SU1056397A1 - Трехфазный преобразователь переменного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОС- : ТОЯННОЕ, содержсцций полностью управл емый трехфазный веитильиый мост, к выходным выводам которого подключена последовательна  цепоч , ка нэ двух диодов, причем катод одного из диодов подключен к катодной группе, анод другого диода к анодной группе, а точка их соедиI нени  - к одному из трех выводов обмотки односердечникового делител  тока, два других вывода которой подключены к соответствующим ключам переменного тока, выполненным в виде трехфазных управл  ллс вентильных юстов, при этом входа переменного тока всех трех вентильных мостов подключены к входнь выводам, отличающийс  тем, что,. с целью улучиюни  энергетических показателей, точка соединени  двух диодов подключена к одному крайне- му выводу обмотки делител  тока, ,аiдругой крайний и промежуточный выводы этой обмотки подключены к соответствующим выходам ключей tiepe;манного тока, соединенных параллельно-вртречно по выходу.

Description

О1

О) 00

со

ч1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитани  с регулируемым выпр мленным напр жением, где требуетс  повышенное качество входного и выходного токов.

Известен трехфазный преобразователь переменного напр жени  в посто нное с повышенным качеством выходного и входного токов, выполненный путем параллельного соединений трехфазных мостовых схем с питанием их от системы напр жений с увеличенным числом фаз 1.

Недостаток этого преобразовател  заключаетс  в необходимости применени  специальных трансформаторов дл  увеличени  числа фаз.

Известен также трехфазный преобразователь переменного напр жени  в посто нное, содержащий управл емый вентильный мост и цепочку из двух последовательно соединенных диодов, подключенную параллельно указанному мосту, причем средн   точка цепочки диодов соединена с нулевой точкой питающей системы.

Этот преобразователь характе- ризуетс  тем, что дл  катодных и анодных групп управл емых вентилей имеютс  отдельные нулевые диоды В результате этого становитс  возможным независимое и поочередное управление вентил ми катодной и анодной групп, что позвол ет уменьшить пульсацию выходного выпр мленного тока и улучшить форму потребл емого от сети переменного тока по сравнении с мостовым выпр мителем как без шунтирующих диодов,так и с одним шунтирующим диодом 2.

Недостатком преобразовател   вл етс  то, что он может работать только в 3-пульсном и б-пульсном режимах. В результате этого в выходном токе по вл ютс  треть  и шеста  гармоники, а в переменном токе питани  - п та  и седьма  гарм НИКИ частоты питани , что затрудн ат сглаживание входного и выходного

ГОКОВ.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  трехфазный преобразователь переменного напр жени  в посто нное, содержащий основной управл емый вентильный мос и цепочку из двух последовательно соединенных вентилей, подключенную параллельно основному управл емому вентильному мосту, выходные выводы образованы объединенными анодами и катодами указанного моста, при этом введены два дополнительных управл емых вентильных моста, соединенных по входу с основным управл емым вентильным MoctoM и делителем тока,обмотка которого расположена на одном

сердечнике и имеет две последовательно-соглс1сно соединенные секции с отводом от точки соединени  секций, причем этот отвод подключен к точке соединени  вентилей указаннойцепочки , начало обмотки соединено с объединенньтми анодами и катодами одного дополнительного управл емого вентильного моста, а конец обмотки подключен к объединенным анодам и катодам другого дополнительного управл емого вентильного моста 3J.

Недостатками известного устройства  вл ютс  жестка  св зь между напр жением питани  и максимальным выходным напр жением, а также ограниченность диапазона регулировани  выходного напр жени  только напр жейием ниже линейного напр жени  Все это ухудшает энергетические по казатели устройства.

Целью Изобретени   вл етс  улучшение энергетических показателей.

Эта цель достигаетс  тем, что в трехфазном преобразователе переменного напр жени  в посто нное, содержащем полностью управл емый трехфазный вентильный мост, к выходным выводам которого подключена последовательна  цепочка из двух диодов, причем катод одного из диодов подключен к катодной группе, анод другого диода - к анодной группе, а точка их соединени  - к одному из трех выводов обмотки односердечникового делител  тока, два других вывода которой подключены к соответствующим ключвал переменного тока, выполненным в виде трехфазных управл емых вентильных мостов, при этом входы переменного тока всех трех вентильных мостов подключены к входным выводам, точка соединени  двух диодов подключена к одному крайнему выводу обмотки делител  тока, а другой крайний и промежуточный выводы этой обмотки подключены к соответствуквдим выходам ключей переменного тока, соединенных параллельно-встречно по выходу.

На фиг.1 изображена .принципиальна  схема трехфазного преобразовател  переменного напр жени  в посто нное; на фиг. 2 - временна  диагpaMi-ia напр жени  питани  одной фазы, тока питани  одной фазы при полностью сглаженном выходном токе и напр жени5Г нагрузки, а также таблица включенного состо ни  управл емых вентилей.

Трехфазный преобразователь переменного напр жени  в посто нное (фиг.1) содержит полностью управл емый трехфазный вентильный мост с управл емыми вентил ми 1-6. Полностью управл емые ключи переменного тока с двухсторонней проводимостью в виде двух трехфазных управл емых

вентильных мостов, соединенных параллельно-встречно по выходу, образуют встречно-параллельные пары полностью управл емых вентилей 7-8, 9-10, 11-12, 13-14, 15-16, 17-18 и подключены к трем входным выводам 19-21 венти-льного моста.

Выходные выводы 22 и 23 подключены к нагрузке 24 и цепочке из двух последовательно соединенных диодов 25 и 26.

Обмотка 27 односердечникового делител  тока имеет обмотку с двум  крайними выводами 2В к 29 н с промежуточнмл выводом 30. Один крайний вывод 29 подключен к точке соединени  диодов 25 и 26, другой крайний вывод 28 и промежуточный вывод 30 через полностью управл емые ключи на вентил х 7-8,9-10, 11-12, 13-14, 15-16 и 17-18 подключены к выходным выводам 19-21. А, В, С - фазы пиI тающей сети.

Устройство работает следующим образом .

В каждый момент времени во включенном состо нии наход тс  три полностью управл емых вентил , подключенные к трем разным входным выводам 19-21 и к разным вентильнь и группам на вентил х 1-6, 7-12.и 13-18. При этом, когда в вентил х 13-18, пoдkлючeны к промежуточному , выводу 30, включен вентиль в положительном направлении фазных токов , то в вентил х 1-6 и 7-12 включены вентили, в отрицательном направлении фазных токов, и наоборот.Таким образом, выводы 28-30 делител  тока подключаютс  всегда к трем разным фазам, причем фаза с наибольшим током подключаетс  к промежуточному выводу 30 обмотки 27 делител  тока. В результате этого наибольший фазный ток распредел етс  на два меньших тока двух остальных фаз, обратно пропорциональных числам витков секций обмотки делител  тока. Если числа витков секций обмотки равны 0,732 и 0,268 от суммарного числа витков обмотки делител  тока, то S токах питани  гармоники ниже 11-Й (т.е. п та  и седьма  гармоники) исключаютс  полностью. Отклонение от этого оптимального отношени  чисел витков сопровождаетс  по влением п той и седьмой гармоник. Так, например, когда числа витков двух секций равны (т.е. оба равны 0,5 от схммарного числа витков), то пре образователь работает в 6-пульсном режиме, и амплитуды п той и седьмой гармоник составл ют соответственно 1/5 и 1/7 от амплитуды первой гармоники тока питани , когда же число витков меньшей секции измен етс  лишь в пределах 0,214-0,314 от суммарного числа витков обмотки делител  тока, то величины п той и седьмой гармоник не превышают 20% от их значений в 6-пульсном режиме. Соответственно такую же относительную в.еличинуне превышает шеста  гармоника в выпр мленном выходном напр жении. Таким образом, существенное улучшение формы входного и выходного токов преобразовател , по сравнению с 6-пульсНЫ7/1 , достигаетс  и при некотором от0 клонении отношени  числа витков секций обмотки делител  тока ot оптимального отношени  0,732:0,268.

Рассмотрим интервал работы, когда .ключены полностью управл емые вентили 2, 11 и14. В этом случае один

5 крайний вывод 28 обмотки делител  тока через вентиль 11 и входной вывод 21 соединен с фазой С питающей сети, промежуточный вывод 30 через вентиль 14 и входной вывод 19 - с фа0 зой А, а другой крайний вывод 29 через диод 26, нагрузку 24, вентиль 2 и .входной вывод 20 - с фазой В питающей сети. Пренебрега  падением :напр жени  на включенных вентил х,

5 в этоминтервале напр жение на обмотке .jo равно линейному напр жению питани  УСД , а напр жение нагрузки н 2Ъ 22 равно напр жениюi 20-29 V29 V30 V29

0

в-30 ВА

с учетом

IW.

-)cA

28-29

ЪО-29- 2Ъ-29 2в-Ъа (f.

26-30

получим

(5в22Э..и

7

В 12-пульсном режиме работы оптимальными  вл ютс  отношени  чисел витков

2в-2Э: «28-30 1: О , 732 1, 366 или (r Z8-3Q - 3,371, обеспечивающие полное устранение в токах питани  высших гармоник ниже 11-й и в выходном напр жении ниже 12-й. Этим отношени м чисел витков в рассматриваемом интервале соответствуют мгновенные напр жени  нагрузки

UH UBA + 366 UCA

или

55

UH UeA+ 2,73 UCAСоответственно , в зависимости от выбранного оптимального отношени  витков секци  обмотки делител  тока максимальное мгновенное напр жение нагрузки может равн тьс  1,22 или 3,34-кратному максимальному значению линейного напр жени  питани . Если допустить некоторое отклонетние отнс пени  чисел витков от оптимального , что не сопровождаетс  существенным увеличением высших гармоник, то можно получить и другие отношени  между максимальными значени ми напр жени  нагрузки и линейного напр жени  питани .

Изменение величины выпр мленного напр жени  от максимального до нул  осуществл етс  сдвигом фаз замыкани  заданных комбинаций включенных вентилей, а тем самым и фазы тока питани  ОТНОСИТЕЛЬНО фазы напр жени  питани . При этом .регулирование возможно как с отстающим , так и с опережанзщим током питани .

Дл  получени  12-пульсного режима , работы преобразовател  неов;ходимо , чтобы напр жение нагрузки формировалось из одинаковых отрезков синусоид, сдвинутых между собой на ЗО. Требуемые сдвинутые синусоидальные полуволны дл  фсч мйройани  12-пульсного вь пр 1«шенного напр жени  можно получить включением через каждые ЗЛ новых подход щих комбинаций вентилей. Очередность замыкани  вентилей 1-1 обеспечивающа  12-пульсный режим работы схемы, приведена в таблице иа фиг,2.

Временные диаграмлш фазного напр жени  питани  йд, тока питани  1д и напр жени  нагрузки U (фиг.2 соответствуют (Отношению чисел витков ft-id If 366 полность сглаженному выходному току 1д и Ьдвигу фазы Чд бО между напр жением и током питани . Сдеиг фаз во всех фазах одинаков, т.е. V г If ± Ц. if, при выбранном отношении чисел витков, ток i равен

высоте средней ступени тока if.

Когда же выбрано VC28.2P%в-3о , то ток if) равен высоте наименьшей ступени тока i. На фиг. 2 показана также временна  диаграмма мак симального напр жени  нагрузки UH макс .соответствующа  сдвигу фазы -1 О®. Регулированию выходного напр жени  от максимума до нул  соответствует изменение-фазы V в

пределах 0-90®. При полностью сглаженном токе нагрузки i форма тока питани  во всем диапазоне регулировани  остаетс  неизменной. Соответственно не измен етс  и спектральный

5 состав тока питани . При активной нагрузке форма выходного тока совпадает с формой выходного напр жени , а первичный тоК имеет характерную дл  12-пульсного режима работы фор0 МУ.

Положительным свойством преобра зовател   вл етс  повышение напр жени  нагрузки относительно напр жени  питани  в результате испсз ь5 зовани  делител  тока одновременно и в качестве согласующего повьшгиощего автотрансформатора. Это делает воэможньа регулирование выходного напр жени  не только ниже, а и выше

0 напр жени  питани . При полном устранении п той и седьмой гармоник в токе питани  и шестой гармоники в выходном напр жении, максимальное выходное напр жение можно выбрать

5 равньал 1,23-кратному или 3/34-кратному линейнс 1у напр жению. Допуска  по вление П той, шестой и седьмой гармоник с амплитудами не выше 20% от их значений в 6-пульсном режиме , максимальное выходное напр жение может быть выбрано равным (1,161 ,29)-кратному или (2,82-4,26)-кратнсмлу линейному напр жению.

Фиг

,

Oi/ередность jff/46// ffffi/ff Sef/ri/ e f АЛ иг.2

UH, MffKC.

Claims (1)

1. ; . ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий полностью управляемый трехфаэный вентильный мост, к выходным выводам которого подключена последовательная цепоч ка из двух диодов, причем катод одного из диодов подключен к катодной группе, анод другого диода к анодной группе, а точка их соедиI нения - к одному из трех выводов обмотки односердечникового делителя тока, два других вывода которой подключены к соответствующим ключам переменного тока, выполненным ' в виде трехфазных управляемых вентильных мостов, при этом входы переменного тока всех трех вентильных мостов подключены к входным выводам, отличающийся тем, что, . с целью улучшения энергетических показателей, точка соединения двух диодов подключена к одному крайне- му выводу обмотки делителя тока, ,а >другой крайний й промежуточный выводы этой обмотки подключены к соответствующим выходам ключей “Переменного тока, соединенных параллельно- в.стречно по выходу.