SU930534A1 - Преобразователь переменного напр жени в посто нное - Google Patents

Description

(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕИЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВПОСТОЯННОЕ

I

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и может найти применение в качестве мощного низковольтного вторичного источника питани .

Известны преобразователи переменного напр жени  в посто нное, выполненные на основе трехфазного трансформатора , вторичные обмотки которо го соединены в пр мую и обратную звезды и подключены через вентили и сглаживающий реактор к выходным выводам преобразовател  TI.

Недостатком их  вл етс  больша  установленна  мощность и повышенные массогабаритные показатели оборудовани  за счет высокой расчетной мощности трансформатора и плохого коэффициента использовани  вентилей по току.

Известны преобразователи переменного напр жени  в посто нное, вторичные обмотки трансформатора которых , соединенные в пр мую и обратные

,звезды, подключенные к его выходным выводам через вентили и полуобмотки уравнительного реактора и обмотку общего сглаживающего реактора . Уравнительный реактор обеспечивает работу преобразовател  в дважды трехфазном режиме с повышенным коэффициентом использовани  трансформатора по мощности и вентилей по .

Недостатком их  вл етс  повышен10 на  сложность , установленна  мощность и массогабаритные показатели реакторного оборудовани  за счет того, что уравнительный реактор обеспечивает ограничение только высших нечетных

15 гармоник, кратных трем, а дл  ограничени  четных гармоник, начина  с шестой , необходимо yctaнaвливaть сглаживающий реактор.

Наиболее близким к изобретению

20  вл етс  преобразователь переменного напр жени  в посто нное, вторичные обмотки которого, соединенные в пр мую и об|эатну10 звезды, подключены . собст к его выходам через вентили и венные, независимые, расположенные на отдельных магнитопроводах, сглажи вающие реакторы, которые обеспечива ют ему одновременно и работу в дваж ды .трехфазном режиме, и сглаживание выпр мленного тока 31Однако они ограничивают только нечетные гармоники, кратные трем, п скольку магнитные потоки, создаваем выпр мленными полутоками с четными гармониками, начина  с шестой, взаи но компенсируютс . Кроме того, недостатком известно - го преобразовател   вл ютс  высоки уровень пульсации выходного тока и повышенные массогабаритные показате ли. Цель изобретени  - снижение уров н  пульсацийИ уменьшение массогаба ритных показателей. Цель достигаетс  тем, что в преобразователе переменного напр жени  в посто нное, содержащем трехфазный трансформатор с двум  вторичными обмотками, соединенными в звезды, вентили, подключенные к выводам вторичных обмоток и полуобмотки уравнительного реактора, магн топровод уравнительного реактора выполнен трехстержневым, причем его полуобмотки расположены на крайних стержн х, а средний стержень выполнен безообмоточным и снабжен немагни ным зазором. На фиг. 1 показана принципиальна , схема преобразовател ; на фиг.2 ,Е - диаграммы, характеризующие его работу. Преобразователь содержит трансформатор 1 с обмотками 2,3 и , реактор 5 с полуобмотками 6 и 7, магнитопроводом 8, вентили Выводы первичной обмотки 2 трансформатора 1 , соединенной, например в звезду, образуют вход преобра зовател . Вторичные обмотки 3 и трансформатора 1 соединены в пр мую и обратную звезды, К выводам вторичной обмотки 3 подключены вентили 9-11, а к выводам вторичной обмотки k - вентили 12-Й. Полуобмотки уравнительного реактора 6 и 7 расположены на крайних стержн х маг нитопровода 8, а,его средний стержень выполнен безобмоточным, имеющим немагнитный воздушный зазор. . Устройство работает следующим об оазом. V4 при подаче на вход преобразовател  питающего напр жени , на вторичных обмотках 3 и трансформатора 1 формируютс  две системы трехфазных напр жений, выпр мленных вентильными группами 9-11 и 12-1. На выходе двух трехфазных выпр мителей, образованных указанными обмотками и вентил ми, формируютс  выпр мленные напр жени  с пульсацией в 150 Гц амплитуды которых сдвинуты между собой по фазе на 60 эл, град., а разность их мгновенных значений напр жений прикладываетс  к согласнопоследовательно соединенным между собой полуобмоткам 6 и 7 уравнительного реактора 5 и содержит нечетные гармоники, кратные трем (фиг. 2с1,Б). При этом на выходе преобразовател  формируетс  усредненное посто нное напр жение с переменной составл ющей , содержащей четные гармоники, начина  с шестой (фиг. 2в). Под действием разностного напр жени , выдел ющегос  на подуобмотках 6 и 7 уравнительного реактора, возникает уравнительный ток-, также содержащий только Нечетные гармоники , кратные трем, который протекает по контуру, образованному полуобмотками уравнительного реактора и работающими фазными обмотками З, и вентил ми 9-1. Этот ток протекает мину  цепь нагрузки, и величина его ограничиваетс  до требуемого уровн , равного 0, нагрузочного тока, в основном реактансом уравнительного реактора. Под.действием результирующего выпр мленного напр жени ,на выходных выводах преобразовател , в цепи нагрузки протекает нагрузочный ток, также содержащий переменную составл ющую из четных гармоник, начина  с шестой. Этот ток протекает по двум параллельным контурам, образованным нагрузкой и двум  трехфазными нулевыми выпр мител ми, работающими в параллель через полуобмотки 6 и 7 уравнительного реактора 5Благодар  конкретному выполнению магнитопровода 8 уравнительного реактора , он обеспечивает при этом одновременно и ограничение-сглаживание высших гармоник нагрузочного тока (четных, начина  с шестой) бе:; применени  дополнительного сгпаживлющего реактора. Действительно, поскольку магните провод 8 уравнительного реактора 5 выполнен трехстержневым с размещением прлуобмоток 6 и 7 на его крайних стержн х,в нем качественно изме н етс  картина.протекани  магнитных потоков, создаваемых токами полуобмоток 6 и 7 (фиг. 1). Магнитные потоки-, создаваемые уравнительным током, протекающим в полуобмотках 6 и 7, направлены согласно-последовательно , и поэтому замыкаютс  через крайние обмоточные стержни магнитопровода 8 уравнитель ного реактора 5- Это обеспечивает полуобмоткам 6 и 7 режим работы.с взаимоиндукцией (как в известном уравнительном реакторе с пониженной в раза собственной индуктивностью полуобмоток). Магнитные потоки, создаваемые в.обмоточных стержн х магнитопровода 8 полуобмотками 6 и 7 от протека ни  в них Г1ОЛОВИННЫХ нагрузных токов , направлены встречно. Поэтому они замыкаютс  через средний безобмоточный стержень магнитопровода 8 уравнительного реактора 5, а не компенсируют друг друга, как в известном уравнительном реакторе. Сле довательно, наводима  нескомпенсиро ванными магнитными потоками ЭДС самоиндукции будет преп тствовать ограничивать и высокочастотные четны гармоники нагрузочного тока, роль сглаживающего реактора. Поскольку индуктивность 6 и 7 ур нительного реактора 5 рассчитываетс из услови  ограничени  третьей гармоники с амплитудой, на пор док бол шеи амплитуды шестой гармоники нагрузочного тока, индуктивность их будет более чем достаточной дл  обеспе чени  требуемого уровн  сглаживани  результирующего нагрузочного тока преобразовател . Нескомпенсированна  посто нна  составл юща  магнитных потоков, протекающих в магнитопроводе 8 реактора 5 приводит к подмагничиванию послед него и необходимости увеличени  сечени  магнитопровода на 15-20 (по экспериментальной оценке) , но этот недостаток компенсируетс  отсутствием необходимости установки дополнительного сглаживающего реактора, соизмеримого по массогабаритным пока зател м с ураснительным реактором. 6 в известных преобразовател х вследствие неидентичной работы обоих трехфазных нулевых выпр мителей, в магнитопроводе реактора всегда существует посто нный подмагничивающий поток. И дл  устранени  насыщени  магнитопровода от подмагничивающего потока в магнитопроводах реакторов делают воздушный зазор, который снижает коэффициент магнитной св зи полуобмоток уравнительного реактора. А снижение коэффициента магнитной св зи полуобмоток ведет к снижению их эквивалентной индуктивности, ограничивающий уравнительный ток, и необходимости увеличени  собственной индуктивности полуобмоток, т.е. к дополнительному увеличению массогабаритных показателей и установленной мощности уравнительного реактора . , В предлагаемом преобразователе воздушный (немагнитный) зазор целесообразно устанавливать в среднем безобмоточномстержне магнитопровода . В этом случае он будет устран ть возможность насыщени  магнитопровода реактора, поскольку посто нные подмагничивающие потоки замыкаютс  через него, и не будет снижать коэффициент магнитной св зи полуобмоток реактора, поскольку не стоит в цепи протекани  уравнительного потока (фиг. 1). За счет отсутстви  взаимокомпенсации магнитных потоков, создайаемых половинными выпр мленнымитоками, полуобмотки уравнительного реактора одновремено играют и роль сглаживающего реактора, ограничива  четные гармоники результирующего выпр мленного тока, что обеспечивает снижение уровн  пульсации выходного напр жени  без применени  дополнительного сглаживающего реактора, т.е. при более простой схеме и более низких установленной мощности и массогабаритных показател х реакторного оборудовани  и всего преобразовател . При этом значительно повышаетс  и КПД преобразовател , особенно на низких напр жени х (менее 100 В)и больших токах (более 1 кА), когда любой дополнительный элемент в низковольтной цепи преобразовател  (в данном случае сглаживающий реактор), приводит к дополнительным электрическим потер м.

Поскольку расчет полуобмоток ypaвмительного реактора ведетс  в первую очередь из услови  ограничени  самой т желой третьей гармоники уравнитеЬьного тока С1 амплитудой напр жений на пор док большей амплитуды шестой гармоники, самой низкой в выходном выпр мленном токе преобразовател  индуктивность их вполне достаточна и в роле, сглаживающей четные гармоники (взамен индуктивности сглаживающего реактора).

Простота технической реализации и высокий техникь-экономический эффект , с учетом широкого практичесК9ГО применени  схемы известного, позволит найти преобразователю широ-; кое применение.

Claims (3)

1.Размадзе Ш. И. Преобразовательные схемы и системы. М,, Высша  школа, 1967, с. «З.

2.Размадзе Ш.М. Преобразовательные схемы и системы.И., Высша  школа, 19б7, с. ti3.

3.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 М 7/06. 1970.

о 1,/i / л. XXХ л. /

0 t/(

fl4

,

ч 11, J h)I - Jив

Фиг. I Jf-ff