SU729782A1 - Преобразователь многофазного переменного напр жени в регулируемое посто нное - Google Patents

Description

му не может быть дос- игнут широкий диапазон регулировани , а габариты трансформатора должны быть завышены Применение последовательной емкостной коммутации определ ет подключение первичной обмотки трансформатра к сети с одной стороны через конденсаторы , габариты которых и вес существенно возрастают с увеличение мощности. При уменьшении частоты в процессе регулировани  уменьшаетс  использование коммутирующих конденсаторов в св зи с чем их емкость надо выбирать по минимальному значению пoвышeнi oй частоты, т. е. максимальной .

Наиболее бли.зким по технической сущности к предложенному  вл етс  устройство, представл ющее собой одно из схемных решений мостовых трехфазных управл емых выпр мителей с фазоступенчатым регулированием на первичной стороне трансформатора. С помощью,принудительной коммутаций к сети поочередно подключают две соласно включенные первичные обмотки трансформатора повышенной частоты с разным ЧИСЛОМ витков. Благолар  изменению продолжительности подключени  к сети той или иной обмотки удаетс  осуществл ть широтноимпульсное регулирование напр жени  на. вторичной стороне трехфазного трансформатора и, соответственно, посто нного напр жени  на нагрузке. Устройство предназначено дл  регулировани  посто нного напр жени  в небольших пределах и используетс  в качестве стабилизированных источников питани . Звено повышенной частоты в нем  вно не выражено. Наложение высокочастотной составл ющей на составл ющую основной низкой частоты обеспечивает подрегулирование переменного напр жени  низкой частоты в сравнительно небольши пределах. Дл  получени  широкогодиапазона регулировани  в регул тор переменного напр жени  примен етс  сочетание фазоступенчатого регулировани  и переключени  с помощью тиристорных ключей нескольких секций первичных обмоток трансформатора дл  грубого регулировани  изменени  коэффициента трансформации 3. При фазо-ступенчатом регулировании основна  гармоническа  составл юща  магнитного потока, который перемагничивает сердечник трансформатора, измен етс  с низкой частотой питающей сети, поэтому трансформатор рассчитывают на частоту сети, что и определ ет его большой вес и габариты. Кроме того, это устройство не позвол ет регулировать напр жение от нул  до максимума , при этом необходимо непомерно увеличивать число витков одной из первичных обмоток , что невозможно осуществл ть.

сохран   разумные габариты силового трансформатора достаточной мощности .

Целью изобретени   вл етс  уменьшние массы и габаритов силового трехфазного трансформатора.

Это достигаетс  тем, что в предложенном преобразователе многофазного напр жени  в регулируемое посто нное , содержащем многофазный трансформатор , первична  многофазна  обмотка которого выполнена со средними точками, образующими входные выводы преобразовател , и одноименными концами подключена к входам двух диодных мостов, нагруженных на основные тиристоры , одноименные силовые электроды которых св заны между собой через коммутирующие конденсаторы и коммутирующий дроссель, одноименные силовые электроды основных тиристоров соединены между собой через пары последовательно включенных коммутирующих конденсаторов, точка соединени  первой пары коммутирующих конденсаторов, подключенных к анодам основных тиристоров, св зана с точкой объединени  катодов вентилей короткозамыкающего моста, точка объединени  .анодов вентилей которого подключена к точке соединени  другой пары коммутирующих конденсаторов через коммутирующий дроссель

В качестве короткозамыкающего моста может быть использован основной выпр мительный мост, выходные выводы которого Эсоиунтированы дополнительно введенньлм тиристором.

В качестве короткозамыкающего моста может быть использован также дополнительно введенный вентильный мост, Входные выводы которого подключены к входным выводам преобразовател , а к его выходным выводам подключена цепочка из последовательно соединенных дополнительных тиристоров ,- точка соединени  которых подключена к точке соединени  первой пары коммутирующих конденсаторов.

На фиг. 1 и 2 показаны модификации предложенного преобразовател  в трехфазном исполнении; на фиг. 3 - . временные диаграммы, по сн ющие их работу.

Преобразователь (фиг. 1) содержит силовой трехфазный трансформатор, первичные обмотки 1 каждой фазы которого состо т из двух секций. Средние выводы первичных обмоток подключены к соответствующим фазам питащей сети. Вторичные обмотки 2, соединенные в звезду, через основной мостовой трехфазный выпр митель 3 и фильтр питают нагрузку. Начала перви ,ных обмйток через трехфазный мостовой выпр митель 4 закорачиваютс  основным тиристором 5, а концы через вьтр митель б - вторым основным тиристором 7. Анодна  группа диодов выпр мител  4 и катод тиристора 5 соединены с анодом группой диодов выпр мител  6 и катодом тиристора 7 - двум  последовательно включенны ми коммутирующими конденсаторами 8 и 9. Катодные группы этих выпр мите лей и аноды основных тиристорой сое динены последовательно включенными коммутирующими конденсаторами 10, 11.Точка соединений конденсаторов 10 и 11 подключена к катоду дополнительного тиристора 12 и к аноду второго дополнительного тиристора 1 Точка соединени  конденсаторов 8 и 9 подключена через коммутирующий дроссель 14 к катоду дополнительно тиристора 13 и анодной группе диодо дополнительного трехфазного мостово го выпр мител  15. Катодна  группа диодов выпр мител  15 подключена к аноду дополнительного тиристора 12.Управл ющие импульсы, поступающие на управл ющие электроды тиристоров , вырабатываютс  схемой управлени  16. Преобразователь работает следующим образом. Система управлени  вырабатывает управл ющие импульсы, открывающие основные тиристоры 5 и 7 поочередно но одновременно с дополнительным тиристором 12, в момент сравнени  управл ющего напр жени  с напр жени восход щего фронта пилообразного опорного сигнала, имеквдего двухстороннюю модул цию-(фиг. За, 6). Пилообразное напр жение синхронизировано напр жением сети и имеет частоту f сети 6 (где и - 1,2,3... Управл ющие импульс :л, вырабатываемые системой управлени  и поступающие на управл ющий электрод дополнительного тиристора 13, открывают его в момент сравнени  управл ющего напр жени  и спадающего фронта опорного напр жени . Основной тиристор 5, включа сь, закорачивает через выпр митель 1 начала пер вичннх обмоток трансформатора. При этом к левым полуобмоткам подключае напр жение сети (фиг. 3 в) и на вых вьтр мител  по вл еас  выпр мленное напр жение (фиг. 3 г). Одновременно с этим от дополнительного выпр мител  15 через дополнительный тиристор 12, основной тиристор 5 и коммутирующий дроссель 14 зар жаютс  конденсаторы 10 и 8 с пол рностью, показанной на фиг. 1 без скобок. Пр этом от выпр мител  б через конденсаторы 10, 8 и тиристор. 5 .частич зар жаютс  конденсаторы11, Э с пол рностью , показанной на фиг. 1 без скобок. По окончании зар да конден саторов 10 и 8 ток зар да через дополнительный тиристор 12 прекращает и он выключаетс . Левые половины первичных обмоток трансформатора 1 подключены к сети до момента вкпючени  дополнительного тиристора 13. При этом конденсаторы 10 и 8 перезар жаютс  по цепи: 10, 13, 14, 8, 5, 10, включа  тиристор 5. Одновременно конденсаторы 11 и 9 дозар жаютс  с пол рностью, показанной без скобок. Нова  пол рность напр жени  конденсатора 10 и 8 показана на фиг. 1 в скобах. Тиристор 5, выключа сь , разлйлкает начала пе1рвичных обмоток трансформатора 1, процесс преобразовани  прекращаетс . Напр жение на выходе выпр мител  3 падает до нул . Следующий этап преобразовани  начинаетс  в момент открывани  тиристоров 7 к 12, когда через выпр митель 6 в звезду собираютс  концы первичных обмоток трансформатора 1 и напр жение сети подводитс  к правым их половинам; Одновременно по цепи 15, 12, 11, 7, 9, 14, 15 перезар жаютс  конденсаторы 11 и 9 с пол рностью, показанной на фиг. 1 в скобах Этот этап преобразовани  заканчиваетс  также включением дополнительного тиристора 13, перезар жа сь через который конденсаторы 11 и 9 выключают тиристор 7. Затем срабатывают тиристоры 5, 12, далее процесс повтор етс . Измен   величину напр жени  управлени  Uy, можно измен ть врем  включени  основных (Тд, Т) и дополнительного Т тиристоров (фиг. За). При этом скважность измен етс  от О до 1. Следовательно, среднее напр жение на выходе выпр мител  также измен етс  в зависимости от скважности, т. е. осуществл етс  широтно-импульсное регулирование. Таким образом, с помощью ключевых элементов трансформатор осуществл ет преобразование напр жени  питающей сети в напр жение повьаиенной частоты с синусоидальной огибающей, а выпр митель 3 и фильтр преобразуют переменное напр жение повышенной частоты в посто нное напр жение. Так как трансформатор рассчитан на работу на повышенной частоте, его массогабаритные показатели существенно улучшаютс  по сравнению с трансформаторами , рассчитанными на Низкую частоту, силовой фильтр также рассчитывают на повышенную частоту. Все это существенно снижает массу -и габариты устройства. В качестве дополнительного вентильного моста может быть использован основной выпр митель 3(фиг. 2). Дополнительный тиристор 13 подключен на выходе выпр мител  3 анодам к его положительному ажиму а катодом - к отрицательному. Точка соединени  анодной группы коммутирующих конденсаторов 10, 11 соединена с анодом дополнительного тиристора, а Точка соединени  катодной группы (через дроссель 14) - с катодом этого тиристора. Такой преобразователь работает аналогично описанному.

Благодар  повышенной частоте пульсации выходного напр жени  также сущственно уменьшаютс  вес и габариты силового фильтра. Энерги  из сети потребл етс  также на повьменной частоте, благодар  чему могут быть существенно уменьшены сетевые фильтры при искажении напр жени  питгиощей сети не выше допустимых требований . Так как потребление энергии происходит равномерно в течение полупериода напр жени  сети, энергетические показатели  вл ютс  повышенными . Поэтому предложенный преобразователь отличаетс  существенно уменьшенными весогабаритными параметрами при высоком качестве ВЕЛХОДНОГО тока , незначительным вли нием на питающую сеть, высокими энергетическими показател ми.

Сочетание этих положительных качеств позвол ет успешно использовать такие преобразователи в случа х, когда необходимы малые габариты и вес при работе от сети ограниченной мощности .

Claims (3)

1. Преобразователь многофазного переменного напр жени  в регулируемое посто нное, содержащий многофазный трансформатор, первична  многофазна  обмотка которого выполнена со средними точками, образующими входные выводы преобразовател , и одноименными концами подключена к входам двух диодных мостов, нагруженных на основные тиристоры, одноименные силовые электроды которых св заны между собой через коммутирующие конденсаторы и коммутирующий дроссель/а вторична  многофазна  обмотка подключена к входу основного выпр мительного моста, отличающийс  тем , что, с целью уменьшени  массы и габаритов, одноименны силовые электроды основных тиристор соединены между собой через пары последовательно включенных коммутирующих конденсаторов, точка соединени  первой пары когу1мутирующнх конденсаторов , подключенных к анодам основных тиристоров, св зана с точкой объединени  катодов вентилей короткозамыкающего моста, точка объединени  анодов вентилей которого подключена к точке соединени  другой пары коммутирующих конденсаторов через коммутируктщий дроссел

2.Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве кopoткoзa iЬ кaюlдeгo моста использован основной выпр мительный мост, выходные выводы которого зашутированы дополнительно введенным тиристором .

3.Преобразователь по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве короткозамыкающего моста использован дополнительно введенный вентильный мост, входные выводы которого подключены - входным выводам преобразовател ; а к его выходным выводам подключена цепочка из последовательно соединенных дополнительных тиристоров, точка соединени  которых Подключена к точке содинени  первой пары коммутирующих конденсаторов ,

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

J. с Авторское свидетельство СССР fj 519832, кл. Н 02 М 7/155, 1976.

2.Патент Clim № 3582756, кл. Н 02 5/l6f 1970,,

3,Сб. Современные задачи пре образовательной техники , ч, 6, К., ИЭД АН УССР, 1975, с 59.