Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное повышенной величины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1064 1 Н 02 М 7/1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) 1. ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ ПОВЫШЕННОЙ ВЕЛИЧИНЫ, содержащий трехфазный источник переменного тока с тремя выходными выводами, тиристор, катодом подключенный к положительному выводу нагрузки, по., следовательно соединенные каскады с пятью входными н пятью выходными выводами, каждый из каскадов выполнен из двух вентильных ячеек, которые, в свою очередь, содержат по два последовательно-согласно соединенных между собой вентиля, причем анод крайнего вентиля соединен с вторым входным выводом каскада, а катод другого вентиля этой ячейки подключен к второму выходному вь 1 воду каскада и одной из обкладок первого внешнего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с первым входным выводом каскада, первый внутренний конденсатор, обкладка которого со. единена с третьим выходным выводом каскада, второй внешний конденсатор, обкладка которого соединена с пятым выходным выводом каскада, н блок контроля напряжения и управления тиристором, отличающийся тем, что, с целью упрощения и увеличения максимального значения напряжения на нагрузке, каждый каскад снабжен вторым внутренним конденсатором, который с первым внутренним конденсатором образует емкостную цепочку, которая включена между точками соединения вентилей вентильных ячеек, точка соединения конденсаторов подключена к третьему входному выводу, катод крайнего вентиля второй вентильной ячейки подключен к четвертому входному выводу каскада, а анод второго вентиля этой ячейки подключен к четвертому выходному выводу каскада, к этому же выводу подключена вторая обкладка второго внешнего конден, сатора; а первый и пятый входные выводы соединены с соответствующими выходными выводами каскада. 2, Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что выходные выводы источника соединены с входными выводами первого каскада: первый с первым и вторым, второй с третьим, третий с четвертым и пятым, анод тиристора подключен к второму выходному выводу и-го каскада, а четвертый выходной вывод э 1 ого каскада соединен с нагрузкой,Изобретение относится к электротехникеи может быть использовано в автономных системах электроснабжения, в которых в качестве основных источников электрической энергии используются трехфазные источники переменного напряжения, линейное номинальное напряжение которых по величине меньше требуемого номинального выпрямленного напряжения на нагрузке.Известен преобразователь переменногонапряжения в постоянное повышенной вели.чины, содержащий трехфазный источни переменного тока и выпрямитель из после.довательно соединенных трехфазных каскадов вентильно-конденсаторного типа, выходом подключенный к нагрузке. Трехфазный выпрямитель преобразователя содержит центральный каскад, выполненный только из вентилей, количество которых равно шести, при этом точки соединения вентилей каждой пары последовательно-согласно включенных вентилей соединены с соответствующими фазными выводами трехфазного источника переменного тока. Вентили всех каскадов соединены так, что образуют три параллельные по постоянному току вентильные ветви, каждая из которых выполнена из последовательно-согласно соединенных между собой вентилей, причем концы ветвей подключены к полюсам нагрузки. Конденсаторы всех каскадов образуют три колонны конденсаторов, а вентили каждой ветви подключены от каскада к каскаду по закону циклической перестановки фаз прямой и обратной последовательности 11.Однако такое устройство имеет сравнительно невысокий коэффициент умножения т, равный четырем и определяемый как отношение максимального напряжения на нагрузке к амплитуде линейного напряжения источника питания. Кроме того, при коэффициенте гп =4 устройство имеет большое количество вентилей (восемнадцать) и конденсаторов (девятнадцать), что приводит к завышенным значениям массы и габаритов устройства и невысокому значению КПД.Известен также преобразователь, содержащий трехфазный источник переменного .тока, четыре последовательно-согласно соединенных между собой диода, два управляемых вентиля и три пары по два после- довательнО включенных конденсатора, причем точки соединения конденсаторов каждой пары подключены к соответствующимтремфазным выводам источника. переменного тока, при этом одна пара конденсаторов подключена параллельно двум средним диодам, а другая пара через включенные в зарядном. направлении два управляемых вентиля соединена с нагрузкой, и блок контроля напряжени и фазного управления управляемыми вентилями 2,Однако данное устройство при наличии болыяого количества вентилей (двенадцати) имеет низкий коэффициент умножения, равный двум. Завышенное количество полупро.водниковых элементов приводит к низкомуКПД устройства, большим массе и габаритам устройства, что отрицательно сказывается на его удельных энергетических показателях,Наиболее близок к предлагаемому по, технической сущности трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное повышенной величины, которыйсодержит трехфазный источник переменноготока с тремя выходными выводами, тиристоркатодом подключенный к положительномувыводу нагрузки, и последовательно соединенные каскады с пятью входными и пятьювыходными выводами, каждый из каскадовсодержит по две вентнльные ячейки, каждаяиз которых выполнена из двух последовательно-согласно соединенных между собойвентилей, причем анод крайнего вентиля20 соединен с входным выводом каскада, акатод другого вентиля этой вентильной ячейки подключен к второму выходному выводукаскада и одной из обкладок первого внешнего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с первым входным выводомкаскада, внутренний и второй внешний конденсаторы обкладки которых соединенысоответственно с третьим и пятым выходными выводами каскада соответственно,Кроме того, преобразователь содержит двапоследовательно-согласно соединенных вентиля, которые совместно с указанными элементами образуют один каскад с шестьювходными и шестью выходными выводамитрехфазного преобразователя переменногонапряжения в постоянное повышенной ве 35 личины 131.Известное устройство имеет улучшенныеудельные энергетические показатели, однакохарактеризуется завышенными массогабаритными показателями, так как каждыйкаскад имеет шесть диодов и три диода итри тиристора для подключения нагрузки.Кроме того, это устройство обладает сравнительно низким удельным значением напряжения на каждый каскад, т. е. каждый каскад обеспечивает увеличение напряжения45 лишь на величину равную Етл, т. е. максимальному линейному.Цель изобретения - упрощение и увеличение максимального значения напряжения на нагрузке.Поставленная цель достигается тем, чтов трехфазном преобразователе переменногонапряжения в постоянное повышенной величины, содержащем трехфазный источникпеременного тока с тремя выходными выводами, тиристор, катодом подключенный5 к положительному выводу нагрузки, панеле.довательно соединенные каскады с пятью входными и пятью выходными выводами, каждыйиз каскадов выполнен из двух вен.када, катод вентиля 18 и анод вентиля 9второй вентильной ячейки подключеныквходному 8 и выходному 13 выводам каскадасоответственно, конденсаторы 20 и 21 об.разуют емкостную цепочку, которая включена между точками соединения вентилейвентильных ячеек, точка соединения конденсаторов подключена к входному 7 выводукаскада, конденсаторы 22 и 23 соединеныс выходными выводами О, 11, 13 и 14 каскада соответственно а входные выводы 5,7 и 9 соединены с выходными выводами О,12 и 14 каскада соответственно,Преобразователь работает следующимобразом,Рассмотрим работу на примере Х-го каскада, При периодическом изменении напряжений трехфазного источника конденсаторы 20 - 23 заряжаются до различного уровнянапряженннй на своих обкладках (конденсаторы 20 и 21 заряжаются до величины(2 - 1) Егл, где 1 - номер каскада, Еамплитудное значение линейного напряжения источника 1, а конденсаторы 22 и 23 -до ЪЕ гл) . Полярность напряжений заряжаемых конденсаторов показана на чертеже.В промежуток времени, при котором потенциал выходного вывода 2 выше потенциалавходного вывода 3 источникаи мгновенноезначение линейного напряжения (.) изменяется от нуля до Ег, потенциал входноговывода 6 выше потенциала выходного вывода 7,-го каскада и напряжение (.)л 7 из.меняется от 2(31 - 1) Етл до (2 Х - 1) Етл Приэтом происходит заряд конденсатора 20.Когда же потенциал выходного вывода 2станет ниже потенциала выходного вывода 3и мгновенное значение линейного напряжения Ц, изменяется от нуля до Е, потенциал входных выводов 7 выше потенциалавходных выводов 5 и напряжение (.)р изменяется от (2 М - 1) Едо 2 Ел. При этомпроисходит заряд конденсатора 22.Максимальное значение напряжения, которое может быть приложено к конденсато.ру 22, складывается из амплитуды,линейногонапряжения источника Ет, и максимальногонапряжения на конденсаторе 20 равного(2 К - 1) Е поэтому конденсатор 22 заря.жается до величины напряжения, равного2 ИЕэ. Аналогичным образом происходитзаряд конденсаторов 21 и 23 при периоди.ческом изменении мгновенного значениялинейного напряжения Ц . Заряд кондентильных ячеек, которые, в свою очередь, содержат по два последовательно-согласно сатора 21 происходит до величины напряжения, равного (Ж - 1)Ел, а конденсатора 1 - до напряжения на его обкладках 2 Ещ.Максимальное значение напряжения, которое подается на нагрузку 26, равно суммарному значению, складывающемуся из максимального напряжения на одном выход. ном конденсаторе последнего каскада равного 2 пЕъ амплитудного значения Ефл, ли соединенных между собой вентиля, причеманод крайнего вентиля, соединен с вторымвходным выводом каскада, а катод другоговентиля этой ячейки подключен к второмувыходному выводу каскада и одной из обкладок первого внешнего конденсатора,вторая обкладка которого соединена с первым входным выводом каскада, первый внутренний конденсатор, обкладка которого со- Оединена с третьим выходным выводом каскада, второй внешний конденсатор, обкладкакоторого соединена с пятым выходным выводом каскада, и блок контроля напряжения и управления тиристором, каждый каскад снабжен вторым внутренним конденса 5тором, который с первым внутренним конденсатором образует емкостную цепочку, которая включена между точками соединениявентилей вентильных ячеек, точка соединения конденсаторов подключена к третьему. 20входному выводу, катод крайнего вентиля. второй вентильной ячейки подключен к четвертому входному выводу каскада, а анодвторого вентиля этой ячейки подключен,к четвертому выходномувыводу каскада,,к этому же выводу подключена вторая обкладка второго внешнего конденсатора, апервыйи пятый входные выводы соединеныс соответствующими выходными выводамикаскада.Кроме того, выходные выводы источника Зосоединены с входными выводами первогокаскада: первый с первым и вторым, второйс третьим, третий с четвертым и пятым,анод тиристора соединен ко второму выход-.ному выводу и-го каскада, а четвертый выходной вывод этого каскада соединен с на- З 5грузкой,На чертеже представлена принципиальная электрическая схема трехфазного преобразователя переменного напряжения впостоянное повышенной величины.40Преобразователь содержит трехфазныйисточникпеременного тока с тремя выходными выводами 2 - 4, п последовательносоединенных каскадов с пятью входнымивыводами 5 - 9 и пятью выходными выводами0 - 4, каждый 1-й каскад 15 содержит 45две вентильные ячейки, каждая из которыхвыполнена из двух иоследовательно-согласно соединенных между собой вентилей соответственно 16 и 17, 8 и 19, емкостнуюцепочку из двух внутренних конденсаторов20 и 21, два внешних конденсатора 22 и 23,тиристор 24, блок 25 контроля напряженияи управления тиристором, подключеннымк нагрузке 26. Анод вентиля 16 соединенс входным выводом 6, а катод вентиля 17этой вентильной ячейки подключен к выходному выводу 11 каскада и одной из обкладок конденсатора 22, вторая обкладка которого соединена с входным выводом 5 кас064397 Составитель В, Оглоблев Редактор Л. Пчелинская Техред И. Верес Корректор В. Гнрняк Тираж%87 Подписное ВНИИПИ Государственного . комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/Ь Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4нейного напряжения Ц и максимального напряжения на другом выходном кондея. саторе последнего каскада, равного 2 пЕтл., .поэтому к нагрузке при открытом тиристоре может быть приложено напряжение (4 и+1)х Х Еаа. Таким образом, трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное позволяет упростить устройство и увеличить максимальное напряжение на йагрузйе в (4 п+1)/и раза по сравнению с устройством-прототипом, Кроме того, каждый каскад предлагаемого преобразователя в результате 5сокращения на ЗЗой количества полупроводниковых элементов позволяет существенным образом улучшить массогабаритные пока затели при одновременном увеличении каж дым каскадом на 4 Еа выходного напря кения,