Управляемый выпрямитель
Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в мощных выпрямителях с ограниченным диапазоном регулирования выходного напряжения, в частности, для питания электролизеров и гальванических ванн. Техническим результатом является увеличение значения коэффициента сдвига, снижение уровня пульсаций и типовой мощности силового трансформатора за счет исключения задержки начала протекания тока по вступающему в работу полупроводниковому вентилю. Управляемый выпрямитель содержит входной силовой трансформатор, вентильный блок, выполненный на неуправляемых полупроводниковых вентилях с дросселями насыщения с тремя обмотками, тиристоры и блок импульсно-фазового управления. Кроме того, управляемый выпрямитель содержит дополнительный выпрямитель, образованный неуправляемыми полупроводниковыми вентилями, подключенными соответственно к третьим обмоткам дросселей насыщения, причем выходы постоянного тока дополнительного выпрямителя подключены согласно-параллельно к выходам постоянного тока управляемого выпрямителя. 1 ил.
Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в мощных выпрямителях с ограниченным диапазоном регулирования выходного напряжения, в частности, для питания электролизеров и гальванических ванн.
Известны управляемые выпрямители с регулированием выходного напряжения дросселями насыщения (См. Толстов Ю.Г., Мосткова Г.П., Ковалев В.И. Силовые полупроводниковые выпрямители, управляемые дросселями насыщения. М.: Наука, 1968, с. 80, 153, 224). Недостатками данных управляемых выпрямителей являются низкое значение коэффициента сдвига (cos
), обусловленное линейной зависимостью cos от глубины регулирования напряжения, высокий уровень пульсаций выходного напряжения и, как следствие, завышенная типовая мощность силового трансформатора (определяемая произведением максимального выпрямленного напряжения на максимальный выпрямленный ток. Так, при изменении выпрямленного напряжения Ud от максимального значения Udmax до 0,75 Udmax cox, без учета угла коммутации, изменяется от 1,00 до 0,75, а отношение амплитуды основной гармонической составляющей к максимальному выпрямленному напряжению изменяется от 0,25 до 0,50 для трехпульсных схем выпрямления и от 0,047 до 0,25 для шестипульсных схем выпрямления (см. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок. Под ред. Большама Я.М., Круповича В.И., Самовера М. Л. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1974 г., с. 245, с. 253). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является управляемый выпрямитель, содержащий входной силовой трансформатор, вентильный блок, выполненный на неуправляемых полупроводниковых вентилях с дросселями насыщения с тремя обмотками, тиристоры и блок импульсно-фазового управления (см. патент РФ N 1781793, МКИ6 5 Н 02 М 7/04, опубл. БИ N 46, 1992 г.). Вторичные обмотки входного силового трансформатора данного управляемого выпрямителя подключены к входу вентильного блока, первые обмотки дросселей насыщения включены последовательно с соответствующими вентилями вентильного блока, вторые обмотки дросселей насыщения соединены последовательно и подключены к источнику тока смещения, а к третьим обмоткам дросселей насыщения подключены силовые электроды тиристоров, управляющие электроды которых соединены с соответствующими выходами блока импульсно- фазового управления, к выходам постоянного тока управляемого выпрямителя подключена нагрузка. Недостатками данного управляемого выпрямителя являются низкое значение коэффициента сдвига (cos ), обусловленное линейной зависимостью cos от глубины регулирования напряжения, высокий уровень пульсаций выходного напряжения и, как следствие, завышенная типовая мощность силового трансформатора (определяемая произведением максимального выпрямленного напряжения на максимальный выпрямленный ток). Так, при изменении выпрямленного напряжения Ud от максимального значения Udmax до 0,75 Udmax cos , без учета угла коммутации, изменяется от 1,00 до 0,75, а отношение амплитуды основной гармонической составляющей к максимальному выпрямленному напряжению изменяется от 0,25 до 0,5 для трехпульсных схем выпрямления и от 0,047 до 0,25 для шестипульсных схем выпрямления (См. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок. Под ред. Большама Я.М., Круповича В.И., Самовера М. Л. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1974 г., с. 245, с. 253). Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является увеличение значения коэффициента сдвига (cos), снижение уровня пульсаций и типовой мощности силового трансформатора за счет исключения задержки начала протекания тока по вступающему в работу полупроводниковому вентилю. Поставленная техническая задача решается за счет того, что в управляемом выпрямителе, содержащем входной силовой трансформатор, вторичные обмотки которого подключены ко входу вентильного блока, выполненного на неуправляемых полупроводниковых вентилях с дросселями насыщения с тремя обмотками, тиристоры и блок импульсно- фазового управления, согласно изобретению содержится дополнительный выпрямитель, образованный неуправляемыми полупроводниковыми вентилями, подключенными соответственно к третьим обмоткам дросселей насыщения, первые обмотки которых включены последовательно с соответствующими неуправляемыми полупроводниковыми вентилями вентильного блока, вторые обмотки всех дросселей насыщения соединены последовательно и подключены к источнику тока смещения, третьи обмотки дросселей насыщения подключены к силовым электродам соответствующих тиристоров, управляющие электроды которых соединены с соответствующими выходами блока импульсно-фазового управления, причем выходы постоянного тока дополнительного выпрямителя подключены согласно-параллельно к выходам постоянного тока управляемого выпрямителя. В заявляемом управляемом выпрямителе содержание дополнительного выпрямителя, образованного неуправляемыми полупроводниковыми вентилями, обеспечивает коммутацию неуправляемых вентилей вентильного блока в точках естественной коммутации, т.е. без задержки относительно напряжения сети, при этом регулируется только часть напряжения, величина которого определяется отношением витков третьей и первой обмоток дросселя. Таким образом, в заявляемом управляемом выпрямителе реализован фазоступенчатый способ регулирования напряжения, обеспечивающий высокий коэффициент сдвига (cos) - при ограниченном диапазоне регулирования обеспечивается значение cos, равное 1 в крайних точках диапазона при незначительном уменьшении значения cos в середине диапазона, а также низкий уровень пульсаций выпрямленного напряжения - уровень пульсаций в крайних точках диапазона соответствует уровню пульсаций неуправляемого выпрямителя при незначительном повышении значения в середине диапазона. На чертеже дана схема управляемого выпрямителя. Управляемый выпрямитель включает входной силовой трансформатор 1, вторичные обмотки которого подключены к входу вентильного блока 2, выполненного на неуправляемых полупроводниковых вентилях 3 с дросселями насыщения 4, первые обмотки 5 которых включены последовательно с соответствующими неуправляемыми полупроводниковыми вентилями 3, вторые обмотки 6 всех дросселей насыщения 4 соединены последовательно и подключены к источнику тока смещения 7, третьи обмотки 8 дросселей насыщения 4 подключены к силовым электродам тиристоров 9, управляющие электроды которых соединены с соответствующими выходами блока импульсно-фазового управления 10, к третьим обмоткам 8 дросселей насыщения 4 подключены соответственно неуправляемые полупроводниковые вентили 11, образуя дополнительный выпрямитель 12, выходы постоянного тока 13, 14 которого подключены согласно-параллельно к выходам постоянного тока управляемого выпрямителя 15, 16, к выходам постоянного тока управляемого выпрямителя подключена нагрузка 17. Управляемый выпрямитель работает следующим образом. Перед началом коммутации тока вентилями 3 выпрямительного блока 2 источником тока смещения 7 при запертом тиристоре 9 задается исходное состояние дросселя 4 вступающей в работу фазы, определяемое максимальным значением индукции насыщения - Вm. С началом протекания тока в вентиле 3 вступающей в работу фазы, совпадающим с точкой естественной коммутации, дроссель 4 выводится из отрицательного насыщения и в обмотку 8 дросселя трансформируется напряжение, которое выпрямляется соответствующим вентилем 11 дополнительного выпрямителя 12. Напряжение на нагрузке 17 снижено на величину падения напряжения на обмотке 5 дросселя 4, задаваемого соотношением витков обмоток 8 и 5 дросселя 4: Кт = W8/W5. При открытых тиристорах 9 дроссели 4 шунтируются, и все напряжение силового трансформатора через вентили 3 выпрямительного блока 2 подается на нагрузку 17. Максимальное напряжение на нагрузке равно: Udmax = KcxU2ф, где Кcx - коэффициент схемы выпрямления; U2ф - фазное вторичное напряжение силового трансформатора. Минимальное напряжение на нагрузке определяется следующими соотношениями: Udmin = KcxU8; Udmin = Кcx(U2ф - U5), где U5, U8 - напряжение на соответствующих обмотках дросселя. Так как Кт = W8/W5 = U8/U5, то Udmin = KтUdmax/1 + Кт. Изменяя посредством блока импульсно-фазового управления 10 время открытого состояния тиристоров 9 в проводящий период вентилей 3, можно регулировать напряжение на нагрузке 17 от dmin до Udmax. Использование заявляемого управляемого выпрямителя обеспечивает следующие технико-экономические преимущества: - увеличение значения коэффициента сдвига (cos) - при ограниченном диапазоне регулирования обеспечивается значение cos , равное 1 в крайних точках диапазона при незначительном уменьшении значения cos в середине диапазона, - снижение уровня пульсаций выходного напряжения - уровень пульсаций в крайних точках диапазона соответствует уровню пульсаций неуправляемого выпрямителя при незначительном повышении значения в середине диапазона, - снижение типовой мощности силового трансформатора,- сокращение потерь в распределительных электрических сетях,
- сокращение стоимости силовых трансформаторов и сглаживающих реакторов,
- подключение большего числа токоприемников к имеющимся электрическим сетям,
- высокое быстродействие управляемого выпрямителя.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.06.2007
Извещение опубликовано: 20.06.2007 БИ: 17/2007
Похожие патенты:
Вентильный преобразователь // 2124263
Способ управления мостовым преобразователем // 1259448
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в прецизионных широтнорегулируемых электроприводах станков с ЧПУ и позволяет повысить качество регулирования
Выпрямитель на полупроводниковых триодах // 186017
Преобразователь постоянного напряжения в постоянное с устройством стабилизации выходных параметров // 2169983
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания низковольтных потребителей электроподвижного состава от тяговой сети
Параметрический источник тока // 2161363
Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение в параметрических источниках тока, предназначенных для преобразования переменного тока промышленной частоты в стабилизированный постоянный ток, для питания электролизеров в цветной металлургии и вакуумных дуговых печах для плавки титана
Комбинированный вентиль тока // 2119712
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для создания преобразователей, работающих как с положительными, так и с отрицательными углами регулирования
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания , Цель изобретения - упрощение, снижение установленной мощности и расширение области применения
Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано при сильноточном низковольтном многопульсном выпрямлении с малым числом диодов
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при сильноточном низковольтном двенадцатипульсном выпрямлении
Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в сильноточных низковольтных источниках питания
Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться для питаниях многих нагрузок с независимым регулированием напряжения на каждой из них
Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться для питания многих нагрузок
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, в регулируемом электроприводе постоянного или переменного тока
Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания электрометаллургических установок, например дуговых печей постоянного тока
Изобретение относится к области преобразовательной техники, применяемой в реверсивном комплектном электроприводе постоянного тока
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии или систем гарантированного электропитания
Изобретение относится к преобразовательной технике, а также гальванотехнике и может быть использовано в источниках технологического тока, предназначенных для нанесение хромовых и других видов гальванопокрытий. Технический результат - снижение коэффициента пульсаций выходного тока реверсивного тиристорного преобразователя до минимальных значений, обеспечивающих повышение качества хромовых покрытий и других видов гальванопокрытий. Для достижения технического результата в реверсивном тиристорном преобразователе, силовая схема которого содержит две многофазные группы тиристоров, включенные встречно параллельно, и последовательно включенный сглаживающий реактор, а схема управления преобразователя содержит соединенные последовательно систему автоматического регулирования, многоканальную систему импульсно-фазового управления тиристорами и две многоканальные группы выходных ключей, выходы которых соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров силовой схемы, а также схема управления преобразователя содержит блок реверса, два выхода которого подключены к объединенным входам различных групп выходных ключей, дополнительно в силовую схему введены последовательно соединенные одними выводами сглаживающий конденсатор и управляемый ключ, другие выводы которых подключены к двум выходным выводам преобразователя, причем управляющий вход ключа соединен с одним из выходов блока реверса. При этом дополнительно введенный в силовую схему преобразователя конденсатор выполнен в виде параллельно включенных электролитических конденсаторов, а дополнительно введенный в силовую схему преобразователя управляемый ключ выполнен в виде параллельно включенных MOSFET транзисторов. Использование управляемого ключа в виде параллельно включенных MOSFET транзисторов с каналом n-типа позволяет практически устранить влияние ключа на пульсации технологического тока катодной полярности, а использование параллельно включенных электролитических конденсаторов повышенной емкости в сглаживающем LC фильтре позволяет заметно уменьшить пульсации технологического тока катодной (прямой) полярности, при которой происходит осаждение хромового покрытия, что в свою очередь позволяет улучшить физико-механические свойства этого покрытия, а также уменьшить массогабаритные показатели сглаживающего реактора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Источник питания от многофазной сети переменного тока с коррекцией гармонических колебаний // 2633966
Источник питания для многофазной сети с коррекцией гармонических колебаний относится к электротехнике и предназначен для питания различных электрических устройств, соединенных с многофазной электрической сетью переменного тока. Техническим результатом заявленного решения является уменьшение гармонических составляющих, снижение пульсаций выходного напряжения и тока источника питания, существенное уменьшение потребляемой мощности. Источник питания для многофазной сети переменного тока с коррекцией гармонических колебаний, содержащий основной многофазный выпрямитель сети переменного тока, дополнительный многофазный выпрямитель, контроллер и дополнительный источник напряжения или тока, при этом положительный выход основного многофазного выпрямителя выполнен с возможностью соединения с нагрузкой, а отрицательный вывод основного многофазного выпрямителя соединен с положительным выводом дополнительного источника напряжения или тока, отрицательный вывод которого выполнен с возможностью соединения с нагрузкой, выходные вывода дополнительного многофазного выпрямителя соединены с входными выводами дополнительного источника напряжения или тока, причем дополнительный многофазный выпрямитель снабжен электронными ключами, по одному в цепи каждого выпрямительного элемента, а каждый электронный ключ соединен с контроллером. 5 з.п. ф-лы, 17 ил.
