других выводов соответственно к фазным и нулевому входному выводам.The converter may contain an interphase current distributor made on an additional transformer, the phase windings of which are connected by one terminal and a common point of the other terminals, respectively, to the phase and zero input terminals.

Недостатком этого преобразователя является ограниченность его эксплуатационных возможностей, заключающаяся в том, что работа преобразователя в 12-пульсном режиме выпрямления предусматривает единственное значение для соотношения чисел витков обмоток уравнительных реакторов. Другим ограничением его эксплуатационных возможностей является необходимость выполнения на вторичной стороне мостовой схемы выпрямления, что, в отличие от однополупериодной схемы выпрямления, увеличивает потери мощности на вентилях.The disadvantage of this converter is its limited operational capabilities, namely that the operation of the converter in a 12-pulse rectification mode provides a single value for the ratio of the number of turns of windings of equalization reactors. Another limitation of its operational capabilities is the need to perform on the secondary side of the bridge rectification scheme, which, in contrast to the half-wave rectification scheme, increases the power loss on the valves.

Совокупность причин, препятствующих получению желаемого технического результата, заключается в том, что при других соотношениях преобразователь не обеспечивает 12-пульсного выпрямления достаточно высокого качества на вторичной стороне. Кроме того, не существует однополупериодной 6-вентильной (или 8-вентильной без уравнительного реактора) схемы выпрямителя, обеспечивающего 12-пульсное выпрямление при его выполнении на вторичной стороне преобразователя.The combination of reasons that prevent obtaining the desired technical result is that, with other ratios, the converter does not provide 12-pulse rectification of a sufficiently high quality on the secondary side. In addition, there is no one-half-wave 6-valve (or 8-valve without equalization reactor) rectifier circuit providing 12-pulse rectification when it is performed on the secondary side of the converter.

Межфазный распределитель тока может быть выполнен, кроме трехфазного трансформатора, на двух или трех однофазных трансформаторах, обмотки которых соединены по схеме соответственно открытого или замкнутого треугольника с отводами.An interphase current distributor can be made, in addition to a three-phase transformer, on two or three single-phase transformers, the windings of which are connected according to the scheme of an open or closed triangle with taps.

В первом случае две фазные обмотки соединены последовательно и подключены крайними выводами к фазным входным выводам, а отводами, делящими обмотки на неравные части, число витков вдвое больших из которых отсчитывается от общего фазного входного вывода, - к нулевому входному выводу (Патент №2365019 от 04.07.2008 г.).In the first case, the two phase windings are connected in series and connected by the extreme terminals to the phase input terminals, and by the taps dividing the windings into unequal parts, the number of doubled turns of which is counted from the total phase input terminal, to the zero input terminal (Patent No. 2365019 dated 04.07 .2008).

Во втором случае три фазных обмотки соединены в замкнутое последовательное соединение и подключены крайними выводами к фазным входным выводам, а отводами, делящими обмотки на равные части, - к нулевому входному выводу (Патент №2379818 от 15.07.2008 г.).In the second case, three phase windings are connected in a closed series connection and connected by the extreme terminals to the phase input terminals, and by taps dividing the windings into equal parts, to the zero input terminal (Patent No. 2379818 of July 15, 2008).

Основная задача, на решение которой направлены оба варианта предлагаемого технического решения, заключается в расширении эксплуатационных возможностей преобразователя. Задачей, реализуемой в дополнении к основной во втором варианте преобразователя, является уменьшение потерь на вентилях.The main task, to which both versions of the proposed technical solution are directed, is to expand the operational capabilities of the converter. The task implemented in addition to the main one in the second version of the converter is to reduce losses on the valves.

Основная задача в первом варианте решается тем, что в преобразователе трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащем нулевой входной вывод, трехфазный управляемый вентильный мост, два дополнительных вентиля, каждый полюс упомянутого 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 упомянутого 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, причем промежуточный вывод обмотки каждого уравнительного реактора делит ее число витков на неравные части, меньшая из которых отсчитывается от упомянутых дополнительных вентилей, кроме того, преобразователь содержит трехфазный трансформатор с первой группой фазных обмоток, одна группа одноименных выводов которых подключена к входным выводам упомянутого моста, а другая - к фазным входным выводам, со второй группой фазных обмоток, соединенных в звезду и подключенных фазными выводами к входным выводам дополнительного диодного моста с двумя выходными и свободным входным выводами, а общей точкой одноименных фазных выводов к выводу вторичной соединительной цепи, с дополнительной группой фазных обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник, в виде которого выполнена, соединительная цепь, например первичная, с числом витков, меньшим числа витков гальванически связанной с ним группы фазных обмоток, дополнительный диодный мост содержит два дополнительных свободных входных вывода, а трехфазный трансформатор - третью группу фазных обмоток, соединенных в звезду и подключенных фазными выводами к свободным входным выводам дополнительного диодного моста, а общей точкой одноименных выводов, разноименных с общей точкой одноименных выводов второй группы фазных обмоток, - к свободному выводу вторичной соединительной цепи, при этом числа витков обмоток каждого уравнительного реактора выбраны в соотношении

, где S - отношение меньшего числа витков третьей к большему чисел витков второй групп фазных обмоток трехфазного трансформатора.The main task in the first embodiment is solved by the fact 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 the bridge is connected to the extreme terminal of the winding of the corresponding equalization reactor, the other extreme terminal of which is connected to the electrode of the corresponding additional valve, while additional valves and valves of the said bridge are connected to the extreme terminals of the winding of the same equalizing electrodes of the equalizing electrodes, between the common point of the free electrodes of the additional valves and the zero input terminal, a primary connecting circuit is formed, and the intermediate terminals of the windings of the equalizing reactors form the output terminals of the said bridge, and the intermediate terminal of the winding of each equalizing reactor divides its number of turns into unequal parts, the smaller of which is counted from the mentioned additional valves, in addition, the converter contains a three-phase transformer with the first a group of phase windings, one group of the same terminals of which is connected to the input terminals of the aforementioned bridge, and the other to phase input terminals, with a second group of phase windings connected to a star and connected by phase leads to the input terminals of an additional diode bridge with two output and free input terminals , and a common point of the same phase leads to the output of the secondary connecting circuit, with an additional group of phase windings connected in an open triangle, in the form of which the connecting circuit is made for example, the primary one, with the number of turns less than the number of turns of a group of phase windings galvanically connected to it, an additional diode bridge contains two additional free input terminals, and a three-phase transformer contains a third group of phase windings connected to a star and connected by phase terminals to free input terminals of an additional a diode bridge, and the common point of the same name leads, unlike the common point of the same name leads of the second group of phase windings, to the free output of the secondary connecting circuit, at m the number of turns of the windings of each reactor surge selected ratio

where S is the ratio of a smaller number of turns of the third to a larger number of turns of the second group of phase windings of a three-phase transformer.

Во втором варианте основная и дополнительная задачи решаются тем, что в преобразователе трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащем нулевой входной вывод, трехфазный управляемый вентильный мост, два дополнительных вентиля, каждый полюс упомянутого 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 упомянутого 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, причем промежуточный вывод обмотки каждого уравнительного реактора делит ее число витков на неравные части, меньшая из которых отсчитывается от упомянутых дополнительных вентилей, кроме того, преобразователь содержит трехфазный трансформатор с первой группой фазных обмоток, одна группа одноименных выводов которых подключена к входным выводам упомянутого моста, а другая - к фазным входным выводам, со второй группой фазных обмоток, соединенных в звезду, нулевой вывод которой подключен к выводу вторичной соединительной цепи, по крайней мере, с одной дополнительной группой фазных обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник, в виде которого выполнена соединительная цепь, например первичная, с числом витков, меньшим числа витков гальванически связанной с ним группы фазных обмоток, диоды, трехфазный трансформатор содержит идентичную второй группе фазных обмоток третью группу фазных обмоток с аналогичной вторичной соединительной цепью, подключенной к ее нулевому выводу, нулевыми выводами которых образованы выходные выводы вторичной стороны преобразователя, и четвертую, пятую идентичные трехфазные группы фазных обмоток, вывод каждой фазы второй группы фазных обмоток подключен к анодам двух диодов, катоды которых подключены к одноименным выводам разноименных фаз третьей группы фазных обмоток и к первому выводу последовательной цепи, состоящей из одноименной фазной обмотки четвертой группы фазных обмоток и подключенного в проводящем направлении диода, второй вывод которой подключен к свободному выводу соединительной цепи третьей группы фазных обмоток, вывод каждой фазы третьей группы фазных обмоток подключен к первому выводу последовательной цепи, состоящей из одноименной фазной обмотки пятой группы фазных обмоток и подключенного в непроводящем направлении диода, второй вывод которой подключен к свободному выводу соединительной цепи второй группы фазных обмоток, при этом во второй с четвертой и третьей с пятой парах упомянутых групп одноименные фазные обмотки соединены согласно последовательно, а числа витков обмоток каждого уравнительного реактора выбраны в соотношении

, где S - отношение меньшего числа витков четвертой и пятой к большему числу витков соответственно второй и третьей групп фазных обмоток.In the second embodiment, the main and additional tasks are solved by the fact 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 the bridge is connected to the extreme terminal of the winding of the corresponding equalization reactor, the other extreme terminal of which connected to the electrode of the corresponding additional valve, while additional valves and valves of said bridge are connected to the extreme terminals of the coil k 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, a primary connecting circuit is formed, and the intermediate terminals of the windings of the equalizing reactors form the output terminals of the mentioned bridge, and the intermediate terminal of the winding of each equalizing reactor divides its number of turns by unequal parts, the smaller of which is counted from the mentioned additional valves, in addition, the converter contains a three-phase trans a formatter with a first group of phase windings, one group of the same terminals of which is connected to the input terminals of the bridge, and the other to phase input terminals, with a second group of phase windings connected to a star, the zero output of which is connected to the output of the secondary connecting circuit, at least , with one additional group of phase windings connected into an open triangle, in the form of which a connecting circuit is made, for example, primary, with the number of turns less than the number of turns of a group of electroplating windings, diodes, a three-phase transformer contains a third group of phase windings identical to the second group of phase windings, with a similar secondary connecting circuit connected to its zero output, whose zero outputs form the output terminals of the secondary side of the converter, and the fourth, fifth identical three-phase groups of phase windings, the output of each phase of the second group of phase windings is connected to the anodes of two diodes, the cathodes of which are connected to the same terminals of the opposite phases of the third group of phase windings and to the output of the serial circuit, consisting of the same phase winding of the fourth group of phase windings and a diode connected in the conducting direction, the second output of which is connected to the free output of the connecting circuit of the third group of phase windings, the output of each phase of the third group of phase windings is connected to the first output of the serial circuit, consisting from the same phase winding of the fifth group of phase windings and a diode connected in a non-conductive direction, the second terminal of which is connected to a free terminal of the connecting second circuit of the second group of the phase windings, the second with the third and fourth pairs of said fifth group of the same name according to the phase windings are connected in series and the number of turns of the windings of each reactor surge selected ratio

where S is the ratio of a smaller number of turns of the fourth and fifth to a larger number of turns of the second and third groups of phase windings, respectively.

Технический результат, достигаемый в обоих вариантах преобразователя, заключается в возможности его работы, помимо неосновных режимов работы в диапазоне 0<S<1, в двух (вместо одного в прототипе) основных режимах 12-пульсного выпрямления. В одном основном режиме на вторичной стороне формируется симметричное 12-пульсное выпрямленное напряжение, а на первичной - несимметричное 12-пульсное выпрямленное напряжение, т.е. выпрямление, при котором смежные по фазе пульсации симметрично смещены относительно друг друга на угол, меньший или больший, чем 30 эл. град. В другом основном режиме на первичной стороне формируется симметричное 12-пульсное выпрямленное напряжение, а на вторичной - несимметричное 12-пульсное выпрямленное напряжение. В неосновных режимах работы на каждой стороне преобразователя формируется несимметричное 12-пульсное выпрямленное напряжение. Во всех случаях форма выпрямленного напряжения не зависит от угла отпирания α тиристоров, т.к. регулирование, вследствие воздействия на эту форму такой же переменной составляющей ЭДС, наводимой в обмотке соединенной в разомкнутый треугольник, происходит только за счет изменения амплитуды каждой пульсации в функции от этого угла. При этом включение на первичной стороне сглаживающего реактора полностью устраняет какие-либо теоретически возможные пульсации на нагрузке, включенной на той же стороне, в том числе и канонические за счет дополнительных вентилей управляемого моста, выполняющих попутно функцию обратных диодов. Включение сглаживающего реактора на вторичной стороне приводит к обычному для 12-пульсного неуправляемого выпрямителя сглаживанию на нагрузке, включенной на той же стороне, но без каких-либо неканонических гармоник, свойственных 12-пульсному симметричному или несимметричному выпрямлению. При этом амплитуда переменной составляющей и форма выпрямленного напряжения при изменении угла отпирания α тиристоров практически остается неизменной. Данный эффект наблюдается во всем диапазоне регулирования всего на шести тиристорах и двух диодах управляемого моста при фазовом воздействии на тиристоры одиночными управляющими импульсами.The technical result achieved in both versions of the converter consists in the possibility of its operation, in addition to non-basic operating modes in the range 0 <S <1, in two (instead of one in the prototype) main modes of 12-pulse rectification. In one main mode, a symmetrical 12-pulse rectified voltage is formed on the secondary side, and an asymmetric 12-pulse rectified voltage on the primary side, i.e. rectification, in which ripples adjacent in phase are symmetrically offset relative to each other by an angle smaller or larger than 30 el. hail. In another main mode, a symmetrical 12-pulse rectified voltage is formed on the primary side, and an asymmetrical 12-pulse rectified voltage on the secondary side. In non-basic operating modes, an asymmetrical 12-pulse rectified voltage is formed on each side of the converter. In all cases, the shape of the rectified voltage does not depend on the opening angle α of the thyristors, because regulation, due to the impact on this form of the same variable component of the EMF induced in the winding connected to an open triangle, occurs only by changing the amplitude of each ripple as a function of this angle. In this case, the inclusion on the primary side of the smoothing reactor completely eliminates any theoretically possible ripple on the load included on the same side, including canonical ones due to additional valves of the controlled bridge, which simultaneously perform the function of reverse diodes. The inclusion of a smoothing reactor on the secondary side leads to the usual smoothing of a 12-pulse uncontrolled rectifier on a load connected on the same side, but without any non-canonical harmonics characteristic of 12-pulse symmetric or asymmetrical rectification. In this case, the amplitude of the variable component and the shape of the rectified voltage with a change in the opening angle α of the thyristors practically remains unchanged. This effect is observed in the entire control range of only six thyristors and two diodes of the controlled bridge with a phase action on the thyristors with single control pulses.

Дополнительным техническим результатом, достигаемым в обоих вариантах преобразователя, является расширение допустимых пределов, в которых может быть изменено соотношение чисел витков вторичных обмоток трехфазного трансформатора 12-пульсного выпрямителя (аналога) до значений 0<S<1. В результате введения высокотехнологичного управления качество преобразования неуправляемого выпрямителя становится лучше при любом из этих значений S.An additional technical result achieved in both versions of the converter is to expand the allowable limits in which the ratio of the number of turns of the secondary windings of the three-phase transformer of a 12-pulse rectifier (analog) can be changed to values 0 <S <1. As a result of the introduction of high-tech control, the conversion quality of an uncontrolled rectifier becomes better for any of these S.

Техническим результатом, достигаемым в дополнении к основному во втором варианте преобразователя, является уменьшение потерь на вентилях.The technical result achieved in addition to the main one in the second version of the converter is to reduce losses on the valves.

Наиболее интересным представляется случай, когда S=0,3162, при котором, несмотря на то, что на вторичной стороне преобразователя формируется симметричное 12-пульсное выпрямленное напряжение, форма первичных токов не подчиняется ни известной закономерности, когда сумма первичных фазных токов не равна нулю - см. Абдулаев А.А., Аслан-заде А.Г. Анализ многопульсного выпрямления. - «Электричество». 1977. №8. табл.1., ни известному закону, когда сумма первичных фазных или линейных токов равна нулю - Чернышев М.А. Закон первичных токов многофазных мутаторов. - «Электричество». 1940. №6. Объясняется это прямой зависимостью амплитуды тока нулевой последовательности от параметра S, т.е. от соотношения чисел витков обмоток уравнительных реакторов и вторичных обмоток трансформатора. Возможность отклонения от установленных правил формирования первичных токов подтверждается различными экспериментальными приложениями. Теоретически эти приложения объединяет возможность принудительного изменения величины и формы тока нулевой последовательности преобразователя с сохранением его работоспособности или приданием ему работоспособности в полном объеме. Варианты предлагаемого преобразователя отвечают первому из этих условий.The most interesting case is when S = 0.3162, in which, despite the fact that a symmetrical 12-pulse rectified voltage is formed on the secondary side of the converter, the shape of the primary currents does not obey any known pattern, when the sum of the primary phase currents is not equal to zero - see Abdulaev A.A., Aslan-zade A.G. Multipulse rectification analysis. - "Electricity". 1977. No. 8. table 1., nor to the well-known law, when the sum of the primary phase or linear currents is equal to zero - Chernyshev MA The law of primary currents of multiphase mutators. - "Electricity". 1940. No.6. This is explained by the direct dependence of the amplitude of the zero sequence current on the parameter S, i.e. from the ratio of the number of turns of the windings of equalizing reactors and the secondary windings of the transformer. The possibility of deviation from the established rules for the formation of primary currents is confirmed by various experimental applications. Theoretically, these applications are combined with the possibility of forcibly changing the magnitude and shape of the zero-sequence current of the converter while maintaining its operability or giving it full functionality. Variants of the proposed converter meet the first of these conditions.

В преобразователе имеет место явление замещения управляющей функции недостающего комплекта из двух тиристоров (вместо этих тиристоров в управляемом мосте используются два диода) током нулевой последовательности. Это происходит за счет создания имеющимися тиристорами с обычным управлением, уравнительными реакторами и группой обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник, управляемой электромагнитной среды. В этой среде с тройной частотой напряжения питающей сети и независимо от конкретного значения угла отпирания α тиристоров происходит естественное переключение направления протекания первичного тока нулевой последовательности от одного неуправляемого вентиля управляемого моста к другому неуправляемому вентилю того же моста, что и замещает функционально работу двух недостающих тиристоров. Таким образом, вредный по своей природе ток нулевой последовательности выполняет в преобразователе целый комплекс полезных действий.In the converter, the phenomenon of replacing the control function of the missing set of two thyristors (instead of these thyristors two diodes are used in the controlled bridge) takes place with a zero-sequence current. This is due to the creation of existing thyristors with conventional control, equalization reactors and a group of windings connected in an open triangle, controlled electromagnetic environment. In this environment, with a triple frequency frequency of the supply voltage and regardless of the specific value of the thyristor opening angle α, the zero-sequence primary current flows naturally from one uncontrolled valve of a controlled bridge to another uncontrolled valve of the same bridge, which replaces the functionally functioning of two missing thyristors. Thus, a zero-sequence current, harmful by nature, performs a whole range of useful actions in the converter.

На фиг.1 приведена принципиальная схема 12-пульсного преобразователя с первичной соединительной цепью, выполненной в виде разомкнутого треугольника на трансформаторе с двумя вторичными обмотками, подключенными к выпрямителю по мостовой схеме. На фиг.2 - совмещенная векторная диаграмма (S=0,3162) двух пар результирующих выпрямляемых напряжений U_r1 и U_r2 соответственно на первичной (несимметричное выпрямление) и вторичной (симметричное выпрямление) стороне. На фиг.3 - временные диаграммы токов при S=0,3162, где I₀ - ток в нулевом проводе, I₀/3 - ток каждой первичной фазной обмотки дополнительного трансформатора межфазного распределителя токов (МРТ), I_ф - фазный ток первичной обмотки преобразовательного трансформатора, I₁₁, I₁₂ и I₁₃, I₁₄ - токи в обмотках с одноименной нумерацией уравнительных реакторов 9 и 10, I_л - линейный ток питающей сети. На фиг.4 - совмещенная векторная диаграмма (S=0,732) двух пар результирующих выпрямляемых напряжений U_r1 и U_r2 соответственно на первичной (симметричное выпрямление) и вторичной (несимметричное выпрямление) стороне. На фиг.5 - временные диаграммы токов при S=0,732. На временных диаграммах фиг.3 и фиг.5 приведены числовые значения амплитуд ступеней токов в относительных единицах, где, для удобства соотнесения их с соотношением чисел витков обмоток уравнительного реактора, за единицу принято значение амплитуды меньшей ступени первичного фазного тока. На фиг.6 - временные диаграммы выпрямленного напряжения U_dα, при S=0,3162 и S=0,732 и некотором значении угла отпирания α тиристоров, на активной нагрузке, включенной между выходными выводами на первичной или вторичной стороне преобразователя, где U_mr1 и U_mr2 - амплитудные значения результирующего выпрямляемого напряжения соответственно на первичной и вторичной стороне преобразователя. На фиг.7 - принципиальная схема 12-пульсного преобразователя с вторичной соединительной цепью, выполненной в виде разомкнутого треугольника на трансформаторе с двумя вторичными обмотками, подключенными к выпрямителю по мостовой схеме. На фиг.8 - принципиальная схема 12-пульсного преобразователя с первичной соединительной цепью, выполненной в виде разомкнутого треугольника на трансформаторе с четырьмя вторичными обмотками, соединенными по однополупериодной схеме выпрямления. На фиг.9 - принципиальная схема 12-пульсного преобразователя с двумя вторичными соединительными цепями, выполненными каждая в виде разомкнутого треугольника на трансформаторе с четырьмя вторичными обмотками, соединенными по однополупериодной схеме выпрямления.Figure 1 shows a schematic diagram of a 12-pulse converter with a primary connecting circuit made in the form of an open triangle on a transformer with two secondary windings connected to the rectifier via a bridge circuit. Figure 2 is a combined vector diagram (S = 0.3162) of two pairs of resulting rectified voltages U _r1 and U _r2, respectively, on the primary (asymmetrical rectification) and secondary (symmetrical rectification) side. 3 - current time chart when S = 0,3162, where I ₀ - current in the neutral conductor, I _0/3 - current of each phase of the primary winding of the transformer interphase currents additional distributor (MRI), I _p - phase current of the primary winding converter transformer, I ₁₁ , I ₁₂ and I ₁₃ , I ₁₄ - currents in windings with the same numbering of equalization reactors 9 and 10, I _l - linear current of the supply network. Figure 4 is a combined vector diagram (S = 0.732) of two pairs of resulting rectified voltages U _r1 and U _r2, respectively, on the primary (symmetrical rectification) and secondary (asymmetric rectification) side. Figure 5 is a timing diagram of currents at S = 0.732. The time diagrams of FIGS. 3 and 5 show the numerical values of the amplitudes of the current stages in relative units, where, for the convenience of correlating them with the ratio of the number of turns of the windings of the equalization reactor, the value of the amplitude of the lower stage of the primary phase current is taken as a unit. Figure 6 - time diagrams of the rectified voltage U _dα , at S = 0.3162 and S = 0.732 and a certain value of the unlocking angle α of the thyristors, at an active load connected between the output terminals on the primary or secondary side of the converter, where U _mr1 and U _mr2 are the amplitude values of the resulting rectified voltage, respectively, on the primary and secondary side of the converter. 7 is a schematic diagram of a 12-pulse converter with a secondary connecting circuit made in the form of an open triangle on a transformer with two secondary windings connected to the rectifier in a bridge circuit. On Fig - schematic diagram of a 12-pulse converter with a primary connecting circuit made in the form of an open triangle on a transformer with four secondary windings connected by a half-wave rectification circuit. Figure 9 is a schematic diagram of a 12-pulse converter with two secondary connecting circuits, each made in the form of an open triangle on a transformer with four secondary windings connected by a half-wave rectification circuit.

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 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 началам первичных фазных обмоток трансформатора 17, концы которых подключены к фазным входным выводам A, B, C. Вторичная обмотка 18 (19) трансформатора 17 соединена в звезду и подключена концами (началами) к входу моста на диодах 20-25 (26-31) с выходными выводами 32 и 33. Общие точки начал (концов) обмоток 18 (19) соединены друг с другом. Отношение числа витков обмотки 19 к числу витков обмотки 18 равно S. Отношение числа витков обмотки 12 или 14 к числу витков обмотки 11 или 13 равно

, где 0<S<1. На трансформаторе 17 выполнена обмотка 34, соединенная в разомкнутый треугольник и подключенная началом крайней фазной обмотки к нулевому входному выводу 0, а концом - к общей точке разноименных электродов диодов 7 и 8. Дополнительный трансформатор 35 МРТ, обмотка которого соединена в звезду и подключена группой одноименных выводов к фазным входным выводам A, B, C, а общей точкой других выводов - к нулевому входному выводу 0.The Converter (figure 1) contains a three-phase controlled valve bridge on thyristors 1-6 and diodes 7, 8, equalization reactor 9 (10) with windings 11, 12 (13, 14), common points of opposite terminals of which are connected to output terminals 15 ( 16) of the said bridge, the beginning of the winding 11 (13) is connected to the cathodes (anodes) of the

thyristors

1, 3, 5 (2, 4, 6), the end of the winding 12 (14) is connected to the cathode (anode) of the diode 7 (8). The common points of the unlike electrodes of thyristors 1-6 are connected to the beginnings of the primary phase windings of the transformer 17, the ends of which are connected to the phase input terminals A, B, C. The secondary winding 18 (19) of the transformer 17 is connected to a star and connected by the ends (beginnings) to the input of the bridge on diodes 20-25 (26-31) with

output terminals

32 and 33. The common points of the beginnings (ends) of the windings 18 (19) are connected to each other. The ratio of the number of turns of the winding 19 to the number of turns of the winding 18 is S. The ratio of the number of turns of the winding 12 or 14 to the number of turns of the winding 11 or 13 is

where 0 <S <1. A transformer 17 has a winding 34 connected in an open triangle and connected by the beginning of the extreme phase winding to the zero input terminal 0, and the end to the common point of the opposite electrodes of the diodes 7 and 8. An additional transformer 35 MRI, the winding of which is connected to a star and connected by a group of the same name conclusions to the phase input terminals A, B, C, and the common point of the other conclusions to the zero input terminal 0.

Допустим, что число витков обмотки 18 трансформатора 17 равно числу витков его первичной обмотки. Допустим, что между каждой парой выводов 32, 33 и 15, 16 включены одинаковые активные нагрузки. Допустим также, что S=0,3162, открыты тиристоры 1, 4 и к ним прикладывается результирующее выпрямляемое напряжение U_r1 (фиг.2), модуль положительного потенциала фазы A больше модуля отрицательного потенциала фазы B, а величина первичного тока достаточна для вхождения уравнительных реакторов 9, 10 в нормальный режим работы. Тогда первичный ток замыкается по цепи: входной вывод фазы A, фазная обмотка трансформатора 17, тиристор 1, обмотка 11 реактора 9, выводы 15, 16 с нагрузкой между ними. Далее ток разветвляется на две неравные части, одна из которых замыкается через обмотку 13 реактора 10, тиристор 4, фазную обмотку трансформатора 17, входной вывод фазы B, а другая через обмотку 14 реактора 10, диод 8, разомкнутый треугольник 34, входной вывод 0. При этом ток в обмотке 14 в 1,3162 раза больше, чем в обмотке 13, а их сумма равна току в обмотке 11. Одновременно вторичный ток замыкается по цепи: от начала к концу фазы a ₁ обмотки 18 трансформатора 17, диод 21, выводы 33, 32 с нагрузкой между ними. Далее ток разветвляется на две неравные части, одна из которых замыкается через диод 22, от конца к началу фазы b₁ обмотки 18 трансформатора 17, а другая через диод 26, от начала к концу фазы a₂ обмотки 19 трансформатора 17. При этом ток в фазе a ₂ обмотки 19 в 1,3162 раза больше, чем в фазе b₁ обмотки 18, а их сумма равна току в фазе a ₁ обмотки 18. Тем самым обеспечивается баланс ампер-витков между первичной и вторичной сторонами преобразователя.Assume that the number of turns of the winding 18 of the transformer 17 is equal to the number of turns of its primary winding. Assume that between each pair of terminals 32, 33 and 15, 16 the same active loads are included. Assume also that S = 0.3162, thyristors 1, 4 are open and the resulting rectified voltage U _r1 is applied to them (Fig. 2), the module of the positive potential of phase A is greater than the module of the negative potential of phase B, and the magnitude of the primary current is sufficient for reactors 9, 10 in normal operation. Then the primary current is closed by a circuit: input terminal of phase A, phase winding of transformer 17, thyristor 1, winding 11 of reactor 9, terminals 15, 16 with a load between them. Further, the current branches into two unequal parts, one of which is closed through the winding 13 of the reactor 10, the thyristor 4, the phase winding of the transformer 17, the input terminal of phase B, and the other through the winding 14 of the reactor 10, diode 8, open triangle 34, input terminal 0. At the same time, the current in winding 14 is 1.3162 times greater than in winding 13, and their sum is equal to the current in winding 11. At the same time, the secondary current closes through the circuit: from the beginning to the end of phase a _{1 of} winding 18 of transformer 17, diode 21, outputs 33, 32 with a load between them. Further, the current branches out into two unequal parts, one of which closes through the diode 22, from the end to the beginning of phase b _{1 of the} winding 18 of the transformer 17, and the other through the diode 26, from the beginning to the end of phase a _{2 of the} winding 19 of the transformer 17. In this case, the current in phase a _{2 of} winding 19 is 1.3162 times larger than in phase b _{1 of} winding 18, and their sum is equal to the current in phase a _{1 of} winding 18. This ensures a balance of ampere turns between the primary and secondary sides of the converter.

Через 30 эл. град. отпирается тиристор 6, а тиристор 4 запирается обратным напряжением и первичный ток замыкается аналогично предыдущему интервалу дискретности, но вместо фазы b₁ обмотки 18 и входного вывода фазы В соответствующие токи замыкаются через фазу c₁ обмотки 18 и входной вывод фазы C.After 30 email hail. thyristor 6 is turned on, and thyristor 4 is closed by reverse voltage and the primary current is closed similarly to the previous sampling interval, but instead of phase b _{1 of} winding 18 and input terminal of phase B, the corresponding currents are closed through phase c _{1 of} winding 18 and the input terminal of phase C.

Следующий интервал дискретности начинается с изменения направления первичного тока нулевой последовательности. Независимо от угла отпирания тиристоров это самопроизвольно происходит через 30 эл. град. и, тем самым, поддерживается тройная частота этого тока, переключающегося с диода 8 на диод 7. Инициирующими этот процесс элементами преобразователя являются уравнительные реакторы, взаимная индуктивность обмоток которых обеспечивает изменение направления тока нулевой последовательности (полярности одноименной ЭДС) точно посередине между смежными по фазе (сдвинутыми по фазе на 60 эл. град.) управляющими импульсами тиристоров. Необходимую крутизну переключения тока обеспечивает соединенная в разомкнутый треугольник обмотка 34 трансформатора 17, в которой индуцируется ЭДС той же формы, но противоположной полярности. Но от этого диод 8 не выключается. То же самое происходит и при переключении тока нулевой последовательности с диода 7 на диод 8. Объясняется это также взаимной индуктивностью обмоток 11, 12 и 13, 14, вследствие которой, при протекании суммарного тока через обмотку 11 или 13, в обмотках соответственно 12 или 14 индуцируется ЭДС, под действием которой через диоды 7, 8 и выходные выводы 15, 16 замыкается дополнительный ток (фиг.3).The next interval of discreteness begins with a change in the direction of the primary current of the zero sequence. Regardless of the thyristor unlock angle, this spontaneously occurs after 30 e. hail. and, thereby, the triple frequency of this current is switched from diode 8 to diode 7. The converter elements initiating this process are equalization reactors, the mutual winding inductance of which ensures a change in the direction of the zero sequence current (polarity of the same EMF) exactly in the middle between adjacent in phase ( phase shifted by 60 electric degrees) control pulses of thyristors. The necessary slope of the current switching is ensured by an open triangle connected to the winding 34 of the transformer 17, in which an EMF of the same shape, but of opposite polarity, is induced. But diode 8 does not turn off from this. The same thing happens when the zero-sequence current is switched from diode 7 to diode 8. This is also explained by the mutual inductance of the windings 11, 12 and 13, 14, due to which, when the total current flows through the winding 11 or 13, the windings are respectively 12 or 14 EMF is induced, under the action of which an additional current is closed through diodes 7, 8 and output terminals 15, 16 (Fig. 3).

Номинальный режим работы преобразователя обеспечивается и при взаимообратном изменении величин нагрузок до нуля или максимума между выходными выводами 15, 16 и 32, 33 трансформатора 17.The nominal mode of operation of the Converter is provided when the reciprocal change in the load to zero or maximum between the output terminals 15, 16 and 32, 33 of the transformer 17.

Дополнительный трансформатор 35 МРТ служит для равного распределения тока нулевой последовательности между фазными входными выводами A, B, C, чем достигается равенство нулю суммы токов этих фаз. При этом линейный ток питающей сети формируется в результате суммирования не смежных фазных токов, а тока каждой фазы с третью тока нулевой последовательности. Поэтому линейный ток совпадает по фазе с соответствующим фазным током, отличаясь от него только формой, длительностью и меньшим значением амплитуды. Однако, как это следует из соотношений амплитуд ступеней фазных и линейных токов на фиг.3, форма этих токов не подчиняется ни закономерности для первичных фазных токов, когда их сумма не равна нулю, ни закону для первичных линейных или фазных токов, когда их сумма равна нулю.An additional transformer 35 MRI serves to equal distribution of zero-sequence current between the phase input terminals A, B, C, thereby achieving the fact that the sum of the currents of these phases is equal to zero. In this case, the linear current of the supply network is formed by summing not adjacent phase currents, but the current of each phase with a third zero-sequence current. Therefore, the linear current coincides in phase with the corresponding phase current, differing from it only in shape, duration and lower amplitude value. However, as follows from the ratio of the amplitudes of the stages of phase and linear currents in Fig. 3, the shape of these currents does not obey either the laws for primary phase currents, when their sum is not equal to zero, or the law for primary linear or phase currents, when their sum is equal to zero.

Необычным в преобразователе является отсутствие идентичности формы 12-пульсного выпрямленного напряжения на его первичной и вторичной стороне. И это даже несмотря на 12-пульсный, при S=0,732, выпрямитель на вторичной стороне и управление им с первичной стороны с 12-кратной частотой. При S=0,732 форма выпрямленного напряжения преобразователя на первичной стороне совпадает с прототипом. Генерируемый с вторичной стороны ток нулевой последовательности распределяется на первичной стороне в соответствии с соотношением чисел витков обмоток уравнительных реакторов.Unusual in the converter is the lack of identity of the shape of the 12-pulse rectified voltage on its primary and secondary side. And this is despite the 12-pulse, at S = 0.732, rectifier on the secondary side and its control from the primary side with a 12-fold frequency. When S = 0.732, the form of the rectified voltage of the converter on the primary side coincides with the prototype. The zero sequence current generated from the secondary side is distributed on the primary side in accordance with the ratio of the number of turns of the windings of the equalization reactors.

Величину первичного выпрямляемого напряжения U_r1 можно определить из Δ-ка 0ba₁(фиг.2), где U_ab и U_0a1 - соответственно линейное и фазное напряжения сети, а a ₁x₁/bx₁=1/(1+S). Величину вторичного выпрямляемого напряжения U_r2 можно определить из Δ-ка 0x₂ a ₂ (фиг.2), где U_0a2 - сумма одноименных фазных напряжений обмоток 18 и 19, a ₁ a ₂/0a ₁=S, a ₂x₂/bx₂=1/(1+S). Задавшись условием равноугольного сдвига по фазе 12-и напряжений

, равного 30 эл. град, можно установить β₂=15 эл. град. Решением соответствующих уравнений можно определить, что, при S=0,3162, β₃≅17 эл. град., B₁≅18 эл. град, U_r1=1,2721·U_ф, U_r2=1,4448·U_ф, где U_ф - фазное напряжение первичной обмотки трансформатора 17.The value of the primary rectified voltage U _r1 can be determined from Δ-ka 0ba ₁ (Fig. 2), where U _ab and U _0a1 are the line and phase voltage of the network, respectively, and a ₁ x ₁ / bx ₁ = 1 / (1 + S) . The value of the secondary rectified voltage U _r2 can be determined from Δ-ka 0x ₂ a ₂ (2) wherein U _0a2 - the sum of the phase voltages of

like windings

18 and 19, a ₁ a ₂ / a ₁ 0 = S, a ₂ x ₂ / bx ₂ = 1 / (1 + S). Given the condition of an equiangular phase shift of 12 voltages

equal to 30 email. hail, you can set β ₂ = 15 e. hail. By solving the corresponding equations, it can be determined that, at S = 0.3162, β ₃ ≅17 e. city., B ₁ ≅18 e. deg, U _r1 = 1.2721 · U _f , U _r2 = 1.4448 · U _f , where U _f - phase voltage of the primary winding of the transformer 17.

В общем виде уравнения преобразователя можно записать:In general terms, the equation of the converter can be written:

При всех значениях 0<S<1, величина U_r2>U_r1, β₃>β₂, a β₁ тем больше, чем больше S.For all values 0 <S <1, the quantity U _r2 > U _r1 , β ₃ > β ₂ , and β ₁ the greater, the greater S.

Задавшись условием (фиг.4) равноугольного сдвига по фазе 12-и напряжений U_r1, равного 30 эл. град., аналогично можно установить β₃=15 эл. град. и определить, что, при S=0, 732, β₂≅11 эл. град, U_r1=1,225·U_ф,U_r2=1,68·U_ф. Как видно из соотношения амплитуд ступеней первичных токов на фиг.5, эти токи, при симметричной форме 12-пульсного выпрямленного напряжения на первичной стороне преобразователя (фиг.6), не нарушают известные закономерности формирования первичных токов многопульсных выпрямителей. Объясняется это каноническим соотношением амплитуд ступеней первичных токов при S=0,732. Независимо от значения 0<S<1, дополнительный трансформатор 35 МРТ выполняет одну и ту же функцию межфазного распределения токов.Given the condition (figure 4) of an equiangular phase shift of 12 voltages U _r1 equal to 30 el. hail., Similarly, you can set β ₃ = 15 e. hail. and determine that, for S = 0, 732, β ₂ ≅ 11 e. hail, U _r1 = 1.225 · U _f , U _r2 = 1.68 · U _f . As can be seen from the ratio of the amplitudes of the stages of the primary currents in Fig. 5, these currents, with a symmetrical shape of a 12-pulse rectified voltage on the primary side of the converter (Fig. 6), do not violate the known laws of the formation of primary currents of multipulse rectifiers. This is explained by the canonical ratio of the amplitudes of the primary current stages at S = 0.732. Regardless of the value 0 <S <1, the additional transformer 35 MRI performs the same function of the interphase current distribution.

Преобразователь на фиг.7 отличается от преобразователя на фиг.1 тем, что вторичная соединительная цепь между нейтралями вторичных обмоток 18, 19 трансформатора 17 выполнена в виде обмотки 34, соединенной в разомкнутый треугольник. Начало крайней фазной обмотки треугольника соединено с нейтралью обмотки 18. При этом первичная соединительная цепь между разноименными электродами дополнительных вентилей 7, 8 управляемого моста и нулевым входным выводом короткозамкнута.The converter in Fig. 7 differs from the converter in Fig. 1 in that the secondary connecting circuit between the neutrals of the secondary windings 18, 19 of the transformer 17 is made in the form of a winding 34 connected in an open triangle. The beginning of the extreme phase winding of the triangle is connected to the neutral of the winding 18. In this case, the primary connecting circuit between the opposite electrodes of the additional valves 7, 8 of the controllable bridge and the zero input terminal is short-circuited.

Уравнительные реакторы 9, 10 осуществляют обмен энергией между фазными и нулевым входным выводами. В трансформаторе 17 формируется результирующий магнитный поток, под действием которого в его обмотках, в том числе в обмотке 34, индуцируется одна и та же ЭДС. Поэтому перевод обмотки 34 в состав вторичной соединительной цепи, в которой циркулирует ток нулевой последовательности, не отражается на физике процессов. Однако при понижающем коэффициенте трансформации и пропорционально ему, это позволяет уменьшить число витков обмотки 34.Equalization reactors 9, 10 exchange energy between the phase and zero input terminals. In the transformer 17, the resulting magnetic flux is formed, under the influence of which the same EMF is induced in its windings, including in the winding 34. Therefore, the transfer of the winding 34 to the secondary connecting circuit, in which the zero-sequence current circulates, does not affect the physics of the processes. However, with a lowering coefficient of transformation and in proportion to it, this reduces the number of turns of the winding 34.

Преобразователь на фиг.8 отличается от преобразователя на фиг.1 исполнением его вторичной стороны. Трансформатор 17 содержит идентичные вторичные обмотки 18, 19, соединенные каждая в звезду, нейтрали которых подключены к выходным выводам 32, 33. Конец фазы a ₁ (b₁ и c₁) вторичной обмотки 18 подключен к анодам диодов 24, 25 (22, 23 и 20, 21), катоды которых соединены с концами фаз соответственно c₂, b₂ (a ₂, c₂ и b₂, a ₂) вторичной обмотки 19. Конец фазы a ₁ (b₁, c₁) вторичной обмотки 18 подключен к началу фазы a ₃ (b₃, c₃) вторичной обмотки 36, конец которой подключен к аноду диода 26 (27, 28), катод которого подключен к выходному выводу 33. Конец фазы a ₂ (b₂, c₂) вторичной обмотки 19 подключен к началу фазы a ₄ (b₄, с₄) вторичной обмотки 37, конец которой подключен к катоду диода 29 (30, 31), анод которого подключен к выходному выводу 32. Отношение числа витков обмотки 36 (37) к числу витков обмотки 18 (19) равно S.The converter in Fig. 8 differs from the converter in Fig. 1 in the embodiment of its secondary side. The transformer 17 contains identical secondary windings 18, 19, each connected to a star, the neutrals of which are connected to the output terminals 32, 33. The end of phase a ₁ (b ₁ and c ₁ ) of the secondary winding 18 is connected to the anodes of the diodes 24, 25 (22, 23 and 20, 21), the cathodes of which are connected to the ends of the phases respectively c ₂ , b ₂ ( a ₂ , c ₂ and b ₂ , a ₂ ) of the secondary winding 19. The end of phase a ₁ (b ₁ , c ₁ ) of the secondary winding 18 is connected to the beginning of phase a ₃ (b ₃ , c ₃ ) of the secondary winding 36, the end of which is connected to the anode of diode 26 (27, 28), the cathode of which is connected to output terminal 33. The end of phase a ₂ (b ₂ , c ₂ ) of the secondary winding 19 connected to the beginning of phase a ₄ (b ₄ , c ₄ ) of the secondary winding 37, the end of which is connected to the cathode of the diode 29 (30, 31), the anode of which is connected to output terminal 32. The ratio of the number of turns of the winding 36 (37) to the number of turns of the winding 18 (19) is S.

Работа преобразователя на фиг.8 аналогична преобразователю на фиг.1. Отличие заключается в том, что потери в вентилях преобразователя на фиг.8 меньше, т.к. в каждом интервале дискретности вторичные токи замыкаются через 2, а не 3 диода. В схеме этого преобразователя возможно перемещение диодов 26, 27, 28 (29, 30, 31) и фаз a ₃, b₃, c₃ (a ₄, b₄, с₄) обмотки 36 (37) относительно друг друга. Конечно, простая перестановка последовательно соединенных элементов электрической цепи, как результат элементарных инженерных преобразований, не может внести никаких изменений ни в качественные, ни в количественные показатели выпрямления. Но она иллюстрирует возможность преобразования двух 3-фазных звезд с отводами в две 6-фазные звезды без отводов. В этом случае целесообразно, чтобы в виде разомкнутого треугольника была выполнена первичная соединительная цепь, т.к. в противном случае, включение его в рассечку между нейтралями вторичных обмоток препятствует соединению этих обмоток в 6-фазную звезду.The operation of the Converter in Fig.8 is similar to the Converter in Fig.1. The difference lies in the fact that the losses in the converter valves in Fig. 8 are less, because in each interval of discreteness secondary currents are closed after 2, not 3 diodes. In the circuit of this converter, it is possible to move the diodes 26, 27, 28 (29, 30, 31) and phases a ₃ , b ₃ , c ₃ ( a ₄ , b ₄ , c ₄ ) of the winding 36 (37) relative to each other. Of course, a simple rearrangement of series-connected elements of an electric circuit, as a result of elementary engineering transformations, cannot make any changes in either qualitative or quantitative indicators of rectification. But it illustrates the possibility of converting two 3-phase stars with taps into two 6-phase stars without taps. In this case, it is advisable that in the form of an open triangle the primary connecting circuit is made, because otherwise, its inclusion in the cut between the neutrals of the secondary windings prevents the connection of these windings into a 6-phase star.

Преобразователь на фиг.9 отличается от преобразователя на фиг.8 тем, что одна (другая) вторичная соединительная цепь между общей точкой катодов (анодов) диодов 26, 27, 28 (29, 30, 31) и выходным выводом 33 (32) выполнена в виде соединенной в разомкнутый треугольник обмотки 34 (38) трансформатора 17. Начало крайней фазной обмотки треугольника 34 (38) соединено с выходным выводом 33 (32). Отношение числа витков обмотки 36 (37) к числу витков обмотки 18 (19) равно S. При этом первичная соединительная цепь между разноименными электродами дополнительных вентилей 7, 8 управляемого моста и нулевым входным выводом короткозамкнута.The converter in Fig. 9 differs from the converter in Fig. 8 in that one (other) secondary connecting circuit between the common point of the cathodes (anodes) of the diodes 26, 27, 28 (29, 30, 31) and the output terminal 33 (32) is made in the form of a transformer 17 connected into an open triangle of the winding 34 (38). The beginning of the extreme phase winding of the triangle 34 (38) is connected to the output terminal 33 (32). The ratio of the number of turns of the winding 36 (37) to the number of turns of the winding 18 (19) is S. In this case, the primary connecting circuit between the opposite electrodes of the additional valves 7, 8 of the controlled bridge and the input terminal is short-circuited.

Работа преобразователя на фиг.9 аналогична преобразователю на фиг.8. Уравнительные реакторы 9, 10 осуществляют обмен энергией между фазными и нулевым входным выводами. В трансформаторе 17 формируется результирующий магнитный поток, под действием которого в его обмотках, в том числе в обмотках 34 и 38 индуцируется одна и та же ЭДС. Поэтому перевод обмотки 34 из первичной соединительной цепи (фиг.8), с предварительным ее расщеплением на две идентичные обмотки 34 и 38, в состав двух вторичных соединительных цепей, в каждой из которых циркулирует одна из полуволн тока нулевой последовательности, не отражается на физике процессов. Однако при понижающем коэффициенте трансформации и пропорционально ему, это позволяет, несмотря на удвоение количества соединенных в разомкнутый треугольник обмоток, уменьшить суммарное число витков обмоток 34 и 38.The operation of the Converter in Fig.9 is similar to the Converter in Fig.8. Equalization reactors 9, 10 exchange energy between the phase and zero input terminals. The resulting magnetic flux is formed in the transformer 17, under the influence of which the same EMF is induced in its windings, including in the windings 34 and 38. Therefore, the transfer of the winding 34 from the primary connecting circuit (Fig. 8), with its preliminary splitting into two identical windings 34 and 38, into two secondary connecting circuits, in each of which one of the half-waves of the zero sequence current circulates, does not affect the physics of processes . However, with a decreasing transformation coefficient and in proportion to it, this allows, despite doubling the number of windings connected into an open triangle, to reduce the total number of turns of the windings 34 and 38.

Преобразователи на фиг.7, фиг.8 и фиг.9 так же, как и преобразователь на фиг.1, и с тем же результатом допускают возможность выпрямления на обеих сторонах между выходными выводами 15, 16 и 32, 33.The converters in Fig.7, Fig.8 and Fig.9 as well as the Converter in Fig.1, and with the same result allow the possibility of rectification on both sides between the output terminals 15, 16 and 32, 33.

Claims

1. A three-phase AC to DC converter containing a zero input terminal, a three-phase controllable valve bridge, two additional valves, each pole of the bridge is connected to the extreme terminal of the winding of the corresponding equalization reactor, the other extreme terminal of which is connected to the electrode of the corresponding additional valve, while additional the valves and valves of the said bridge 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 the additional valves and the zero input terminal, a primary connecting circuit is formed, and the intermediate terminals of the equalization reactor windings form the output terminals of the bridge, and the intermediate terminal of the winding of each equalization reactor divides its number of turns into unequal parts, the smaller of which is counted from the above additional valves, in addition, the converter contains a three-phase transformer with a first group of phase windings, one group of the same name the one of which is connected to the input terminals of the bridge, and the other to the phase input terminals, with a second group of phase windings connected to a star and connected by phase terminals to the input terminals of an additional diode bridge with two output and free input terminals, and a common point of the same phase outputs to the conclusion of the secondary connecting circuit, with an additional group of phase windings connected in an open triangle, in the form of which the connecting circuit is made, for example, primary, with the number of turns less than the number itch of a galvanically connected group of phase windings, characterized in that the additional diode bridge contains two additional free input terminals, and a three-phase transformer - a third group of phase windings connected to a star and connected by phase terminals to the free input terminals of the additional diode bridge, and a common point conclusions of the same name, unlike the common point of the same name of the conclusions of the second group of phase windings, - to the free output of the secondary connecting circuit, while the number of turns of each winding surge reactor selected in the ratio

2. The Converter according to claim 1, characterized in that it contains an interphase current distributor made on an additional transformer, the phase windings of which are connected by one terminal and a common point of the other terminals, respectively, to the phase and zero input terminals.

3. A three-phase AC to DC converter containing a zero input terminal, a three-phase controlled valve bridge, two additional valves, each pole of the mentioned bridge is connected to the extreme terminal of the winding of the corresponding equalization reactor, the other extreme terminal of which is connected to the electrode of the corresponding additional valve, while additional the valves and valves of the said bridge 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 the additional valves and the zero input terminal, a primary connecting circuit is formed, and the intermediate terminals of the equalization reactor windings form the output terminals of the bridge, and the intermediate terminal of the winding of each equalization reactor divides its number of turns into unequal parts, the smaller of which is counted from the above additional valves, in addition, the converter contains a three-phase transformer with a first group of phase windings, one group of the same name the one of which is connected to the input terminals of the bridge, and the other to the phase input terminals, with a second group of phase windings connected to a star, the zero output of which is connected to the output of the secondary connecting circuit, at least one additional group of phase windings connected to open triangle, in the form of which a connecting circuit is made, for example, primary, with the number of turns less than the number of turns of a group of phase windings galvanically connected to it, diodes, characterized in that the three-phase transformer soda holds the third group of phase windings, identical to the second group of phase windings, with a similar secondary connecting circuit connected to its zero terminal, whose zero outputs form the output terminals of the secondary side of the converter, and the fourth, fifth identical three-phase groups of phase windings, the output of each phase of the second group of phase windings is connected to the anodes of two diodes, the cathodes of which are connected to the same terminals of the opposite phases of the third group of phase windings and to the first terminal of the serial circuit, consisting of the double-phase winding of the fourth group of phase windings and a diode connected in the conducting direction, the second terminal of which is connected to the free terminal of the connecting circuit of the third group of phase windings, the output of each phase of the third group of phase windings is connected to the first terminal of the series circuit, consisting of the same phase winding of the fifth phase group windings and a diode connected in a non-conductive direction, the second terminal of which is connected to the free terminal of the connecting circuit of the second group of phase windings, while Torah the fourth with the fifth and third pairs of said groups of the same name according to the phase windings are connected in series and the number of turns of the windings of each reactor surge selected ratio

, where S is the ratio of a smaller number of turns of the fourth and fifth to a larger number of turns of the second and third groups of phase windings, respectively.

4. The Converter according to claim 3, characterized in that it contains an interphase current distributor made on an additional transformer, the phase windings of which are connected by one terminal and a common point of the other terminals, respectively, to the phase and zero input terminals.