Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к силовой образовательной технике и может найти практическое применение в качестве низковольтного вторичного источника постоянного напряжения. Цель изобретения - улучшение электромагнитной совместимости с питающей сетью. Положительный эффект в преобразователе, содержащем две вторичные обмотки 3 и 4, соединенные в звезду, обусловлен их разнесением по высоте и выполнением в виде двух укороченных цилиндров. При этом каждая фаза одной вторичной обмотки соединяется с двумя другими фазами другой вторичной обмотки через вентили 6 - 11. Представлены модификации конструкции преобразователя при четном и нечетном числе слоев вторичных обмоток. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти практическое применение в качестве низковольтных вторичных источников постоянного напряжения с повышенными требованиями к электромагнитной совместности с питающей сетью. Цель изобретения улучшение электромагнитной совместимости с питающей сетью. На фиг. 1 (а, б, в) приведена принципиальная схема преобразователя переменного напряжения в постоянное и возможные варианты его исполнения; на фиг. 2(а, б, в, г) показаны диаграммы токов и напряжений, характеризующие его работу. Преобразователь содержит трансформатор 1 с обмоткой 2, 3 и 4 и магнитопроводом 5 и вентили 6-11. Концы первичной обмотки 2 трансформатора 1, соединенные в звезду или треугольник, образуют входные выводы А, В и С преобразователя для подключения к питающей сети. Вторичные обмотки 3 и 4 соединены в идентичные звезды, нулевые точки которых образуют выходные выводы преобразователя для подключения нагрузки. Свободные фазные выводы вторичных обмоток 3 и 4 подключены соответственно к объединенным катодам и анодам вентилей 6-11 таким образом, чтобы каждая фаза a, b, с одной вторичной обмотки, например 4, оказалась подключенной через пары вентилей 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11 к смежным фазам другой вторичной обмотки 3 трансформатора 1. Первичные фазные обмотки 2 трансформатора 1 представляют собой обычные многослойные цилиндрические обмотки, расположенные на разных стержнях трехстержневого магнитопровода 5. Вторичные обмотки 3 и 4 также выполнены цилиндрическими, но вполовину высоты первичной обмотки 2 и разнесены относительно нее по высоте таким образом, что образуют как бы суммарную вторичную концентрическую обмотку, равную высоте первичной обмотки 2. Вентили 6-11 подключены своими управляющими электродами к общей системе управления, не показанной на фиг. 1. При работе преобразователя, указанного на фиг. 1а, на его входные выводы А, В, С подается трехфазное сетевое напряжение, которое трансформируется в виде двух вторичных идентичных трехфазных систем напряжения U_a, U_b, U_c. Поскольку каждый из фазных концов a, b и с вторичной обмотки подключены через объединенные аноды пар вентилей 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11 к смежным по фазе концам второй вторичной обмотки 3 трансформатора 1, между нулевыми точками вторичных обмоток формируется выпрямленное шестипульсное напряжение, представляющее собой разность наибольших мгновенных значений фазных вторичных напряжений (U_d, i_d). При этом вентили 6, 7, 8, 9, 10 и 11 работают поочередно через 60 эл. град, пропуская импульсы тока длительность в 60 эл. град (i₆-i₁₁), а через фазные вторичные обмотки 3 и 4 протекают импульсы тока длительностью по 120 эл. град (см. фиг. 2а, б, в). Регулирование или стабилизация выходного тока или напряжения обеспечивается фазовым регулированием-задержкой моментов отпирания тиристоров 6-11 относительно моментов их естественной коммутации с помощью обычной системы автоматического регулирования (САУ), не показанной на фиг. 1. При питании преобразователя от сети ограниченной мощности одним из основных требований по обеспечению их электромагнитной совместимости является обеспечение нормированных коэффициента искажения синусоидальности сетевого напряжения и уровня радиопомех на входных выводах преобразователя (особенно в радиочастотном диапазоне 10-150 кГц), которые определяются коммутационными процессами переключения вентилей. При коммутации тока тиристорами 6-11 в сетевом напряжении формируются коммутационные просечки, а сам преобразователь ведет себя как генератор импульсов напряжения (фиг. 2в), образующих эти просечки при наложении их на сетевое напряжение. При работе преобразователя на активно-индуктивную нагрузку эти просечки являются определяющими в уровне радиопомех и коэффициента искажения синусоидальности напряжения питающей сети ограниченной-соизмеримой мощности U сети (см. фиг. 2г). Для их снижения широко применяют реактирование преобразователя за счет установки дополнительных реакторов, что ведет к усложнению, увеличению габаритов и расхода материалов преобразователя, недопустимых в целом ряде случаев. Разнесение вторичных обмоток трансформатора позволяет решить эту задачу без установки дополнительных реакторов и без увеличения расхода материалов. Поскольку обе фазные вторичные обмотки на каждом стержне магнитопровода 5 трансформатора 1 работают поочередно во времени, создается неуравновешенность намагничивающих сил по высоте стержня магнитопровода. Следствием этого является увеличение индуктивности рассеяния трансформатора в 3-7 раз относительно обычного реактанса. Таким образом, регулируя геометрию трансформатора с использованием разнесения вторичных обмоток трансформатора, можно получить требуемую реактивную составляющую реактанса трансформатора и выполнить требования по обеспечению электромагнитной совместимости преобразователя с питающей сетью без применения добавочных реакторов за счет деления импульсной составляющей по реактансам сети и трансформатора. Поскольку в низковольтных и сильноточных преобразователях переменного напряжения в постоянное возникают конструктивные трудности с выполнением вторичных обмоток, предлагаются некоторые возможные их модификации. Например, в случае выполнения вторичных обмоток 3 и 4 трансформатора 1 с четным числом слоев предлагается выполнить их намотку с разных сторон магнитопровода и соответственно выводить их концы на верхнюю а₃, b₃, с₃ и нижнюю а₄, b₄, с₄ клеммные панели (см. фиг. 1б). При нечетном числе слоев вторичных обмоток их сначала предлагается выводить на одну общую клеммную панель преобразователя, а концы в другую сторону (см. фиг. 1в). В обоих случаях устраняется необходимость выполнения промежуточной средней клеммнной панели, поскольку другие концы указанных вторичных обмоток можно либо непосредственно соединять в нулевые точки, либо выводить аналогичным образом на верхнюю и нижнюю клемнные панели трансформатора. Особенно эффективно применение преобразователя для ограничения уровня радиопомех.

Формула изобретения

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трансформатор, на стержнях магнитопровода которого расположены первичная и две вторичные обмотки, соединенные в звезду, нулевые точки которых образуют выходные выводы, а каждый свободный вывод фазы одной вторичной обмотки подключен к объединенным анодам (катодам) двух вентилей, катоды (аноды) которых соединены с разноименными фазами другой вторичной обмотки, отличающийся тем, что, с целью улучшения электромагнитной совместимости с питающей сетью, вторичные обмотки трансформатора выполнены идентичными в виде двух укороченных цилиндров вполовину высоты первичной обмотки и разнесены относительно нее по высоте. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что при четном числе слоев вторичных обмоток начала и концы их выведены в противоположные стороны обмоток. 3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что при нечетном числе слоев вторичных обмоток трансформатора начала их выведены в одну сторону, а концы в другую сторону обмоток и стержней магнитопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---