SU860239A1 - Преобразователь переменного тока в посто нный - Google Patents

Description

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и преднаэ начено для преобразования переменного тока в постоянный.

Известны выпрямители трехфазного тока с несимметричным управлением, состоящие из нескольких секций, которые соединяются между собой последовательно, параллельно или последовательно-параллельно [1] .

Однако при параллельном и последовательно-параллельном соединении секций применяются уравнительные реакторы, которые усложняют схему выпрямителя .

Известен выпрямитель трехфазного тока, содержащий два трехобмоточных трансформатора и два уравнительных реактора. Первичные обмотки обоих трансформаторов соединены треугольником, а их вторичные обмотки - по схеме двойной звезды и образуют вместе с подключенными к ним вентилями четыре выпрямительные секции, две из которых, принадлежащие одному из трансформаторов, собраны по трехфаэной нулевой схеме с объединенными катодами, а две секции, принадлежащие другому трансформатору, собраны До трехфазной нулевой схеме с объеди10 ненными анодами, причем секции, принадлежащие обоим трансформаторам,выполнены на управляемых вентилях. Нулевые выводы однотипных секций соединены между собой через уравнительные реакторы, средние точки которых имеют между собой непосредственную связь. Нагрузка подключена между объединенными катодами вентилей в секциях катодного типа и объединенными анодами вентилей в секциях анодного типа [2].

Недостатки такого выпрямителя заключаются в сложности схе№1 (два уравнительных реактора) и больших габаритах.

Цель изобретения - упрощение и улучшение массо-габаритных показателей.

•Указанная цель достигается тем, что в преобразователе переменного тока в постоянный, содержащем уравнительный реактор, два трехобмоточных трансформатора, -каждый из которых имеет две вторичные обмотки., соединенные в звезду каждая, и образующие вместе с подключенными к ним вентилями четыре выпрямительные секции, две из которых, принадлежащие одному трансформатору, выполнены на управляемых вентилях, а две секции друго860239 го трансформатора выполнены на неуправляемых вентилях, причем две секции выполнены с объединенными -анодами и две секции - с объединенными катодами, первичная обмотка одного из трансформаторов соединена в звезду, ' а другох'о ~. в треугольник, нулевые ^э выводы вторичных обмоток разнотипных секций·, принадлежащих разным трансформаторам, соединены, каждая из выполненных на управляемых вентилях , секций снабжена нулевым вентилем,вклю- ‘θ че.нным между нулевой точкой звезды и объединенными электродами в том же направлении, что и основные вентили, между объединенными анодами двух с=ек-ций включен уравнительный реактор, 15 Средняя точка которого .образует один выходной вывод, а другой выходной вывод' образован объединенными катодами двух Других секций.

На фиг ’ 1 приведена приадипиаль-· 2S ная схема выпрямителя; на фиг, 2-5 построены временные диаграммы напряжений при различных углах регулирования al .

выпрямитель содержит уравнительный реактор 1 и два трехобмоточных .трансформатора 2 и 3 . Первичная обмотка трансформатора 2 соединена звездой, а трансформатора 3 - треугольником. Вторичные .обмотки трансформаторов соединены по схеме двойной звездай образуют вместе с подключенными к ним вентилями 4 - 15 четыре выпрямительные секций , две из которых соб- .

раны по трехфазной нулевой схеме ка- . 'тодного типа . (вентили 4 - б и 13 - 15),35 а две - по трехфазной нулевой схеме айодного типа (вентили 7 - 9 и 10-12). Каждому трансформатору принадлежит . одна, секция катодного типа и одна секция анодного типа,' причем секции, 4Q принадлежащие трансформатору 2, выполнены на управляемых вентилях 4-9, и шунтированы диодами ^16 и 17, а секции, принадлежащие трансформатору 3, выполнены на диодах 10 -15. Нулевые выводы разнотипных секций, принадлежащие разным трансформаторам,соединены, Нагрузка 18 подключена меж. ду объединенными катодами вентилей 4-6, 13-15 и 17 и средней точкой обмотки уравнительного реактора 1, вы•воды которого присоединены к Объеди' денным анодам вентилей 7-9, 10-12 и 16 ...

- §5

Принцип работы устройства заключается в следующем.

.... Относительно осей 1 и 2 помещены кривые напряжений На выходах выпрямительных секций U¹ , U , и‘ и и’⁷ , а относительно оси 3 построены кривые 60 суммарных напряжений секций .0'·'+ Ц’¹ и О¹·¹ + U¹⁷ , кривая напряжения на эажи~ мах- нагрузки (J^ , а также кривая фазного напряжения уравнительного реактора Up (Фиг, 2 - 5) . 65 случае, когда углы регулирования т.е. когда тиристоры 4-9 полностью открыты (фиг. 2) , кривые напряжений на выходах всех четырех выпрямительных секций и’ , и” , и' и и'⁴ •имеют обычную форму двойственную неуправляемому выпрямителю, выполненному по трехфазной нулевой схеме. При' предлагаемом способе соединения обмоток трансформаторов эти напряжения образуют симметричную, систему, в которой амплитуда пульсаций напряжений смежных секций сдвинуты на уголЗГ/6. По отношению к нагрузке 18 выпрямительные секции включены последовательно-параллельно таким образом,что суммируются выходные напряжения разнотипных секций, принадлежащих разным трансформаторам, т.е. напряжение V' суммируется с , а напряжение

U¹¹ суммируется с . Напряжение

U + U”¹ приложено к нагрузке 18 и верхней по схеме половине обмотки уравнительного реактора 1, а напряжение U+U’^v приложено к нагрузке 18 и ниябней по схеме половине обмотки уравнительного реактора 1. Напряжение на зажимах нагрузки выражается уравнением ^ϋΰ⁼ϊ^<·^υ'^+υ'^ί'*^{υ +υ}'^ν)ι

а. при отсутствии регулирования содержит 12 пульсаций за период.

Фазное напряжение уравнительного реактора выражается уравнением Цг4(.иЧиЧи^и'^у),

При введении углов регулирования ci. (фиг. 3-5) искажается форма кри‘вых напряжений и’ и U . При предлагаемом способе соединения выпрямительных секций прикладываемые к нагрузке и полуобмоткам уравнительного .^реактора 1 напряжения U* +U’¹* и и*’ + u^w изменяются в функции углов регулиро-вания- ώ одинаковым, образом, причем угол сдвига фаз между амплитудами этих напряжений составляет Я/3 . Следствием этого является получение кри'Вой выпрямленного напряжения ,’ содержащей 6 пульсаций за период.

При углах регулирования ά. /6 в работе выпрямителя.в отдельные интервалы времени принимают участие диоды 16 и 17, которые шунтируют секции, выполненные на управляемых вентилях. Эти диоды отпираются в моменты времени, когда напряжения на выходе соответствующих секций достигают нулевых значений. В интервале проводимости диода 16 U£ . 0, а в интенвале проводимости диода 17 и’ £ 0 (фиг. 4 и 5) .

При aL = 5-Т/6 секции, выполненные на управляемых вентилях, полностью . . закрываются'. Диода 16 и 17 . при этом .непрерывно проводят' ток ,· тем садам схема выпрямителя превращается в обычную шестифазную нулевую схему с уравР60239 нительным реактором. По сравнению с полностью открытым выпрямителем ( с! = 0) среднее значение выпрямленного напряжения при этом получается вдвое заниженным (коэффициент регулирования Β_υ. = 0,5).

При замене диодов 10-15 тиристорами появляется возможность регулирования среднего значения выпрямленного напряжения от максимума до нуля.

Предлагаемый выпрямитель по сравненg нию с известным содержит один уравнительный реактор, тогда как в известном их два. Поэтому схема предлагаемого выпрямителя проще.

Токи обмоток уравнительного реактора в предлагаемом выпрямителе и в известном одинаковы. β этих условиях типовая мощность уравнительного реактора, а следовательно, и его габариты, определяются по наибольшему возможному при эксплуатации действующему знаг *0 чению напряжения на его обмотках.

Как вытекает из построения временных диаграмм (фиг. 2-5), в предлагаемом выпрямителе во всем диапазоне.углов регулирования cL = 0 - 5Х/6, соот- 25 ветствующих коэффициентам регулирования By = 1 - 0,5, амплитудное значение фазного напряжения уравнительного реактора

Up га^ъ>. < θ' 2 б Ej ryiosy., где ·’ амплитудное знача ричного фазного напряжения тора. Поскольку действующее напряжения не'может быть выше тудного, то при выполнении привёдённо· 35 го неравенства тем более выполняется также неравенство , составленное для действующих значений фазных напряжений уравнительного реактора Up и .трансформатора Eqj

Up<0,37E_Qf гдев^ = 5^2* луч'ается значительно более высоким, чем в предлагаемом. Поэтому в предлагаемом выпрямителе, предназначаемом для работы в диапазоне коэффициентов регулирования B_;J = 1 - 0,5, может быть использован уравнительный реактор меньших габаритов, чем в известном.

Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет не только упростить схему выпрямителя за счет уменьшения количества применяемых уравнительных реакторов , но также дает возможность сократить габариты сохраняемого в. устройстве уравнительного реактора , при этом уменьшаются габариты устройства в целом.

Предлагаемый, преобразователь может быть рекомендован для применения в электроприводе постоянного тока, а также для питания мощных электротехнологических установок.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и преднаэ начено дл  преобразовани  переменного тока в посто нный. Известны выпр мители трехфазного тока с несимметричным управлением, состо щие из нескольких секций, кото рые соедин ютс  между собой последовательно , параллельно или последовательно-параллельно 1. Однако при параллельном и последовательно-параллельном соединении секций примен ютс  уравнительные реакторы , которые усложн ют схему выпр мител . Известен выпр митель трехфазного тока, содержащий два трехобмоточных трансформатора и два уравнительных реактора. Первичные обмотки, обоих трансформаторов соединены треугольником , а их вторичные обмотки - по схеме двойной звезды и образуют вмес те с подключенными к ним вентил ми четыре выпр мительные секции, две из которых, принадлежащие одному из трансформаторов, собраны по трехфазной нулевой схеме с объединенными катодами, а две секции, принадлежащие другому трансфорэматору, собраны no трехфазной нулево0 схеме с объеди ненными анодами, причем секции, принадлежащие обоим трансформаторам,выполнены на управл емых вентил х. Нулевые выводы однотипных секций соединены между собой через уравнительные реакторы, средние точки которых имеют между собой непосредственную св зь. Нагрузка подключена между объединенными катодами вентилей в секци х катодного типа и объединенными анодами вентилей в секци х анодного типа 2. Недостатки такого выпр мител  заключаютс  в сложности схемы (два уравнительных реактора) и больших гэ баритах . Цель изобретени  - упрощение и улучшение Maicco-габаритиых показателей . .Указанна  цель достигаетс  тем, что в преобразователе перетлеиного тока в посто нный, содержащем уравнительный реактор, два трехобмоточных трансформатора, .кгикдый из которых имеет две вторичные обмоткк, соединенные в звезду кажда , и образующие вместе с подключенными к ним вентил ми четыре выпр мительные секции, две из которых, принадлежащие одному трансформатору, выпо.г1«ены на управл емых вентил х, а две секции другоro трансформатора выполнены на неуправл емых вентил х, примем две секции выполнены с объединенными анодами и две секции - с объединенными ка тодами, первична  обмотка одного из трансформаторов соединена з звезду, а другох о в треугольник f. нулевые выводы вторичных обмоток разнотипных секций, принадлежащих разным трансформаторам ,. соединены, кажда  из выполненных на управл емых вентнл к секций снабжена нулевым вентилем,вкл ченным между нулевой точкой .звезды и объединенными электродами в том же направлении что и основные вентили, между объединенными анодаг4.и двух сек ций включен уравнительный реактор, Средн   точка которого .образует один выходной вывод а Друх-ОЙ BHXOACiOfl ВЫ ВОД образован объединенными катодами двух Других секций о На фиг, приведена принципиальна  схема выпр мител ; на фиг, 2-5 построены временные днаграл мо напр жений при различных углах регулирова ни  iL . выпр митель содержит уравнительный реактор 1 и два трехобмрточгшх .трансформатора 2 и 3. Первична  обмо трансформатора 2 соединена звездой , а трансформатора 3 - треугольни ком. Вторичные обмотки трансформато .ров соединены по схеме двойной звезды , и образуют вместе с подключвнныДШ к ним вентил ми 4 - 15 четыре выпр мительные секции I две из которых соб раны по трехфазной нулевой схеме катодйого типа . (вентили 4 - б и 13 - 1 &amp; две - по трехфазной нулевой схеме а{{одного т.ипа (вентили 7-9 и 10-12 Каждому трансформатору прийадлежи.г одна, секци  катодного типа и одна секци  айодного типа, причем секции, принадлежащие т.рансформатору 2, зыполнёкы на управл еьйлх вентил х 4-9, и шунтИро.ваны диодами ;16 и 17, а .секции, принадлежащие трансформатору 3, выполнены на диодах 10 -15. Нулевые выводы разнотипных секций, принадлежащие разным трансформатораг4,со ЁДннены, Нагрузка 18 подключена между -объединенными катодами вентилей :4-б, 13-15 и 17 и средней точкой об ,мотки уравнительного реактора 1, выводы которого присоединены к Объеди .н&amp;кным анодам вентилей 7-9, 10--12 к. 16 .... Йри цип работы устройства заключаетс  в следукщем. Относительно осей 1 и 2 помещены кр.ивые напр жений на выходах выпр ми тельных, секций (1 , и , и и / а относительно оси 3 построены кривые сукгмарных напр жений секций ,( -f U и U- + и , крива  напр жени  на эа снмах- нагрузки , а также крива  фазн го напр жени  уравнительного реактора Up (фиг, 2 5) . .3 случае., когда углы регулировани  -(iffiO, т.е. когда тиристоры 4-9 полностью откЕйлты (фиг. 2) , кривые напр жений на выходах всех четырех выпр мительньгх секций u , u , и и и имеют обычную форму,свойственную неуправл емому выпр мителю, выполненному по трехфазной нулевой схеме. При гфедлагаемом способе соединени  обмоток -трансформаторов эти напр жени  образуют симметричную, систему, в которой амплитуды пульсаций напр жений смежных секций сдвинуты на угол J/б. По отношению к нагрузке 18 выпр мител .ъные секции включены последовательно-параллельно таким образом,что CУ Iмиpy.ютc  выходные напр жени  разнотипных секций, принс1длежа1дих разным трансформаторам, т.е. напр жение У сугФ1ируетс  с u , а напр жение U суммируетс  с u . Напр жение и + и приложено к нагрузке 18 и верхней по схеме половине обмотки уравнительного реактора 1, а напр жение U-t-и приложено к .нагрузке 18 и по схеме половине обмотки уравнительного реактора 1. Напр жен-ие на .гах нагрузки выражаетс  уравнением (uVu VuUu J, а при отсутствии регулировани  содержит 12 пульсаций за период. Фазное напр жение уравнительного реактора выражаетс  уравнением Ц-гь-(..). При заедбнии углов регулировани  сА. (фиг 3-5) искажаетс  формакривых напр жений U и U . При предлагаемом способе соединени  выпр мительн .ых секций прикладываемые к нагрузке и полуобмоткам уравнительного pi.saKTOpa 1 напр жени  U + и измен ютс  в функции углов регулироваки - d олкнаковым. образом, причем угол сдвига фаз между амплитудами этих напр жений составл ет ЗГ/3 . Следствием этого  вл етс  получение криВой выпр мленного напр жени  .Ujj , содержагцей б пульсаций за период. При углах регулировани  L -jr/6 в работе выпр мител .в отдельные интервалы времени принимают участие диоды 16 и ii, которые шунтируют секции , выполненные на управл емых венаил х . Эти диоды отпираютс  в моменты времени, когда напр жени  на выходе соответствукндих секций достигают нулевых, значений. В интервале проводимости диода 16 . О, а в интенвале проводимости диода 17 u S о (фиг. 4 и 5; . При aL З-Т/б секции f выполненные на угграал емых вентил х, полностью . . закрываго15; . Дио,Ерв1 16 и 17. при этом непрерывно провод тток, тем схема выпр мител  .превращаетс  в обычнум шестйфазкун) нулеву.ю схему с уравнительным реактором. По сравнению с полностью открытым выпркмиталем ( о1 0) среднее значение выпр мленного напр жени  при этом получаетс  вдвое Заниженным (коэффициент регулировани  By 0,5}. При замене диодов 10-15 ткркстора ми по вл етс  возможность регулирова ни  среднего значени  BunpHNiSeHHoro напр жени  от максимума до нул . Предлагаеь«53й выпр митель по сравне нию с известным содержит один уразнительный реактор, тогда как в известно их два. Поэтому схема предлагаемого выпр мител  проще. Токи обмоток уравнительного реак тора в предлагаемом выпр мителе и S известном одинаковы. э этих услови х типова  мощность уравнительного реак тора, а следовательно, и его габариты определ ютс  по наибольшему возможно му при эксплуатации действующему зна чению напр жени  на его обмотках. Как вытекает из построени  времен ных диагра1У1м (фиг. 2-5), в предлагае мом выпр мителе во всем диапазоне, уг лов регулировани  d О - 5J/6, соот ветствук дих коэффициентам -регулирава 1 - 0,5, alv1плитyднoe значение фазного напр жени  уравнительного реактора ,26E5.e, где E/jYj Q i амплитудное значение вто ричного фазного напр жени  (,.H:jCi1}OpMa тора. Поскольку действующее зьс.-ло ; ; напр жени  неможет быть зьние aMnjiVi-тудного , то при выполнении приведенко го неравенства тем более выполн етс  также неравенетво, составленное дл  действующих значений фазных напр жений уравнительного реактора и и тран сфо млатора E, Up 0,37E,j, . E a TTscax --Уравнительный реактор в известном выпр мителе работает а условн Х)обычньас дл  шестифазной нулевой схе.4ы выпр млени , тока. Поэтому действующее значение фазного напр жени  этого уравнительного :реактора Up определ ет с  из уравнени  ,t,f COSQi. (Анализ данного уравнени  показывает, что уже при oL Up 0,37Еа, а при ct I Up 0,675E(j. Следовательно,, действующее значение напр жени  на обмотках уравнител ного реактора Up , по которому должны определ тьс  его типова  мощность к габариты, в известном выпр мителе .п6 лучаетс  значительно более высоким, чем в предлагаемом. Поэтому в предлагаемом выпр мителе, предназначаемом дн  работы в диапазоне коэффициентов fieryлировани  By 1 - 0,5, может быть использован уравнительный реактор меньших габаритов, чем в известном . Таким образом, предлагаемый преобразователь позвол ет не только упростить схему выпр мител  за счет уменьшени  количества примен емых уравнительных реакторов , но также дает возможность сократить габариты сохран емого в. устройстве уравнительного реактора , при этом уменьшаютс  габарита устройства в целом. Предлагаемы-й. преобразователь может быть рекомендован дл  применени  в электроприводе посто нного тока, а также дл  питани  мощных электротехнологических установок. Формула изобретени  Преобразователь переменного тока в посто нный ,содержащий уравнительный реактор, два трехобмоточных трансформатора i каждый из которых имеет две вторичные обмотки, соединенные в звезду кажда , и образующие вместе с подключенными к ним вентил ми четыре выпр мительные секции, две из кото рьсс, принадлежаицие одному трансформатору выполнены на управл емых вентил х , а две секции другого трансформатора выполнены на неуправл емых зектил х, причем, две секции выполнены с об1 единенными анодами и две секции с объединенными катодами, о тл : а ю л и и с   тем, что, с й льго упрощени  и улучшени  массо-габ; рмтньгх показателей, первична  обкогка одного из трансформаторов соединена в звезду; а другого - в треугольник , нулевые выводы вторичных обмоток разнотипные секций, принадлежахци трансформаторам, соединены; , кажда  из выполненных на управл емьЕС вентил х секций снабжена нулевым вентилем, включенным между нулевой точкой звезда и объединенными электродами в том же направлений,что и основные век-тили, между объединенньши анодами двух се к ц.йй включен уравнительный реактор, средн   точка которого образует один выходной вывод,. а другой выходной вывод образован объадйкеннымк катодами двух других сек ций. Источники информации, прин тые во занимание при экспертизе 1. Чиженко И.М, и др. Основы преобразовательной техники, М., .высша  школа f 1974, с. 160-162,
2. 2. Патент Японии ( 53 - 22660, кл. Н 02 М 7/155, 1978,

   (f.Ui,, У

   /

   r

   1/ J J

   в Фа., г