RU2592856C2 - Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное (варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, многопульсное, с равными углами коммутации вентилей. Технический результат заключается в повышении качества преобразования за счет устранения неравенства углов коммутации разных вентилей цепей и более рационального использования трансформирующих элементов, позволяющего повысить периодичность выпрямления до m = 18 или m = 24. Преобразователь в первом варианте содержит уравнительное устройство с тремя обмотками, каждая с дополнительным выводом, трансформатор с двумя обмотками, одноименные крайние выводы первой из которых подключены к фазным входным выводам, а второй - к входным выводам вентильного моста, первая обмотка содержит промежуточный вывод в каждой фазе, между каждой парой крайних выводов смежных фаз первой обмотки включен управляемый вентиль, образующий с двумя другими аналогично включенными управляемыми вентилями последовательное замкнутое соединение, каждый промежуточный вывод соединен с общей точкой пары обмоток уравнительного устройства, дополнительные выводы которых подключены к электродам управляемых вентилей, свободные электроды которых подключены к промежуточным выводам разноименных фазных обмоток, обмотки уравнительного устройства, реактанс которого выбран управляющим, индуктивно связаны, каждая общая точка пары обмоток уравнительного устройства делит число витков между смежными с ней дополнительными выводами на неравные части, а реактанс уравнительного устройства дополняет разность реактансов вентильных цепей разного уровня подключения к первой обмотке до нуля. Второй вариант преобразователя отличается от первого тем, что содержит дополнительные вентили и три дополнительные индуктивно связанные обмотки уравнительного устройства, каждая с дополнительным выводом, которые соединены между собой и крайними выводами первой обмотки аналогично соединению трех основных обмоток уравнительного устройства с вентилями и промежуточными выводами первой обмотки, каждая общая точка, одна - пары основных обмоток, а другая - пары дополнительных обмоток уравнительного устройства, делит число витков между смежными с ней дополнительными выводами на попарно неравные друг с другом неравные части, а реактанс основных обмоток уравнительного устройства, выбранный управляющим, дополняет разность реактансов вентильных цепей разного уровня подключения к первой обмотке до нуля. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, многопульсное, с равными углами коммутации вентилей.

Все нижеприведенные аналоги являются аналогами для обоих вариантов преобразователя.

Широко известны различные схемы и принципы построения многопульсных выпрямителей трехфазного переменного напряжения на одном многообмоточном трансформаторе. Среди разнообразия решаемых задач в виде основных прослеживается стремление к уменьшению расчетной мощности и упрощению конструктивного исполнения (уменьшению количества обмоток и упрощению их конфигурации) трансформатора с целью достижения результата, применимого, в том числе, для общепромышленного назначения. Внимание к многопульсным выпрямителям обусловлено возможностью получения высокого качества преобразования, как то: повышенный коэффициент мощности, в особенности в сочетании с фазоступенчатым регулированием, но более всего - гармонический спектр потребляемого тока.

Однако большинство многопульсных выпрямителей имеют в контексте этих целей недостаток, существенно снижающий их качество. Это неравенство углов коммутации вентилей или вентильных цепей. Причиной служит неравенство реактансов вентильных обмоток трансформатора, имеющих разное число витков, необходимое для формирования выпрямляемого напряжения с требуемым фазовым сдвигом.

Например, известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий управляемые вентили и трансформатор с тремя вторичными фазными обмотками, каждая из которых имеет N (где N=m/6, m - периодичность выпрямления) отводов, введены дополнительные вентили, собранные по трехфазной мостовой схеме, вход переменного тока которой подключен к дополнительно введенным отводам вторичных обмоток, причем управляемые вентили попарно объединены, образуя встречно-параллельные пары, каждая из которых включена между соответствующими отводами вторичных обмоток (см. А.С. №734862, кл. H02M 7/06 от 08.12.1975).

Недостаток этого выпрямителя состоит в том, что с увеличением периодичности выпрямления (m≥18) количество обмоток с разными числами витков возрастает, тем самым увеличивая число вентильных цепей с разными реактансами. С понижением коэффициента трансформации подбор требуемого для симметричного выпрямления целого числа витков вторичных обмоток усложняется настолько, что для поддержания заданного уровня выпрямленного напряжения приходится увеличивать число витков первичной обмотки и, тем самым, габариты трансформатора. Неточность подбора витков, наряду с неравными реактансами вентильных цепей, приводит к появлению в форме 18-пульсного выпрямленного напряжения неканонических гармоник с частотой 300 Гц. Стремление к минимизации количества вторичных обмоток для упрощения конструктивного исполнения и уменьшения расчетной мощности трансформатора приводит к неуравновешенности магнитной системы трансформатора по переменному магнитному потоку, предопределяя, тем самым, соединение первичной обмотки трансформатора в треугольник, а не в звезду. Например, это имеет место и в частном случае 9-пульсного выпрямления, т.е. производной второго варианта схемы 18-пульсного выпрямления, в которой через один исключены 9 управляемых вентилей.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что неравенство реактансов и, как следствие, неравенство углов коммутации вентилей и другие недостатки являются следствием упрощения, т.е. формирования выпрямляемого напряжения минимально необходимым количеством неравных по величине суммируемых напряжений вторичных обмоток трансформатора.

Наиболее близким (прототип) является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, концы первичных обмоток которого образуют входные выводы, двенадцать управляемых вентилей, трехфазный делитель тока, вторичную обмотку, подключенную к трехфазному неуправляемому мостовому выпрямителю, обмотки трехфазного делителя тока соединены в первый треугольник и выполнены с центральными отводами, каждый из которых через пару встречно-параллельно включенных управляемых вентилей соединен с общей точкой двух остальных обмоток делителя тока, а каждая первичная обмотка трансформатора выполнена с отводом с относительным числом витков от начала до отвода, равным $$\raisebox{1ex}{$\sqrt{3}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.$$

, остальные управляемые вентили образуют три пары при их встречно-параллельном включении и соединены во второй треугольник, при этом концы и отводы первичных обмоток подключены к вершинам первого или второго треугольника (см. А.С. №1094123, кл. H02M 7/155 от 22.10.1982).

Недостаток этого выпрямителя заключается в том, реактанс каждой вентильной цепи между промежуточными выводами первичной обмотки меньше реактанса каждой вентильной цепи между ее крайними выводами. При этом числа витков обмоток делителей тока, независимо от угла отпирания управляемых вентилей, рассчитываются на минимальную разность мгновенных значений прикладываемых к ним напряжений, т.к. они защищены от перенапряжения реактансами первичных фазных обмоток трансформатора. Неравенство реактансов вентильных цепей приводит к формированию в форме выпрямленного напряжения неканонической гармоники частотой 300 Гц. Кроме того, количество трансформирующих элементов, включая делители тока, завышено относительно возможности повышения периодичности выпрямления от m=12 к m=18 с тем же количеством этих элементов. Размещение обмоток делителей тока на трех разных магнитопроводах повышает их расчетную мощность. Простой перенос обмоток делителей тока на один общий магнитопровод, с целью уменьшения минимальной расчетной мощности уравнительного устройства за счет уменьшения чисел витков его обмоток с учетом изменения потерь и индукции, невозможен без изменения их схемы соединения с вентилями.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что неравенство реактансов и, как следствие, неравенство углов коммутации вентилей является следствием наличия отводов в первичной обмотке трансформатора с разными режимами работы вентильных цепей. В одной из этих цепей ток замыкается через часть витков трех первичных фазных обмоток и обмотки делителя тока, а в другой - через полное число витков двух первичных фазных обмоток. Нерациональность количества трансформирующих элементов относительно возможного повышения периодичности выпрямления обусловлена тем, что число витков каждой обмотки делителя тока разделено на две равные части. Это не позволяет увеличить периодичность выпрямления выше, чем m=12. Простой перенос обмоток уравнительного устройства прототипа на один общий магнитопровод, т.е. перенос, не обусловленный уменьшением чисел витков его обмоток, увеличивает номинальную мощность трансформатора.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в повышении качества преобразования за счет устранения неравенства углов коммутации разных вентильных цепей, а также за счет более рационального использования трансформирующих элементов, позволяющего повысить периодичность выпрямления до m=18 или m=24.

Эта задача в первом варианте решается тем, что в трехфазном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем уравнительное устройство с тремя обмотками, каждая с дополнительным выводом, трехфазный трансформатор с двумя обмотками, одноименные крайние выводы первой из которых подключены к фазным входным выводам, а второй - к входным выводам трехфазного вентильного моста, первая обмотка содержит промежуточный вывод в каждой фазе, а каждый свободный вывод второй соединен с соответствующим выводом ее смежной фазы с возможностью образования трехфазной группы, например, звезды, между каждой парой свободных крайних выводов смежных фаз первой обмотки включен управляемый вентиль, например, симистор или/и его аналог, образующий с двумя другими аналогично включенными управляемыми вентилями последовательное замкнутое соединение, каждый промежуточный вывод соединен с общей точкой пары обмоток уравнительного устройства, дополнительные выводы которых подключены к электродам управляемых вентилей, свободные электроды которых подключены к промежуточным выводам разноименных фазных обмоток, обмотки уравнительного устройства, реактанс которого выбран управляющим, индуктивно связаны, каждая общая точка пары обмоток уравнительного устройства делит число витков между смежными с ней дополнительными выводами на части в отношении $$\frac{1-\sqrt{3}\cdot tg{10}^{\circ }}{1+\sqrt{3}\cdot tg{10}^{\circ }}$$

, число витков части первичной фазной обмотки между фазным входным и промежуточным выводами равно $$\frac{\sqrt{3}}{2\cdot \cos {10}^{\circ }}\cdot w_{ф}$$

, где w_ф - число витков первичной фазной обмотки, а реактанс суммы слагаемых 0,5 части чисел витков каждой обмотки уравнительного устройства и 1,5 части чисел витков первичной фазной обмотки между фазным входным и ее промежуточным выводами равен реактансу удвоенного числа витков первичной фазной обмотки.

Во втором варианте эта задача решается тем, что в трехфазном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем уравнительное устройство с тремя основными обмотками, каждая с дополнительным выводом, трехфазный трансформатор с двумя обмотками, одноименные крайние выводы первой из которых подключены к фазным входным выводам, а второй - к входным выводам трехфазного вентильного моста, первая обмотка содержит промежуточный вывод в каждой фазе, а каждый свободный вывод второй соединен с соответствующим выводом ее смежной фазы с возможностью образования трехфазной группы, например, звезды, каждый промежуточный вывод соединен с общей точкой пары обмоток уравнительного устройства, дополнительные выводы которых подключены к электродам управляемых вентилей, например, симисторов или/и их аналогов, свободные электроды которых подключены к промежуточным выводам разноименных фазных обмоток, содержит дополнительные вентили и три дополнительные обмотки уравнительного устройства, каждая с дополнительным выводом, которые соединены между собой и крайними выводами первой обмотки аналогично соединению трех основных обмоток уравнительного устройства с вентилями и промежуточными выводами первой обмотки, обмотки уравнительного устройства, реактанс основных обмоток которого выбран управляющим, индуктивно связаны, каждая общая точка пары основных обмоток уравнительного устройства делит число витков между смежными с ней дополнительными выводами на части в отношении $$\frac{1-\sqrt{3}\cdot tg{\mathrm{7,5}}^{\circ }}{1+\sqrt{3}\cdot tg{\mathrm{7,5}}^{\circ }}$$

, каждая общая точка пары дополнительных обмоток уравнительного устройства делит число витков между смежными с ней дополнительными выводами на части в отношении $$\frac{1-\sqrt{3}\cdot tg{\mathrm{22,5}}^{\circ }}{1+\sqrt{3}\cdot tg{\mathrm{22,5}}^{\circ }}$$

, число витков части первичной фазной обмотки между фазным входным и промежуточным выводами равно $$\frac{\sqrt{3}}{2\cdot \cos {\mathrm{7,5}}^{\circ }}\cdot w_{ф}$$

, где w_ф - число витков первичной фазной обмотки, а реактанс суммы слагаемых 0,5 части чисел витков каждой основной обмотки уравнительного устройства и 1,5 части чисел витков первичной фазной обмотки между фазным входным и ее промежуточным выводами равен реактансу суммы слагаемых 0,5 части чисел витков каждой дополнительной обмотки уравнительного устройства и 1,5 части чисел витков первичной фазной обмотки между ее крайними выводами.

Технический результат заключается в том, что углы коммутации вентилей или вентильных цепей равны, а периодичность выпрямленного напряжения в первом варианте, с тем же составом трансформирующих элементов, повышена до m=18, а во втором, с добавлением к исходному составу трансформирующих элементов трех обмоток уравнительного устройства - до m=24. Дополнительный технический результат, достигаемый в частном случае первого варианта, заключается в возможности построения 9-пульсного выпрямителя с купированием всех видов намагничивания трансформатора и так же с равными углами коммутации вентильных цепей. Дополнительный технический результат, достигаемый во втором варианте, заключается в возможности повышения в 6 раз, т.е. до f_ур=6·f_с частоты магнитного потока f_ур в уравнительном устройстве относительно частоты напряжения сети f_с и, тем самым, уменьшения его расчетной мощности в случае размещения его обмоток на общем магнитопроводе.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема первого варианта трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное, 18-пульсное; на фиг. 2 - принципиальная схема частного случая первого варианта трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное, 9-пульсное; на фиг. 3 - принципиальная схема второго варианта трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное, 24-пульсное.

Преобразователь (фиг. 1) содержит тиристоры 1-17, диоды 18-23, трансформатор 24, первичная обмотка которого подключена концами к фазным входным выводам A, B, C, а вторичная обмотка соединена в звезду и подключена началами к входным выводам моста на диодах 18-23, между выходными выводами 26 и 27 которого включена нагрузка 28. Уравнительное устройство 29 содержит индуктивно связанные пары обмоток 30, 31, 32 с неравными числами витков их участков. Между началами фаз a ₂ и b₂, b₂ и c₂, c₂ и a ₂ первичной обмотки трансформатора 24 включены встречно параллельно соединенные пары тиристоров соответственно 1 и 10, 5 и 14, 8 и 17. Начало фазы a ₁ соединено с общей точкой пары обмоток 32, свободный конец (начало) которых подключен к общей точке встречно параллельно соединенных тиристоров 2, 11 (3, 12), другая общая точка которых подключена к фазе b₁ (c₁). Начало фазы b₁ соединено с общей точкой пары обмоток 31, свободный конец (начало) которых подключен к общей точке встречно параллельно соединенных тиристоров 4, 13 (6, 15), другая общая точка которых подключена к фазе c₁ (a ₁). Начало фазы c₁ соединено с общей точкой пары обмоток 30, свободный конец (начало) которых подключен к общей точке встречно параллельно соединенных тиристоров 7, 16 (9, 18), другая общая точка которых подключена к фазе a ₁ (b₁). Каждая общая точка пары обмоток 30, 31 и 32 делит число витков между их крайними выводами на части в отношении $$\frac{1-\sqrt{3}\cdot tg{10}^{\circ }}{1+\sqrt{3}\cdot tg{10}^{\circ }}$$

, число витков части первичной фазной обмотки между фазным входным и промежуточным выводами равно $$\frac{\sqrt{3}}{2\cdot \cos {10}^{\circ }}\cdot w_{ф}$$

, где w_ф - число витков первичной фазной обмотки.

Тиристоры 1, 10, 5, 14, 8, 17 формируют на нагрузке 28 шесть выпрямляемых напряжений, сдвинутых друг относительно друга по фазе на 60 эл. град., а относительно фазных напряжений сети на 30 эл. град. Остальные тиристоры попарно формируют на нагрузке 28 двенадцать выпрямляемых напряжений, размещенных по фазе попарно симметрично между каждой парой из шести вышеупомянутых выпрямляемых напряжений. При этом угол между каждым фазным напряжением сети и смежным с ним выпрямляемым напряжением равен 10 эл. град. Тиристоры включаются в следующей очередности: 1, (15 и 16), (2 и 3), 8, (3 и 4), (16 и 18), 5, (18 и 11), (4 и 6), 10, (6 и 7), (11 и 12), 17, (12 и 13), (7 и 9), 14, (9 и 2), (13 и 15). В результате на нагрузке формируется 18-пульсное выпрямленное напряжение. Преобразователь обладает двумя разными типами вентильных цепей. Реактанс первой из них пропорционален квадрату суммы чисел витков двух первичных фазных обмоток (первый из двух уровней подключения вентильной цепи к первичной обмотке) и воздействует на соответствующую пульсацию напряжения при включении каждого из тиристоров 1, 10, 5, 14, 8, 17. Реактанс второй из них пропорционален квадрату суммы чисел витков, одно из слагаемых которой равно 1,5 числа витков большей части первичной фазной обмотки, а другое - 0,5 числа витков каждой пары обмоток 30, 31, 32 уравнительного устройства 29. Реактанс вентильной цепи второго типа, в связи с разветвлением тока по параллельно включаемым обмоткам уравнительного устройства и трансформатора, с числом витков большей части первичной обмотки последнего (второй из двух уровней подключения вентильной цепи к первичной обмотке), меньше реактанса вентильной цепи первого типа. Это приводит к тому, что амплитуды пульсаций выпрямленного напряжения при включении тиристоров 1, 10, 5, 14, 8, 17 меньше других, что и служит причиной возникновения неканонической гармоники частотой 300 Гц. Оптимальной для данной схемы возможностью устранения указанных искажений формы выпрямленного напряжения является управление реактансом уравнительного устройства, путем увеличения чисел витков его обмоток в ~2 раза относительно расчетного минимума при естественном угле отпирания тиристоров, учитывающего защитный реактанс трансформатора. Таким образом, управляющий реактанс уравнительного устройства - это, устраняющее неравенство углов коммутации вентильных цепей, средство симметрирования системы выпрямляемых напряжений многопульсного выпрямителя.

Преобразователь на фиг. 2 отличается от преобразователя на фиг. 1 тем, что из его схемы исключена половина тиристоров, а именно: 10, 14, 8 и 11, 12, 13, 15, 16, 18. Тиристоры 1, 5, 17 формируют на нагрузке 28 три выпрямляемых напряжения, сдвинутых друг относительно друга по фазе на 120 эл. град. Остальные тиристоры 2, 3, 4, 6, 7, 9 попарно формируют на нагрузке 28 шесть выпрямляемых напряжений, размещенных по фазе попарно симметрично между тремя вышеупомянутыми выпрямляемыми напряжениями, т.е. формируют несимметричную 6-пульсную систему выпрямляемых напряжений. При этом угол между каждым фазным напряжением сети и смежным с ним выпрямляемым напряжением равен 20 эл. град. Тиристоры включаются в следующей очередности: 1, (2 и 3), (3 и 4), 5, (4 и 6), (6 и 7), 8, (7 и 9), (9 и 2). В результате на нагрузке формируется симметричное 9-пульсное выпрямленное напряжение. Преобразователь обладает теми же двумя разными типами вентильных цепей и (в ~2 раза необходимо увеличить минимум расчетного числа витков) аналогично управляемым реактансом уравнительного устройства.

Среднее значение первичного фазного тока преобразователя равно нулю. Также равна нулю и сумма его первичных фазных токов. Поэтому трансформатор магнитно уравновешен не только по постоянному, но и по переменному магнитному потоку. Высокое использование по напряжению вторичных обмоток трансформатора, при их достаточно простом конструктивном исполнении, а также рациональное соотношение чисел витков участков первичной обмотки, обеспечивают предварительное низкое значение коэффициента превышения расчетной мощности трансформатора, равное 1,0854. Поэтому, несмотря на увеличение этого коэффициента для уравнительного устройства до 0,1791, его суммарное предварительное значение не превышает для этого преобразователя 1,2645. Окончательное значение коэффициента превышения расчетной мощности трансформатора должно учитывать необходимый уровень напряжения холостого хода трансформатора для его компенсации от выравнивания реактансов.

Преобразователь на фиг. 3 отличается от преобразователя на фиг. 1 тем, что из его схемы исключена группа тиристоров 1, 10, 5, 14, 8, 17. Вместо этого уравнительное устройство 29 содержит индуктивно связанные дополнительные пары обмоток 33, 34, 35 с неравными числами витков их участков, а преобразователь - попарно встречно параллельно соединенные тиристоры 36-47. Начало фазы a ₂ соединено с общей точкой пары обмоток 35, свободный конец (начало) которых подключен к общей точке встречно параллельно соединенных тиристоров 46, 47 (44, 45), другая общая точка которых подключена к фазе c₂ (b₂). Начало фазы b₂ соединено с общей точкой пары обмоток 34, свободный конец (начало) которых подключен к общей точке встречно параллельно соединенных тиристоров 42, 43 (40, 41), другая общая точка которых подключена к фазе a ₂ (c₂). Начало фазы c₂ соединено с общей точкой пары обмоток 33, свободный конец (начало) которых подключен к общей точке встречно параллельно соединенных тиристоров 38, 39 (36, 37), другая общая точка которых подключена к фазе b₂ (a ₂). Каждая общая точка пары обмоток 30, 31 и 32 делит число витков между их крайними выводами на части в отношении $$\frac{1-\sqrt{3}\cdot tg{\mathrm{7,5}}^{\circ }}{1+\sqrt{3}\cdot tg{\mathrm{7,5}}^{\circ }}$$

. Каждая общая точка пары обмоток 33, 34 и 35 делит число витков между их крайними выводами на части в отношении $$\frac{1-\sqrt{3}\cdot tg{\mathrm{22,5}}^{\circ }}{1+\sqrt{3}\cdot tg{\mathrm{22,5}}^{\circ }}$$

. Число витков части первичной фазной обмотки между фазным входным и промежуточным выводами равно $$\frac{\sqrt{3}}{2\cdot \cos {\mathrm{7,5}}^{\circ }}\cdot w_{ф}$$

, где w_ф - число витков первичной фазной обмотки.

На фиг. 3 показано размещение обмоток 30-35 уравнительного устройства 29 на общем магнитопроводе с одинаковым направлением их намотки и с взаимообратным чередованием вдоль магнитопровода их неравных по числу витков участков. Группа тиристоров, подключенных к основным (дополнительным) обмоткам 30, 31, 32 (33, 34, 35) уравнительного устройства 29 формирует на нагрузке 28 несимметричную систему из 12-и выпрямляемых напряжений. Каждый вектор системы сдвинут относительно смежного с ним вектора этой же системы по фазе в сторону опережения на 15 эл. град., а в сторону отставания на 45 эл. град. Эти две несимметричные системы, каждая из 12-и выпрямляемых напряжений, сдвинуты друг относительно друга по фазе на 15 эл. град. и поэтому на нагрузке 28 формируют симметричное 24-пульсное выпрямленное напряжение. При этом угол между каждым фазным напряжением сети и смежным с ним выпрямляемым напряжением равен 7, 5 эл. град. Тиристоры включаются попарно в следующей очередности: (42 и 36), (15 и 16), (2 и 3), (45 и 47), (47 и 41), (3 и 4), (16 и 18), (36 и 38), (38 и 44), (18 и 11), (4 и 6), (41 и 43), (43 и 37), (6 и 7), (11 и 12), (44 и 46), (46 и 40), (12 и 13), (7 и 9), (37 и 39), (39 и 45), (9 и 2), (13 и 15), (40 и 42). Через каждые 30 эл. град. происходит переключение напряжения и тока от основных обмоток уравнительного устройства к дополнительным обмоткам и наоборот. Происходит изменение направления магнитного потока в магнитопроводе уравнительного устройства (перемагничивание) с частотой f_ур=6·f_с. Связанное с этим уменьшение значения расчетного коэффициента, учитывающего потери на перемагничивание и повышенную индукцию, от 0,6666 до 0,5107 уменьшает минимальное, при естественном угле отпирания тиристоров и учете защитного реактанса трансформатора, значение коэффициента превышения расчетной мощности для обмоток уравнительного устройства.

Разность реактансов между двумя вентильными цепями с разными числами витков проводящих ток участков первичной обмотки трансформатора (разными уровнями подключения вентильных цепей к первичной обмотке) в этом преобразователе, т.е. при m=24, меньше. Поэтому для данной схемы оптимальной возможностью устранения неканонической гармоники с частотой 300 Гц. является управление реактансом основных обмоток 30, 31, 32 уравнительного устройства, путем увеличения их чисел витков в 1,4 раза относительно вышеупомянутого расчетного минимума. Это повышает расчетную мощность основных обмоток уравнительного устройства. Здесь также коэффициент превышения расчетной мощности трансформатора должен учитывать (в ~3 раза меньшей степени, чем в схеме по фиг. 1 или фиг. 2) необходимый уровень напряжения холостого хода трансформатора для его компенсации от выравнивания реактансов.

В случае размещения основных и дополнительных обмоток уравнительного устройства на общем магнитопроводе, направление намотки этих обмоток может быть одинаково (взаимообратно), а чередование вдоль магнитопровода их неравных по числу витков участков взаимообратно (одинаково). Первый из указанных вариантов размещения лучше. Предпочтительна единовременная и строго параллельная намотка обмоток Ур на магнитопроводе кольцеобразной формы из стальной ленты, т.е. намотка в одном и том же направлении.

В случае размещения основных и дополнительных обмоток уравнительного устройства на двух магнитопроводах (на чертежах не показано) их перемагничивание происходит с частотой f_ур=3·f_с. Поэтому возможность уменьшения коэффициента превышения расчетной мощности для отдельного магнитопровода с дополнительными обмотками за счет повышения частоты отсутствует.

В случае соединения вторичной обмотки трансформатора в треугольник величина выпрямленного напряжения уменьшается вдвое, а периодичность выпрямления остается прежней. Другие схемы соединения вторичных обмоток (различные однополупериодные) возможны, но они повышают расчетную мощность трансформатора.

Claims (2)

1. Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий уравнительное устройство с тремя обмотками, каждая с дополнительным выводом, трехфазный трансформатор с двумя обмотками, одноименные крайние выводы первой из которых подключены к фазным входным выводам, а второй - к входным выводам трехфазного вентильного моста, первая обмотка содержит промежуточный вывод в каждой фазе, а каждый свободный вывод второй соединен с соответствующим выводом ее смежной фазы с возможностью образования трехфазной группы, например звезды, между каждой парой свободных крайних выводов смежных фаз первой обмотки включен управляемый вентиль, например симистор или/и его аналог, образующий с двумя другими аналогично включенными управляемыми вентилями последовательное замкнутое соединение, каждый промежуточный вывод соединен с общей точкой пары обмоток уравнительного устройства, дополнительные выводы которых подключены к электродам управляемых вентилей, свободные электроды которых подключены к промежуточным выводам разноименных фазных обмоток, отличающийся тем, что обмотки уравнительного устройства, реактанс которого выбран управляющим, индуктивно связаны, каждая общая точка пары обмоток уравнительного устройства делит число витков между смежными с ней дополнительными выводами на части в отношении

, число витков части первичной фазной обмотки между фазным входным и промежуточным выводами равно

, где w_ф - число витков первичной фазной обмотки, а реактанс суммы слагаемых 0,5 части чисел витков каждой обмотки уравнительного устройства и 1,5 части чисел витков первичной фазной обмотки между фазным входным и ее промежуточным выводами равен реактансу удвоенного числа витков первичной фазной обмотки.

2. Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий уравнительное устройство с тремя основными обмотками, каждая с дополнительным выводом, трехфазный трансформатор с двумя обмотками, одноименные крайние выводы первой из которых подключены к фазным входным выводам, а второй - к входным выводам трехфазного вентильного моста, первая обмотка содержит промежуточный вывод в каждой фазе, а каждый свободный вывод второй соединен с соответствующим выводом ее смежной фазы с возможностью образования трехфазной группы, например звезды, каждый промежуточный вывод соединен с общей точкой пары обмоток уравнительного устройства, дополнительные выводы которых подключены к электродам управляемых вентилей, например симисторов или/и их аналогов, свободные электроды которых подключены к промежуточным выводам разноименных фазных обмоток, отличающийся тем, что содержит дополнительные вентили и три дополнительные обмотки уравнительного устройства, каждая с дополнительным выводом, которые соединены между собой и крайними выводами первой обмотки аналогично соединению трех основных обмоток уравнительного устройства с вентилями и промежуточными выводами первой обмотки, обмотки уравнительного устройства, реактанс основных обмоток которого выбран управляющим, индуктивно связаны, каждая общая точка пары основных обмоток уравнительного устройства делит число витков между смежными с ней дополнительными выводами на части в отношении

, каждая общая точка пары дополнительных обмоток уравнительного устройства делит число витков между смежными с ней дополнительными выводами на части в отношении

, число витков части первичной фазной обмотки между фазным входным и промежуточным выводами равно

, где w_ф - число витков первичной фазной обмотки, а реактанс суммы слагаемых 0,5 части чисел витков каждой основной обмотки уравнительного устройства и 1,5 части чисел витков первичной фазной обмотки между фазным входным и ее промежуточным выводами равен реактансу суммы слагаемых 0,5 части чисел витков каждой дополнительной обмотки уравнительного устройства и 1,5 части чисел витков первичной фазной обмотки между ее крайними выводами.

Images