SU888300A1

SU888300A1 - Ac voltage-to-dc voltage converter

Info

Publication number: SU888300A1
Application number: SU792735645A
Authority: SU
Inventors: Валерий Нейахович Филатов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5644
Priority date: 1979-03-12
Filing date: 1979-03-12
Publication date: 1981-12-07

Description

II

Изобретение относитс к области преобразовательной техники и может найти применение в качестве преобразовател трехфазного переменного напр жени в посто нное дл питани , нескольких, например трех, нагрузок (многодвигательный привод посто нного тока, гальваника, электролиз, зар д и формовка аккумул торов, многопостова сварка, многоэлектродна обработка металлов и t. д.).The invention relates to the field of converter technology and can be used as a three-phase AC-DC converter for supplying several, for example three loads (multi-motor DC drive, electroplating, electrolysis, charging and forming batteries, multi-station welding, multi-electrode metal processing and t. d.).

Известны.преобразователи трех-фазного переменного напр жени в посто нное, выполненные на основе трехфазного трехобмоточного трансформатора и вентильного блока. Первична обмотка их может быть соеди нена в звезду или в треугольник, Две вторичные обмотки соединены в звезду и подключены к выходным зажимам преобразовател через вентили П,Known. Converters of a three-phase alternating voltage into a constant, made on the basis of a three-phase three-winding transformer and valve block. Their primary winding can be connected to a star or a triangle. Two secondary windings are connected to a star and connected to the output terminals of the converter through valves P,

Недостатком таких преобразователей вл етс однотактный режим работы вторичных обмоток трансформатора .The disadvantage of such converters is the single-cycle mode of operation of the secondary windings of the transformer.

Известны преобразователи переменного напр жени в посто нное, содержащйе трехфазный трансформатор с дву, м вторичными обмотками, причем кажда фаза одной вторичной обмотки трансформатора подключена к объединенным анодам (катодам) двух вентилей, через которые она соединена с разноименными фазами второй вторичной обмотки 2 .AC / DC converters are known that contain a three-phase transformer with two secondary windings, each phase of one secondary winding of the transformer connected to the combined anodes (cathodes) of two valves through which it is connected to the opposite phases of the second secondary winding 2.

Недостатком такого преобразовател вл етс больша установленна мощность оборудовани за счет большой типовой мощности трансформатора и малой токовой загрузки вентилей.The disadvantage of such a converter is the large installed power of the equipment due to the high typical power of the transformer and the low current load of the valves.

Целью изобретени вл етс снижение установленной мощности оборудовани дл случа питани более двух н-агрузок.The aim of the invention is to reduce the installed power of equipment for the case of supplying more than two n-loads.

Цель достигаетс тем, что вторичные обмотки трансформатора соединены в треугольник, а их фазныеThe goal is achieved by the fact that the secondary windings of the transformer are connected in a triangle, and their phase

концы образуют три пары выходных выводов .the ends form three pairs of output pins.

На фиг. 1 приведена принципиальна схема преобразовател ; на фиг.2 (а,б,в,,г,д,е,ж,з) - диаграммы его работы; на фиг. 3 один из вариантов преобразовател .FIG. 1 is a circuit diagram of a converter; in figure 2 (a, b, c, g, d, e, g, h) - diagrams of his work; in fig. 3 one of the options converter.

Преобразователь содержит трансформатор 1 с oбмotкaми 2-4, вентили 510 и работают на нагрузку 11-13.The converter contains a transformer 1 with the voltages 2–4, valves 510 and operates for a load 11–13.

Концы первичной обмотки 2 трехфазного трансформатора 1, соединенной в звег1ду, образуют входные зажимы преобразовател . Фазные концы его вторичных обмоток З, .под лочены к выходным зажимам преобразовател с нагрузками 11, 12, 13 и к сдвоенным анодам и катодам вентильных пар, соответственно , 5,6;7,8; 9,10 и 8,9; 10,5; 6,7, объединенных между собой в шестиугольник. Начало вtopичных обмоток 3,4 подключены к смежным по фазе вентильным концам этих же обмоток (фиг. 1).The ends of the primary winding 2 of a three-phase transformer 1 connected to the star, form the input terminals of the converter. The phase ends of its secondary windings 3,. Are connected to the output terminals of the converter with loads 11, 12, 13 and to the dual anodes and cathodes of valve pairs, respectively, 5.6; 7.8; 9.10 and 8.9; 10.5; 6,7, interconnected in a hexagon. The beginning of the top windings 3,4 is connected to the phase ends of the valve ends of the same windings (Fig. 1).

При подаме входного напр жени на вторичных обмотках трансформатора формируютс две идентичные системы трехфазного напр жени ио(фиг.2а Вследствие этого между фазными концами вторичных обмоток при включенных или отсутствующих вентил х 5-10 прикладываетс нулевое напр жение.When the input voltage is applied to the secondary windings of the transformer, two identical three-phase voltage systems are formed (Fig. 2a. As a result, a zero voltage is applied between the phase ends of the secondary windings with turned on or missing valves 5-10.

При налимий вентилей 5-10 преобразователь можно рассматривать как три совмещенных четырехпульсных преобразовател , работающих йа автономные нагрузки.With the presence of valves 5-10, the converter can be considered as three combined four-pulse converters operating autonomous loads.

Например, к нагрузке 11, подключеной между концами фаз А подключаютс в параллель через вентили 5,6 и . 8,9 фазы А4, Сд и АЗ, Cjj, а также шунтирующие их и последовательно между собой соединенные фазы В 4. и С4 А и В., В 2, и Cj, А 3 и В (поскольку вторичные обмотки 3,4 соединены в треугольник).For example, to load 11, connected between the ends of phases A, are connected in parallel through valves 5,6 and. 8.9 phases A4, Cd and AZ, Cjj, as well as shunting them and sequentially interconnected phases B4. And C4A and B., B2 and Cj, A3 and B (since the secondary windings 3,4 are connected in a triangle).

Следовательно, «а первом выходе преобразовател с нагрузкой 11 фор ируетс выпр мленное четырехпульс-: ное напр жение Uf 1,32 и1.(фиг.2б).Consequently, in the first output of the converter with a load 11, a rectified four-pulse is formed: the voltage Uf is 1.32 and 1. (Fig. 2b).

К нагрузке 12 (между концами фаз в) подключены в параллель через ;вентили 7,8 и 10, фазы В, A/j и Bj, А , а также шунтирующие их последовательно между собой соединенные фазы А 4.И С., В4 и Сд., Со, и AJ, Bj и Cj. На нагрузке 12 формируетс аналогичное четырехпульсное наг р жение (соTo load 12 (between the ends of the phases c) are connected in parallel through; valves 7.8 and 10, phases B, A / j and Bj, A, as well as shunting them sequentially between each other connected phases A 4. AND C., B4 and Cd., So, and AJ, Bj and Cj. At load 12, a similar four-pulse loading is formed (with

СДВИГОМ по фазе на глубоких пульсаций (фиг. 2в).SHIFT in phase on deep pulsations (Fig. 2c).

Соответственно, к нагрузке 13 подключены в параллель через вентили 9, 10 и 6,7 фазы С4, , Cj и В и шунтирующие их фазы А и С и А, АЗ и Bj, Cg и АЗ и формируетс аналогичное четырехпульсное выпр мленное напр жение (фиг. 2г).Accordingly, the load 13 is connected in parallel through the gates 9, 10 and 6.7 of the phases C4, Cj and B and the phases A and C and A shunting them, AZ and Bj, Cg and AZ and a similar four-pulse rectified voltage is formed ( Fig. 2d).

При независимом рассомтрении выделенных структур преобразовател каждый из вентилей 5-10 в рамках соответствующей структуры работает на 90 эл. град. (фиг. 2а, б, в Цч,2,|Г ° идеально сглажен). Однако в реальном преобразователе происч ходит наложение работы каждой из выделенных структур, вследствие чего в каждый момент времени работает одновременно по два вентил , причем каждый из вентилей пропускает ток двухступенчатой формы .- 235- Мв течение 120 эл. град. (фиг. 2д).With an independent consideration of the selected structures of the converter, each of the valves 5-10, within the framework of the corresponding structure, operates on 90 el. hail. (Fig. 2a, b, cc, 2, | r ° is perfectly smoothed). However, in the real converter, the work of each of the selected structures is superimposed, as a result of which two valves operate simultaneously at a time, each valve passing a two-step current. - 235 - MW for 120 e. hail. (Fig. 2d).

В обмотках трансформатора форма протекающего через них тока имеет отличную форму за счет перераспределени суммарного тока каждого из вентилей 5-10 по основной работающей в даннный момент времени обмотки , например Ад дл вентил 5 и шунтирующих ее последовательно между собой соединенных обмоток Вд, Сд. Причем по рабочей обмотке протекает 2/3 тока вентил , а по шунтирующим ее в данный помент времени обмоткам1/3 тока вентил .In transformer windings, the shape of the current flowing through them has an excellent shape due to the redistribution of the total current of each of the valves 5-10 over the main winding operating at a given time, for example Hell for the valve 5 and the connected windings connected in series with each other. Moreover, 2/3 of the valve current flows through the working winding, and along the windings 1/3 of the valve current that shunt it at a given moment of time.

Суммарный результирующий ток каждой фазы представл ет собой знакопеременную трехступенчатую фигуру (фиг. 2е, ж дл фаз. Ад и Aj). Т.е. вторичные обмотки работают в двухтактном режиме с улучшеннь1м гармоническим составом протекающего через них тока за счет трехступенчатой формы протекающих через них положительных и отрицательных импульсов тока.The total resulting current of each phase is an alternating three-step figure (Fig. 2e, g for phases. Hell and Aj). Those. The secondary windings operate in a two-stroke mode with an improved harmonic composition of the current flowing through them due to the three-step form of the positive and negative current pulses flowing through them.

На фиг. 2з приведена форма тока в первичной обмотке трансформатора 1 ;(дл фазы А), Ли положительные, иFIG. 2c shows the current form in the primary winding of transformer 1; (for phase A), Li is positive, and

отрицательные импульсы которой имеют также трехступенчатую форму с . улучшенным гармоническим составом.negative pulses of which also have a three-step form. improved harmonic composition.

За счет обеспечени двухтактного режима работы вторичных обмотокBy providing a push-pull mode of operation of the secondary windings

трансформатора со значительно улучшенным гармоническим составом про .текающего через них знакопеременного тока многоступенчатой формы расчетна -типова мощность трансформатора снижаетс с 1,26 Pd до 1,041 ,05 Pd, т.е. на у 20%. Улучшаетс значительно и коэффициент мощности преобразовател даже по сравнению с классическими схемами трехфазных мостовых преобразователей, в которых потребл емый ток имеет двухступенчатую форму (коэффициент мощности определ етс как произведение коэффициента формы тока на.коэффициент фазоBOfp сдвига).transformer with a significantly improved harmonic composition of alternating alternating current flowing through them of a multi-step form; the calculated power of the transformer decreases from 1.26 Pd to 1.041.05 Pd, i.e. by 20%. The power factor of the converter is also significantly improved, even in comparison with the classical three-phase bridge converter circuits, in which the current consumed has a two-step form (the power factor is defined as the product of the current form factor and the shift factor KOF).

:3а счет увеличени длительности токопровод щего-состо ни вентилей с 60 до 120 эл. град, и улучшени гармонического состава тока повышаетс коэффициент использовани вентилей по току на 20-30.: 3a by increasing the duration of the conductive state of the valves from 60 to 120 e. hail, and improving the harmonic composition of the current increases the current utilization rate of the valves by 20-30.

Благодар автономному подключению к преобразователю каждой из трех нагрузок существенно облегчаютс услови обеспечени им идентичного режима работы, например, при трехдвигательном приводе посто нного тока, а также по вл етс возможность независимого регулировани выходных параметров дл каждой их трех нагрузок без использовани дополнительных регул торов за счет использовани фазового-независимого регулировани вентилей-тиристоров самого преобразовател .Due to the autonomous connection to the converter of each of the three loads, the conditions for providing them with an identical mode of operation, for example, with a three-motor direct current drive, are greatly simplified, and it is also possible to independently control the output parameters for each of the three loads without using additional regulators. phase-independent control of the thyristors of the converter itself.

При необходимости согласовани напр жени питающей сети со входом преобразовател первична обмотка трансформатора может быть соединена в треугольник.If it is necessary to match the supply voltage with the converter input, the primary winding of the transformer can be connected in delta.

При необходимости согласовани увеличени выходного напр жени преобразовател начало вторичных обмоток его трансформатора могут быть объединены в нулевые точки, т.е. преобразованы из треугольников в звез- ды.If it is necessary to coordinate an increase in the output voltage of the converter, the beginning of the secondary windings of its transformer can be combined into zero points, i.e. transformed from triangles to stars.

При необходимости применени последовательного (по напр жению) соединени вентилей вентильный блок моТкет быть выполнен в виде шестилучевой . звезды с подключением свободных трех анодов вентилей к концам одной вторичной обмотки трансформатора, а трех свободных катодов - к концам другой вторичной обмотки трансформатора (см. фиг. 3). За счет параллельно-последовательного соединени вентилей (три в параллель и два последовательно ) в два раза увеличиваетс среднее значение тока через каждый вентиль при неизменной в 120 эл. град, длительности его токопровод щего состо ни и примерно в два раза снижаетс рабочее напр жение каждого из вентилей.If it is necessary to use a serial (for voltage) connection of the valves, the valve assembly of the moTet can be made in the form of a six-way valve. the stars with the connection of the free three anodes of the valves to the ends of one secondary winding of the transformer, and the three free cathodes to the ends of the other secondary winding of the transformer (see Fig. 3). Due to the parallel-serial connection of the valves (three in parallel and two in series), the average value of the current through each valve increases twice with a constant 120 e. hail, the duration of its conductive state, and the operating voltage of each of the gates decreases by approximately two times.

Схема с соединением вторичных обмоток в треугольник, а вентилей в шестиугольник предпочтительнее дл пониженных напр жений и больших токов , поскольку обеспечивает услови параллельной работы всех фаз вторичных обмоток и вентилей (фиг. 1). A circuit with a connection of secondary windings in a triangle, and valves in a hexagon is preferable for low voltages and high currents, since it provides the conditions for parallel operation of all phases of the secondary windings and valves (Fig. 1).

Схема с соединением -вторичных обмоток в трехфазные звезды,а вентилейвшестилучевую звезду предпочтительнее дл повышенных выходных напр жений за счет последовательно-параллельной работы по току и фаз вторичных обмоток и вентилей (фиг. 3). Возможны и другие модификации схемы преобразовател .A circuit with a connection of secondary windings into three-phase stars, and valves in a beam star are preferable for increased output voltages due to series-parallel current operation and phases of secondary windings and valves (Fig. 3). Other modifications to the converter circuit are possible.

Claims

1. Handbook of converter equipment. Ed. And, M. Chinenko, Kiev, Technique, 1978.

2. USSR author's certificate number 265254, cl. H 02 M 7/12, 1966. (Jg fjfffc in 5 i g in 8.- e "10 5 I 7 G Z, Yu I b 7.

Ygg.2 acat / aS (/ Sc 9 I 5 6 to 9 t) to 5 17 I y i 9 fO 6 7 I ff t Fseg. / I-r