Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Использование: изобретение может быть использовано в низковольтных источниках питания для электротехнологических установок. Сущность изобретения: устройство содержит трехфазный трансформатор с тремя первичными 1, 2, 3 и тремя вторичными 10,11, 12 обмотками, а также три вентильные группы по три вентиля 4, 6, 8; 5, 7, 9 и 13. 14, 15, причем вентили 13, 14, 15 выполнены управляемыми. Первичные обмотки 1, 2, 3 через неуправляемые вентили 4, 6, 8 соединены в треугольник с прямым чередованием фаз, а через неуправляемые вентили 5, 7, 9 - в треугольник с обратным чередованием фаз; при этом общие точки соединения попарно объединенных одноименными электродами вентилей первой и второй групп образуют входные выводы для подключения питающей сети. Вторичные обмотки 10, 11, 12 соединены с вентилями 13, 14, 15 третьей группы по нулевой схеме выпрямления, выходы которой образуют выходные выводы для подключения нагрузки . Указанное выполнение устройства позволяет реализовать симметричное регулирование выходного напряжения с использованием управления как по первичной, так и по вторичной стороне трансформатора, а также применить вместо шестиканальной системы управления с разделительными импульсными трансформаторами трехканальную систему управления без импульсных трансформаторов, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Ы, 1826115 А1 (51)5 Н 02 М 7/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

il

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :-,;,.::„,.—. -", К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 491 t500/07 (22) 15,02.91 (46) 07.07,93. Бюл, Р 25 (7 1) Научно-производственное объединение силовой электроники (72) Ю. Ф,Прасолов (56) Авторское свидетельство СССР

М 145673, кл. Н 02 М 7/12, 1961.

Авторское свидетельство СССР

М 1098094, кл. Н 02 M 7/12, 1982. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТО- ЯННОЕ (57) Использование: изобретение может быть использовано в низковольтных источниках питания для электротехнологических установок. Сущность изобретения: устройство содержит трехфазный трансформатор с тремя первичными 1, 2, 3 и тремя вторичными 10, 11, 12 обмотками, а также три вентильные группы по три вентиля 4, 6, 8; 5, 7, 9 и 13, 14, 15, причем вентили 13, 14, 15 выполнены управляемыми. Первичные обмотки 1, 2, 3 через неуправляемые вентили

4, 6, 8 соединены в треугольник с прямым чередованием фаз, а через неуправляемые вентили 5, 7, 9 — в треугольник с обратным чередованием фаз; при этом общие точки соединения попарно объединенных одноименными электродами вентилей первой и второй групп образуют входные выводы для подключения .питающей сети. Вторичные обмотки 10, 11, 12 соединены с вентилями.

13, 14, 15 третьей группы по нулевой схеме выпрямления, выходы которой образуют выходные выводы для подключения нагрузки. Указанное выполнение устройства позволяет реализовать симметричное регулирование выходного напряжения с использованием управления как по первичной, так и по вторичной стороне трансформатора, а также применить вместо шестиканальной системы управления с разделительными импульсными трансформаторэми трехканальную систему управления без импульсных трансформаторов, 2 ил.

18261,15

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в низковольтных источниках питания для электротехнологических установок.

Целью изобретения является упрощеwe и повышение надежности.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема выпрямителя, а на фиг. 2 - временные диаграммы выпрямленного напряжения Ud, состоящего.из участков синусоид линейных напряжений сети, трансформированных во вторичные обмотки трансформатора; выпрямленного тока Ы, который при активной нагрузке повторяет форму напряжения Ud. а также тока вентиля

Iv, установленного на вторичной стороне трансформатора, которому соответствуют заштрихованные площадки. . Трехфазный выпрямитель (фиг. I) содержит трансформатор с тремя первичными обмотками 1-3, соединенными через одну группу из трех неуправляемых вентилей 4, 6 и 8 в треугольник с прямым чередованием. фаз, и через другую группу из трех неуправляемых вентилей 5, 7 и 9 в треугольник с обратным чередованием фаз. При этом к попарно объединенным анодам вентилей из разных групп 4 и 5; 6 и 7; 8 и 9 подключены соответственно входные выводы А, В и С.

Вторичные обмотки трансформатора 10-12 вместе с подключенными к ним вентилями

13-15 образуют трехфазную нулевую схему выпрямления.

Рабата. выпрямителя при угле управления а, равном нулю, не отличается от работй прототипа, рассмотренной ранее. При атом одиночные за период импульсы управления на тиристары 13-15 подают в моменты пересечения соседних синусоид линейных напряжений, соответственно ВС и ВА; СА и

СВ; АВ и АС.

Рассмотрим работу выпрямителя при угле управления, равном 30 град. эл.

Пусть в момент V> на фиг. 2 на тиристор, 15 подается импульс управления, смещенный Относительно точки пересечения соседних синусоид линейных напряжений AB u

АС (точки естественной коммутации — точки

О на.фиг. 2) на 30 эл. град. При этом тиристор 15 открывается, так как наибольшее в данном интервале линейное напряжение

АС через диод 5 прикладывается к первичной обмотке 3 и трансформируется во вторичную обмотку 12, Через включившийся тиристор 15 напряжение фазы 12 прикладывается к нагрузке.

После сравнения напряжений АС и ВС в момент Чр открывается диод 6, а диод 5 закрывается приложенным к нему обратным напряжением. При этом к работающей первичной обмотке 3 через открывшийся диод 6 прикладывается уже напряжение ВС, которое также трансформируется<во вторичную обмотку 12, вследствие чего тиристор

15 продолжает проводить ток нагрузки до момента Ч4, т.е. он будет открыт в течение

120 эл. град (2 л/3).

В момент V4 подается импульс управле ния на тиристор 13, смещенный на угол управ10. ления а относительно точки естественной коммутации, соответствующей моменту Чз (моменту сравнения напряжений ВС и ВА).

При этом тиристор 13 открывается, так как наибольшее в данном интервале напряже15 ние ВА через диод 7 прикладывается к первичной обмотке 1 и трансформируется во вторичную обмотку 10, а тиристор 15 закрывается. Тиристор 13 также будет проводить ток нагрузки 120 эл. град„т,е. да момента

20 Чв, так как после сравнения напряжений ВА и СА в момент Vg закрывается диод 7 и открывается диод 8, через который к той же первичной обмотке 1 прикладывается наибольшее в данном интервале напряжение

25 СА, В момент Че подается импульс управления на тиристор 14, который после включения проводит ток нагрузки да момента Vs, При этом в интервале Чз-Чz к работаю30 щей первичной обмотке 2 среднего стержня трансформатора прикладывается через диод 9 напряжение СВ. а в интервале Ч7-Чав через диод 4 напряжение АВ, После подачи в момент Va импульса управления на тиристор 15 работа выпрямителя повторяется, В результате на нагрузке формируется шестипульсное с несимметричным регулированием выпрямленное напряжение, аналогичное напряжению

40 полууправляемой мостовой схемы выпрямления или несимметричной схемы встречно-параллельного включения вентилей на первичной стороне трансформатора, На фиг. 2 заштрихованы для наглядно45 сти площадки, соответствующие току тиристора 15, а толстой огибающей линией отмечена напряжение (ток) нагрузки.

Установка на первичной стороне трансформатора неуправляемых вентилей (дио-50 дав). а на второй стороне — управляемых вентилей (тиристоров), т.е, перестановка их местами по сравнению с прототипом позволяет значительно упростить систему управления тиристорами выпрямителя, а, следовательно, повысить надежность его работы.

При этом вместо шестиканальной системы используется трехканальная, à при неглубоком регулировании может быть

1826115 применена одноканальная система управления. Кроме того, вследствие объединения катодов тиристоров отпадает необходимость применения в низковольтных выпрямителях, для которых данная схема 5 наиболее предпочтительна, разделительных импульсных трансформаторов для подачи импульсов на управляющие электроды тиристоров. Следует также отметить, что при установке тиристоров на первичной 10 стороне трансформатора (как в прототипе) к системе управления предьявляются дополнительные требования; —.длительность им-. пульсов управления должна быть не менее

60 эл. град.; — допустимая несимметрия 15 между импульсами — не более 0,5-1,0 эл. град.

При установке тиристоров на вторичной стороне они могут управляться короткими импульсами, что также упрощает систему 20 управления.

Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом является отсутствие регулирования тока намагничивания трансформатора при 25 . регулировании напряжения на нагрузке.

При необходимости в предлагаемом

- устройстве может быть реализовано симметричное регулирование выходного напряжения с использованием совместного 30

{комбинированного) управления как по первичной, так и по вторичной стороне трансформатора. Для этого должны быть управляемыми наряду с вентилями 13-15, подключенными к вторичным обмоткам 35 трансформатора. также вентили 4, 6 и 8, через которые первичные обмотки трансь форматора соединяются в треугольник с прямым чередованием фаз.

Использование устройства в выпрямителе для питания гальванических ванн на номинальный ток 100 А и напряжения 12 8 позволяет вместо шестиканальной системы управления с разделительными импульсными трансформаторами применить трехканальную систему управления без импульсных трансформаторов, Формула изобретения

Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с тремя первичными и тремя вторичными обмотка. ми и три вентильных группы, Ilo три вентиля в каждой, причем вентили по меньшей мере одной группы выполнены управляемыми, первичные обмотки через первую группу вентилей соединены в треугольник с прямым чередованием фаз, а через вторую группу вентилей — в треугольник с обратным чередованием фаз, и общие точки соединения попарно объединенных одноименными электродами соответствующих вентилей первой и второй групп образуют входные выводы для подключения питающей сети, а вторичные обмотки соединены с вентилями третьей группы по нулевой схеме выпрямления, выход которой образует выходные выводы для подключения нагрузки, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, вентили указанных первой и второй групп выполнены неуправляемыми. а вентили третьей группы — управляемыми,