SU736298A1 - Преобразователь переменного напр жени в посто нное - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может преимущественно использоватьс  в устройствах дл  преобразовани  переменного напр жени  в посто нное дл  питани  нагрузки выпр мленным током. Известно устройство дл  питани  нагрузки, содержащее трехфазный источник переменного- тока, подключенный через токоограничивающие зар дные элементы, например реактивные, к мостовому двухполупериодному выпр мителю , выполненному на шести вентил х по схеме Ларионова и подключенному своими выходными клемма ми через фильтр, например дроссель к нагрузке II. К недостаткам этого устройства следует отнести завышенные потери электрической энергии, рассеиваемой на омическом сопротивлении шести полупроводниковых элементов, что снижает КПД устройства, его удельные энергетические показатели при довольно узком диапазоне изменени  напр жени  на нагрузке, максимальн значение которого равно всего лишь амплитудному значению линейного ка пр жени  трехфазного источника. Известно также устройство, содержащее трехфазный источник переменного тока, подключенный к двухполупериодному мостовому выпр мителю трехфазного питани , нагрузку и многообмоточный дроссель. Дл  улучшени  коммутации вентилей обмотки многообмоточного дроссел  включены в каждой фазе выпр мител  по две последовательно-согласно между вентил ми анодной и катодной групп, при этом фазы источника присоединены к общим точкам этих обмоток t2J, Недостатком этого устройства  вл етс  то, что в любой момент времени в цепи питани  нагрузки включены два последовательно соединенных вентил , что увеличивает рассеивание (потери) электрической энергии на их омических сопротивлени х. Кроме того, они имеют сравнительно небольшой диапазон изменени  напр жени  на нагрузке, :не превышающий амплитуду линейного напр жени  источника . Наиболее близким кпредлага мпму устройству  вл етс  преобразователь переменного напр жени  в посто нное , содержащий трехфазный, силовой трансформатор, первична  обмотка которого, подключена к источнику переменного тока, трехфазный мостовой выпр митель, выполненный на трех тиристорах и трехфазном линейном дросселе, три обмотки которого соединены в звезду, причем соединенные между собой като;.ты. тиристоров образуют положительный, а нейтраль звезды - отрицательный выходные выводы, анод тиристора каждо фазы соединен с соответствующим выводом обмотки дроссел  и их обща  точка св зана с соответствующей фазной вторичной обмоткой силового трансформатора, и блок контрол  напр жени  и управлени  тиристорами 3 .

Потери в вентил х (тиристорах) такого преобразовател  по сравнению с описанными вьиие преобразовател -ми сокращены, однако уменьшено выпр мленное напр жение, максимальное эначение которого достигает всего Лишь половины амплитуды линейного напр жени , что существенно ограничивает область применени  таких устройств в системах электроснабжени , содержащих в качестве источника Электрической энергии переменного тока низковольтные источники, Напр жение на выходе двухполупериоджзго мостового выпр мител  можно увеличить , если полуобмотки линейного дроссел  включить по автотрансформаторной схеме на повьпиение напр л ени . В этом случае коэффициент трансформации К„,р не должен превышать величину, равную двум, поскольку при увеличении К выше двух начинает резко уменьшатьс  использование меди полуобмоток, а также стали линейного дроссел , а следовательно , увеличиваетс  масса и габариты дроссел , что приводит к ухудшению коэффициента использовани  мощности источника и удельных энергетических показателей устройства в целом .

Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  выходного напр жени  и улучшение удельных эьшргетических показателей.

Это достигаетс  тем, что указанна  обща  точка св зана с соответствующей фазной вторичной обмоткой силового трансформатора через емкостное токоограничивающее сопротивление , например-конденсатор, причем величина этого сопротивлени  на частоте источника переменного тока равна по абсолютной величине индуктивному сопротивлению обмотки дроссел , включенной в данную .фазу..

Такое схемное решение позвол ет в рабочем диапазоне преобразовател  увеличить напр жение на обмотках трехфазного линейного дроссел  до величины в 10-20 и более раз превышающей амплитудное значение линейного напр жени  трехфазного источника переменного тока, что обеспечивает хорошую работоспособность преобразовател  при питании нагрузки , номинальное напр жение на которой превышает амплитудное в 5-10 и более раз. Кроме того, такое схемное решение позвол ет при заданном посто нном номинальном напр жении на нагрузкеиспользовать трехфазный источник переменного тока с более низким номинальным напр жением, а, следовательно, использовать трехфазный источник с меньшей установленной (габаритной) мощностью, т.е. за счет этого уменьшить массу и габариты преобразовател  в целом и улучшить его удельные энергетические показатели.

На фкг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого преобразовател ; на фиг.2 - один из вариантов преобразовател ; на фиг. 3 - схема однофазного варианта устройства.

Устройство содержит трехфазный источник 1 перемекного тока (трансформатор ) , трехфазный двухполупериодный мостовой выпp  итeль, выполненный на трех тиристорах 2, 3 и 4, трех конденсаторах 5, 6 и 7 и трехфазном линейном дросселе 3, три обмотки 9, 10 и 11 которого соединены между собой в трехлучевую звезду, нагрузку 12 и блок 13 конт,рол  напр жени  и управлени  тиристораг .да. Катоды тиристоров 2, 3 и 4 соединены между собой и образуют положительный 14, а нейтраль звездда - отрицательный 15 выходные выводы . Точки соединени  крайних выводо обмоток 9, 10 и 11 и анодов тиристоров 2, 3 и 4 подключены через конденсаторы 5, 6 и 7 к соответствующим трем входным клеммам 16, 17 и 18 выпр мител .

Один из вариантов предложенного преобразовател  отличаетс  тем, что кажда  обмотка трехфазного линейного дроссел  снабмсена отводом от части ее витков, причем отводы через конденсаторы подключены к входным выводам выпр мител . Это позвол ет использовать обмотки линейного дроссел  не только в качестве токоограничивающих индуктивных сопротивлений, но и передавать энергию от источника переменного тока в нагрузку одновременно электрическим и электромагнитным способами , что снижает вес и габариты дроссел , а, следовательно, и всего преобразовател  в целом.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что система управлени  тиристорами 2, 3 и 4 обеспечивает их посто нное открытие, и последние работают как обычные неуправл емые вентили-диоды. Пусть мгновенное значение напр жени , например первой фазы, И положительного и по величине больше мгновенных значений напр жений двух других фаз, соответственно и Цй, в течение промежутка времени от t О до1-М5 , соответствующего углу, равному 120 эл. град, то есть 120 эл. град. Это означает, что к аноду тиристора 2, присоединенного к первой фазе через конденсатор 5, приложен самый большой положительный потенциал, поэтому в течение этого промежутка времени тиристор 2 открыт и через него осуществл етс  питание нагрузки 12.Ток в нагрузку течет по цепи: клемма 16 конденсатор 5, тиристор 2, нагрузка 12, параллельные ветви из обмоток 10, 11, конденсаторов 6 и 7, и вторичных обмоток второй и третьей фаз трансформатора 1. В течение следующего промежутка времени ДО , соответствующего также 120 эл.град, мгновенное значение напр жени  второй фазы U, положително и по величине больше мгновенных значений фазных напр жений У вК аноду тиристора 3 в этом случае приложен самый большой положительный потенциал. Тиристор 3 откроетс  и ток в нагрузку 12 течет по цепи: клемма 17, конденсатор б, тиристор 3, нагрузка 12, параллельные ветви из обмоток 9, 11 конденсаторов 5 и 7, и вторичных обмоток первой и третьей фаз трансформатора 1. В течение промежутка времени t t , соответствующего 120 эл.град. мгновенное значение напр жени  третьей фазы и g положительно и по величине больше мгновенных значений фазных напр жений и U;. К аноду тиристора 4 приложен наибо 1ьший положительный потенциал. Тиристор 4 откроетс  и ток в нагрузку 12 течет по цепи: клемма 18, конденсатор 7, тиристор 4, нагрузка 12, параллельные ветви из обмоток 9,10, конденсаторов 5, 6 и вторичных обмоток первой и второй фаз трансфорMatopa 1. Далее процессы в системе периодически повтор ютс . Конденсаторы 5, 6 и 7 и линейный дроссель 8 совместно с источником 1 при отключенной нагрузке образуют последовательные р , L , С контура, омические сопротивлени  которых определ ютс  суммарным значением, складывающимис  из внутреннего сопротивлени  фазных обмоток источника.1, из омических сопротивлений конденсаторов 5, б и 7 и омических сопротивлений обмоток 9, 10 и 11 трехфазного линейного дроссел  8. При равенстве между собой сопротивлений

реактивных элементов этих контуров на частоте источника имеет место последовательный резонанс напр жений , при котором мгновенные значени  напр жений на конденсаторах Uc и на им соответствующих обмотках дроссел  l,L. равны по величине и противоположны по фазе, при этом максимальное значение напр жени  на каждом из указанных элементов Bi/2Q раз превышает амплитудное значение напр жени  Е источника переменного тока, то есть

--U. -iq-E.

и

m

cm Lm

где Q - добротность контура, опре5 дел ема  как от,ношение волнового сопротивлени  р- fb к активному сопротивлению р этого контура. Доб ротность контура Q по величи-не следует выбирать в диапазоне от 5 до

0 50 в зависимости от требуемого значени  напр жени  на нагрузке. Ти- .А ристоры 2, 3 и 4 позвол ют регулировать величину выпр мленного напр жени  изменением угла их открыти ,

5 осуществл емым подачей импульсов на управл ющие электроды тиристоров с блока контрол  напр жени  и управлени  тиристорами.

Таким образом, предложенный преобразователь переменного -напр же0 ни  в посто нное повышенной величины позвол ет Б 5-10 и более раз увеличить регулировани  выпр мленного напр жени  в сторону увеличени  его максимального значени , а

5 также уменьшить массу и габариты трехфазного источника (например генератора ) переменного тока, что в целом существенно улучшает удельные энергетические показатели пре0 образовател , играющие определ ющую роль при разработке преобразовате- лей, использующихс  в автономных системах электроснабжени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь переменного напр жени  в посто нное, содержащий трехфазный силовой трансформатор, первична  обмотка которого подключена к источнику переменного тока , трехфазный мостовой выпр митель, выполненный на трех тиристорах и трехфазном линейном дросселе, три обмотки которого соединены в звезду, причем соединенные между собой катоды тиристоров образуют положительный , а нейтраль звезды - отрицательный выходные выводы, .анод тиристора каждой фазы соединен с соответствующим выводом обмотки дроссел  и их обща  точка св зана с соответствующей фазной, вторичной обмоткой силового трансформатора,и блок контрол  напр жени  и управлени  тирис