SU1157629A1 - Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напр жени в переменное (его варианты) - Google Patents

Abstract

I. Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напр жени  в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены последовательно с соответствующими фазами нагрузки, а перва  группа вторичных обмоток соединена в звезду и св зана с выводами переменного тока первого управл емого мостового вьтр мител , вьгаоды посто нного тока которого соединены с индуктивным элементом, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  массогабаритных показателей и формы выходного тока, в него введены второй управл е мый мостовой выпр митель , трехфазный трансформатор снабжен второй группой вторичных обмоток,а индуктивный элемент выполнен в внде автотрансформатора с промежуточными выводами, расположенными симметрично относительно крайних вьшодов, каждый крайний и промежуточный вьшоды иидуктивного элемента соединены с соответствующим введенньм управл ющим вентилем, при этом втора  группа вторичных обмоток трехфазного трансформатора соединена в треугольник, вершины которого подключены к выводам переменного тока второго управл емого мостового вьтр мител , кроме того, одноименные выводы посто нного тока первого и второго управл емых мостовых выпр мителей соединены между собой U подключены к общей точке свободных выводов управ (Л л емых вентилей, а каждый крайний с вьшод индуктивного элемента соединен с Другим выводом посто нного тока соответствующего управл емого мостового выпр мител . 2.Трехфазный регулируемый преобOl разователь переменного напр жени  в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первый управл емый о выпр мительный блок, выводы посто нND ного тока которого соединены с иио дуктивиым элементом, отличающийс  тем, что, с целью улучшеии  массогабаритных показат ей и формы выходного тока, в него введен второй управл емый выпр митель ный блок, при этом обмотки трехфазиого трансформатора выполиены со средними точкамн, закороченньми между собой, а начала и концы указанных обмоток подключены через управл емые вентили соответствующего управл емого выпр мительного блока к соот

Description

ветствующим крайним вьгеодам индуктивного элемента, обмотка которого имеет Г1 7/ 3 промежуточных вьшодов, расположенных симметрично относитель но его крайних вьшодов и подключенны через введенные управл емые вентили к общей точке обмоток трехфазного . трансформатора, а начала обмоток тре фазного трансформатора формируют выходные вьшоды. 3. Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напр жени  в переменное, содержащий трансформатор , первый управл емый вьтр мительный блок и подключенный к его выводам посто нного тока индуктивный элемент, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  массогабаритных показателей и формы вы ходного тока, в него введен второй управл емый выпр мительный блок, трансформатор выполнен в виде двух однофазных трансформаторов, имеюицос две последовательно-согласно подключенные обмотки, причем общие точки всех обмоток однофазных трансформаторов объединены, а количество витков одной обмотки одного однофазП ного трансформатора составл ет 3 от числа витков остальных обмоток, обмотка имеет промежуточный вывод от части обмотки, равной по количеству витков остальным обмоткам, начало и промежуточный вывод обмоток одного однофазного трансформатора через управл емые вентили первого управл емого вьтр мительного блока подключены к одному крайнему вьюоду индуктивного элемента, выполненного в виде обмотки автотрансформатора, наначало и конец обмоток другого однофазного трансформатора подключены через управл емые вентили второго управл емого выпр мительного блока к другому крайнему выводу индуктивного элемента, обмотка которого . имеет h 3 выводов,расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенных через введенные управл емые вентили к общей точке обмоток однофазных трансформаторов , а выходные выводы образованы пофазно.свободньм концом обмотки одного однофазного трансформатора и началом и концом обмоток другого основного трансформатора.

Изобретение относитс  к преобразо вательной технике иможет быть испол зовано, например, в качестве плавно регулируемого источника трехфазного напр жени  с близкой к синусоидальной формой напр жени  нагрузки и тока питани . Известны устройства дл  регулировани  трехфазного напр жени  и тока, который получены на основе известных схем выпр мителей путем применени  известного йриема закора чивани  выхода вьтр мител  иакоротко с одновременньм включением многофазной нагрузки переменного иапр  жени  последовательно в фазы питани указанных устройств U ,) Однако в этих устройствах в токе питани  и в напр жении нагрузки уст ран ютс  высшие гармоники только ) -и, где к - общее количество вентилей в вьтр мительиых мостах, при этом коэффициент гармоник тока питани  и напр жени  нагрузки сильно зависит от угла управлени . Также недостатком этих устройств  вл етс  относительно большоё количество вентилей, необходимое дл  Достижени  требуемой тока питани  и напр жени  нагрузки. Наиболее близким к предложенному  вл етс  регулируемый Трехфазный преобразователь переменного напр  сений в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первичИые обмотки которого включены последовательно с соответствующими фазами  агрузки, а перва  группа вторичных обмоток соединена в звезду и св зана с выводами переменного Тока первого управл емого мостового выпр мител -, вьгеоды посто нного тока которого соединены с индуктйВНьм элементом L2 J. Недостатком указанного преобразов тел   вл етс  увеличение массы и габ ритов преобразовател  при увеличении глубины регулировани . При диапазоне регулировани  О - 1 ,0и отноёительные расчетные мощности основного трансформатора - 1,0 и вольтодобавочного трансформатора - 0,5. Кроме того, при естественной коютутацни управл емых вентилей и выгф мительного моста во входном и выходном токах существуют высшие гармоники, начина  с 5-й. При использовании при нудительной коммутации вентилей управл емого выпр мительного моста и ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ модул ции МОЖ1Ю повысить COS Ч и частоту высших гармо ник, но коэффициент искажений К при этом увеличиваетс , так как K« KU cosf const с Цель изобретени  - улучшение массогабаритных показателей и формы выходного тока. Поставленна  цель достигаетс  тем что трехфазный регулируемый преобраз ватель переменного напр жени  в переменное , содержащий трехфазный трансформатор , первичные обмотки которого включены последовательно с соответствующими фазами нагрузки, а перва  группа вторичных обмоток соедине- 30 на в звезду и св зана с вьшодами переменного тока первого управл емого мостового выпр мител , вьшоды посто нного тока которого соединены с v;,. индуктивным элементом, введены второй 35

управл емый мостовой вьтр митель, трехфазный трансформатор снабжен второй группой вторичных обмоток, а индуктивный элемент вьтолнен в виде автотрансформатора с промажуточньми выводами, расположенными .симметрично относительно крайних вьшодов, каждый крайний и промежуточный вьшоды индуктивного элемента соединены с соответствующим введеннь№1 управл ющим вентилем, при этом втора  группа вторичных обмоток трехфазного трансформатора соединена в треугольник, вершины которого подключены к выводам переменнего тока второго управл емого мостового вьтр мител , кроме того, одноименные выводы посто нного тока первого и второго управл емых мостовых выпр мителей соединены между собой .и подключены к общей точке свободных вьгоодов управл емых вент.илей, а каж,дый крайний вьюод индуктивного эле- .

тельный блок, трансформатор вьтолнен в виде двух однофазных трансформаторов , именнцих две последовательносогласно подключенные обмотки, причем общие точки всех обмоток однофазных трансформаторов объединены, а количество витков одной обмотки одного однофазного трансформатора составл ет УЗ от числа витков остальных обмоток, указанна  обмотка имеет промежуточный вьгеод от части обмотки , равной по количеству витков остальным обмоткам,начало и проме суточный вьшод обмоток одного однофазного трансформатора через управл емые вентили первого управл емого вьэтр мительного блока подключены к одному крайнему вьшоду индуктивного элемента, выполненного в виде обмотки автотрансформатора, начало и конец обмоток другого однофазного трансформатора подключены через управл емые вентили второго упмента соединен с другим вьгоодом посто нного тока соответствующего управл емого мостового выпр мител . В трехфазный регулируемый преобразователь переменного напр жени  в : переменное , содержащий трехфазный трансформатор, первый управл емый выпр мительный блок, вьшоды посто н-. кого тока которого соединены с индуктивньЕИ; элементом, введен второй управл емый выпр мительный блок, при этом обмотки трехфазного трансФорматора выполнены со средними точками,закороченными между собой, а начала и концы обмоток подключены через управл емые вентили соответствующего управл емого в:,тр мительного блока к соответствующим крайним вьгоодам индуктивного элемента, обмотка которого имеет п 3 промежуточных вьшодов, расположенных симметрично относительно его крайних вьюодов и подключенных через введенные управл емые вентили к общей точке обмоток трехфазного трансформатора , а начала обмоток трехфазного трансформатора формируют выходные ыводы. В трехфазный регулируемый преобразователь переменного напр жени  в переменное, содержащий трансформатор, первый управл емый вьтр мительный блок и подключенный к его выводам посто нного тока индуктивный элемент. введен второй управл емый вьшр миравл емого вьтр мительного блока к другому крайнему выводу индуктивною элемента, обмотка которого имеет вьшодов, расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенньк через введенные управ л емые вентили к общей точке обмоток однофазных трансформатрров, а выходные выводы образованы пофазно свободным концом обмотки одного однофазного трансформатора и началом и концом обмоток другого основного трансформатора. На фиг.1 показана схема,соответствующа  первому варианту предлагаемого 36-пульсного устройства, выполненного на основе двух б- пульсных вентильных блоков; на фиг. 2 - схема 18-пульсного устройства, второй вариант , выполненного на основе двух З-пуЛьсных вентильных блоков; на фиг.З - схема 12-пульсного устройства третий вариант , выполненного на основе двух 2-пульсных вентильных блоков,. Устройство ПО первому варианту фиг.1 содержит трехфазный трансформатор I, имеющий две группы вто ричных обмоток 2 и 3, при этом пер ippynna вторичных обмоток 2 соедине звезду, а втора  группа вторичных обмоток 3 соединена в треугольник. Обе группы вторичных обмоток 2 и 3 подключены к вьшодам переменного тока управл емых вьтр мительных мо тов 4 и 5, первые одноименные вьюо да посто нного тока которых закоро чены, а вторые одноименные выводы посто нного тока соединены через индуктивный элемент в виде автотрансформатора 6, обмотка которого имеет м 7/3 выводов, расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенных Через упр л емые вентили 7-10 к общей точке выпр мительных мостов 4 и 5. Трехфазна  нагрузка 12 подключена посл довательно с первичными обмотками основного трансформатора. Устройство по второму варианту (фиг,2) отличаетс  тем, что фазные обмотки Трехфазного основного тран форматора 1 выполнены с центральным отводом и закорочены между совой , а свободные выводы групп обмо ток 2 н 3 подключены через трехфазнью управл емые выпр мители 4 и 5 к крайним вьшодам автотрансфор матора 6. Первые концы нагрузки подключены к одним концам одной группы обмоток трансформатора, а другие концы - к питающей сети. Устройство по третьему варианту (фиг.З) отличаетс  тем, что трехфазный трансформатор 1 собран на основе двух двухобмоточных трансформаторов , обмотки которых формируют соответственно первую и вторую группы обмоток (2 и 3), общие точки которых закорочены (И). Начало и ко нец обмоток 2 первого трансформатора черезуправл емые вентили J3 и 14 управл емого выпр мител  4 подключены к одному крайнемувьшоду однофазного трансформатора, а промежуточный вывод и крайний вьшод обмоток 3 второго трансформатора через управл емые вентили I5 и 16 управл емого выпр мител  5 подключены к другому крайнему вьшоду автотрансформатора 6. Выводами дл  подключени  трёхфазной нагрузки  вл ютс  начало и конец обмоток первого основного трансформатора, имеющего а;: общее количество витков в /3 раз больше, чем остальные обмотки. Все три варианта устройства дл  регулировани  трехфазного напр жени  содержат две выпр мительные группы, состо щие из соответствующей группы обмоток основного трансформатора и управл емого вентильного выпр мител . При этом первые выводы посто нного тока выпр мительных групп соединены между собой Непосредственно, а вторые вьшоды посто нного тока - через обмотку индуктивного элемента. При использовании многофазных мостовых вен-ттильиых выпр мительных блоков выс-оды посто нного тока выпр мительных групп совпадают с вьгаодами посто нного тока вентильных блоков (двенадцатифазка  вьшр мительна  схема на фиг.И. При использовании многофазных выпр  в тeлeй со средней точкой обмоток трансформатора (игестифазна  выпр мительна  схема с нулевым вьшодом на фиг.2 и четырехфазна  вьтр мительиа  схема на фиг.З ) одним вьтодами посто нного тока вьптр мительнык групп  вл ютс  общие точки обмоток основного трансформатора, а другими вьшодами посто нного тока вьир мительньк групп групп - общие точки управл емьо: вентилей соответствующей группы.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что вентили 7-10 посто нно, заперты. Тогда на выходе выпр мительных групп образуетс  система напр жений U;. где i I,2,...2pi,a m- пульсность одной выпр мительной группы, векторы напр жений которой имеют одинаковую длину и фазовый сдвиг Т/т. Так как прикладьшаемое к автотрансформатору 6 напр жение определ етс  разностью соседних векторов напр жений Uj, то конец векторов напр жений . .U: на промежуточных выводах обмотки автотрансформатора 6 находи ,с  на пр мой, соедин ющей концы соседних векторов и. Следовательно, при п 7 2 векторы U: имеют разную При поочередном отпирании вентилей 7-10 вьпр мительной группы закорачиваютс  через соответствующий вентиль и соответствующие секции обмотки автотрансформатора 6. При этом из услови  равенства нулю ампер витков обмотки трансформатора т.е. без учета его тока намагничивани  следует, что выпр мленной ток через указанный вентиль 7-10 распредел етс  между выпр мительными группа№1 обратно пропорционально отношению витков секций трансформатора 6, вход щих в контуры замыкани  соответствую щих вьшр мительных групп. Так как каждое изменение состо ний ключей сопровождаетс  изменением отношени  фазньж токов устройства. Управление вентил ми выпр мительных групп производитс  в течение периода питаюдлину . но отводы вьтолнены так, что фазовый сдвиг между любыми соседними и одинаковый. В первом варианте cxebibi, где крайние выво;ц 1 обмотки автотрансформатора 6 не св заны через вентили с общей точкой I1, угол между соседними векторами Ч f а

I. .- . ,во втором варианте схемы, где крайние выводы обмотки св заны через вентили с общей точцсой 11 выпр мительДп  получени 

ных групп, /

m () указанных фазовых сдвигов отводы

выполнены от X. части витков, отcчитывae в IX от крайних выводов обмотки трансформатора 6 приведены в

О обозначает

таблице , где X

совпадение двутс дополнительных выводов с крайними выводами и X. .0.5 - центрального вывода. щего напр жени  по алгоритму, харак . терному соответствующему 2 -пульсному вьтр митуото. Алгоритм отпирани  вентилей 7-10 (фиг.Н в течение каждого состо ни  выпр мительных групп - 7,8,9,10 или 10,9,8,7, Регулирование величин тока и напр жени  нагрузки достигаетс , как и в известных схемах фазового регулировани , изменением сдвига фазы отпирани  управл е№ах вентилей относительно питающего напр жени . Лоложительн1Л4И свойствами предлагаемого устройства дл  регулировани  трехфазного напр жени  по сравнению с известным  вл ютс  улучшение тока нагрузки и массогабаритных показателей устройства. В известном устройстве при естественной комму/ TaiWH вентилей можно получить с 9 помощью 6 вентилей 6-пульсную,схему и устранить в кривой напр жени  нагрузки высшие гармоники ниже 5-й, а в предлагаемом устройстве получаетс  с 2tfl+n вентил ми 2тт1 -пульсна  схема, и в кривой напр жени  нагрузки устран ютс  высшие гармони ниже (2тп-1 -й, В предлагаемом устройстве с2х2+4 8 вентил ми получаетс  2x2x4 6-пульсна  ис 2x3+ 8 «14 вентил ми 2x3x8 48-пульсна  схема, при этом в напр жении нагрузки устран ютс  высшие гармоники ниже 5-й и 47-й соответственно. Дл  получени  12-пульсной и 24-пульсной схемы 10 29 в предлагаемом устройстве требуетс  соответственно 7 и 10 вентилей. При этом в известном устройстве при естественной коммутации повысить пульсность схемы невозможно. По массогабаритнь м показател м выгоднее второй вариант предлагаемого устройства. Но третий вариант схемы устройства обеспечивает требуемую форму тока нагрузки и потребл емого из сети тока минимальным количеством управл емых вентилей. Первый варинт позвол ет соединить трехфазную нагрузку в звезду и согласовать параметры управл емых вентилей с параметрами питающей сети.

Claims (3)

1. ТРЕХФАЗНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ (ВАРИАНТЫ ).

   (57) I. Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения и переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого включены последовательно с соответствующими фазами нагрузки, а первая группа вторичных обмоток соединена в звезду и связана с выводами переменного тока первого управляемого мостового выпрямителя, выводы постоянного тока которого соединены с индуктивным элементом, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и формы выходного тока, в него введены второй управляемый мостовой выпрямитель, трехфазный трансформатор снабжен второй группой вторичных обмоток,а индуктивный элемент выполнен в виде автотрансформатора с п^/З промежуточными выводами, расположенными симметрично относительно крайних выводов, каждый' крайний и промежуточный выводы индуктивного элемента соединены с соответствующим введенным управляющим вентилем, при этом вторая группа вторичных обмоток трехфазного трансформатора соединена в треугольник, вершины которого подключены к выводам переменного тока второго управляемого мостового выпрямителя, кроме того, одноименные выводы постоянного тока первого и второго управляемых мостовых выпрямителей соединены между собой и подключены к общей точке свободных выводов управляемых вентилей, а каждый крайний вывод индуктивного элемента соединен с другим выводом постоянного тока соответствующего управляемого мостового выпрямителя.
2. 2.Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первый управляемый выпрямительный блок, выводы постоянного тока которого соединены с индуктивным элементом, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и формы выходного тока, в него введен второй управляемый выпрямительный блок, при этом обмотки трехфазного трансформатора выполнены со средними точками, закороченными между собой, а начала и концы указанных обмоток подключены через управляемые вентили соответствующего управляемого выпрямительного блока к соотSU... 1157629 ветствующим крайним выводам индуктивного элемента, обмотка которого имеет п 7, 3 промежуточных выводов, расположенных симметрично относительно его крайних выводов и подключенных через введенные управляемые вентили к общей точке обмоток трехфазного . трансформатора, а начала обмоток трехфазного трансформатора формируют выходные выводы.
3. 3. Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трансформатор, первый управляемый выпрямительный блок и подключенный к его выводам постоянного тока индуктивный элемент, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и формы выходного тока, в него введен второй управляемый выпрямительный блок, трансформатор выполнен в виде двух однофазных трансформаторов, имеющих две последовательно-согласно подключенные обмотки, причем общие точки всех обмоток однофазных трансформаторов объединены, а количество витков одной обмотки одного однофаз- ного трансформатора составляет 73 от числа витков остальных обмоток, обмотка имеет промежуточный вывод от части обмотки, равной по количеству витков остальным обмоткам, начало и промежуточный вывод обмоток одного однофазного трансформатора через управляемые вентили первого управляемого выпрямительного блока подключены к одному крайнему выводу индуктивного элемента, выполненного в виде обмотки автотрансформатора, на начало и конец обмоток другого однофазного трансформатора подключены через управляемые вентили второго управляемого выпрямительного блока к другому крайнему выводу индуктивного элемента, обмотка которого .. имеет гъ 3 выводов,расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенных через введенные управляемые вентили к общей точке обмоток однофазных трансформаторов, а выходные выводы образованы пофазно.свободным концом обмотки одного однофазного трансформатора и началом и концом обмоток другого основного трансформатора.