Мостовой преобразователь электроэнергии

СОЮЗ СОВЕТ РЕСПУЬЛИН агг й 9 4 Н 02 М 7/162 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ цМЕ р 74 ГОсудАРстВенный нОмитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй к двтцкнпа сюидетильс(53) 621.314.632 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 743140, кл. Н 02 М 7/06, 1978.Патент Германии У 713642, кл. 21 й 12/02, 1941.,(54) МОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве неуправляемого источникаэлектропитания, обеспечивающего преобразование переменного напряжения в постоянное, преимущественнопри повышенных токах нагрузки. ЦЕльизобретения - расширение областиприменения. Двенадцатикратная частота пульсаций напряжения на нагрузке4 обеспечивается путем подключенияк шестиячейковому вентильному мосту13 на преобразовательных элементах1-2 вторичных обмоток трансформато-ра, собранных по схеме двустороннийвстречно-встречный зигзаг - трехлучевая звезда. Устройство может выполняться управляемым с указаннымалгоритмом включения вентилей. 3 з.п.ф-лы, 3 ил еИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано вкачестве неуправляемого или управляемого (стабилизированного) источника электропитания обеспечивающегопреобразование переменного напряжения в постоянное, преимущественнопри повьшенных токах нагрузки и требованиях обеспечить простыми средствами высокое качество преобразованияэнергии путем Формирования 12 циклически сменяющихся во времени контуроц прохождения тока нагрузки с малым уровнем пульсации выходного напряжения без введения дополнительных средств Фильтрации и фазосдвигающих устройств,Цель изобретения - расширение области применения преобразователя,На Фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема устройства;на Фиг. 2 - адекватная ей топологическая схема соединения вентильныхобмоток; йа Фиг. 3 - векторная диаграмма фазосдвинутых .импульсовБц( Р =1,12) выходного напряжения 3,в фазовой плоскости.Преобразователь по фиг. 1 содержит двенадцать преобразовательныхэлементов 1-12 (в частности механических, электронных, полупроводниковых вентилей - неуправляемых или управляемых, в том чнспе ламп, диодов,транзисторов, тнристоров, магнитныхусилитепей, герсиконов н пр.), собранных в шестиячейковый вентильныймост 13, выводы постоянного токакоторого образу 1 от выходные выводы,и к ним подключена нагрузка 14. Электромагнитное устройство, в частности - трансформатор, электрическаямашина и пр содержит трехфазнуювентильную обмотку, которая разделена в каждой фазе на три секции: аЬ,Ь Ь 1 с сс и каждая тройка разноименных по Фазе секций (например а, Ь, с г) соединена;цвухсторонний (Ь 1 и с) с неравнымисторонами с, г Ф Ь, у ), встречно",встречный (Ьи с )включены встречно с а) зигзаг, основные плечи которого, образованные первыми, секциямиа, Ь, с, соединены в трехлучевуюзвезду.Выводы х 1, х, у у г г. обмоток подключены к соответствующимвыводам переменного тока шестиячейко 45 50 55 Как видно из фиг. 3, частота пере-. менной составляющей (пульсации) выходного напряжения П, относительно частоты преобразуемых ЭДС увеличена в 12 раз (П = 12). Обеспечено высокое значение постоянной составляющей Ч, выходного напряжения Потносительно его амплитуды П - Ч, = = 3 П (3 - 1)/11 ф 0,9886 в режиме холостого хода(ХХ) и малый уровень пульсации, равный в теоретическиЭ идеальном случае по полному размаху К = 40 Ч Л 3,45%, по амплитуде первой гармоники К,= Б/Ч "- 1,4%. Этим в единицы раз улучшены массога"вого вентильного моста 13, управление элементами которого может бытьосуществлено от введенной системы15 управления, а числа витков указанных трех секций (например, а, аац) могут быть установлены в кажпойФазе в соотношении 1;( ГЗ):(3:++ 1)/2.Устройство работает следующим образом.Как следует из фиг. 2 устройство формирует систему из шести ДЭДС(диагональных ЗДС). Три ДЭДС образуются между выводами х , у, г иеще три ДЭДС (при указанном соотношении витков - между выводами г2их, х иу у и г,. Причем приустановленном соотношении витковвсе ДЭДС равны между собой по ампли 20 туде и сдвинуты по Фаве на:120 эл.град. внутри каждой их тройки и на 30 эл.град. между ближайшими смежными ДЭДС разных их троек25(например, между у, х и г, х ).йфПосле выпрямления этих шестиДЭДС посредством вентильного моста13 на его выходе формируется знакопостоянное напряжение 1) содержащее за период любой ЭДС двенадцатьодинаковых импульсов Б (1 =1,12)последовательно сдвинутых по ФазеГа 30 эл.град. (Фиг, 3). Каждый -йконтур токопрохождения, циклическисменяющийся во времени за период35 ЭДС, содержит соответствующий источник ДЭДС и соответствующую паруестественно открытых вентилей - поодному вентилю из анодной (нечетныеномера) и катодной четные номера)/,40 групп, которые с целью упрощения. иудобства понимания принципа действия устройства, указаны при Б нафиг. 3.12822 баритные и стоимостные показатели (МГСП) сглаживающего фильтра, а также уменьшено потребление реактивной мощности за счет улучшения формы потребляемого тока, сокращены потери энергии, улучшены коэффициенты полезного действия и мощности, обеспечена экономия электроэнергии, дефицитных материалов, средств.Возможно дальнейшее улучшение по казателей путем введения хотя бы еще одной аналогичной структуры, соединенной выходными выводами последовательно или параллельно основной, что дополнительно перераспределяет напряжение высоковольтной или ток сильноточной нагрузки, позволяя использовать менее мощные элементы (сравнительно низковольтные или слаботочные). 20Кроме того, при выполнении устройства управляемым (стабилизированным) импульсы управления достаточно подавать лишь на один из преобразовательных элементов вентильного моста 13, в частности, как это следует из:. фиг. 3, последовательно на элементы 1, 4, 6, 3, 5, 8, 10, 7, 9, 12, 2 и 11 с интервалом дискретности в 30 эл.град., либо используя многоим пульсную широтную модуляцию выходного напряжения с соответствующими подинтервалами внутри каждого интервала дискретности, путем соответствующего управления преобразовательными эле ментами 1-12 от введенной системы 15 управления.Этим дополнительно улучшаются показатели устройства за счет упрощения алгоритма и системы управления, 40 а также возможности устройства и области практического использования в различных отраслях народного хозяйства. Ф о р м.у л а и з о б р е т е н и я 1. Мостовой преобразователь электроэнергии, содержащий трансформатор, вентильная обмотка которого, поделенная в каждой фазе на три секции, соединена в двухсторонний встречно-.. встречный зигзаг - техлучевую звезду и подключена свободными выводами к .выводам переменного тока двух трехячейковых вентильных мостов из преоб 91 4разовательных элементов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, оба моста соединены в один шестиячейковый вентильный мост, выводы постоянного тока которого образуют выходные выводы, а зигзаг обмоток выполнен неравносторонним, образуя, совместно с мостом, основную преобразовательную структуру, причем числа витков секций обмоток, образующих плечо звезды, а также меньшую и большую стороны зигзага, установлены в каждой фазе в соотношении 1:( (3-1): :(ГЗ+1)/2. 2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью дополнительного улучшения технико-экономических показателей пу- . тем перераспределения тока сильно- точной или напряжения высоковольтной нагрузки, он дополнительно снабжен по меньшей мере еще одной аналогичной структурой, выходные выводы которой образуют автономные выводы или соединены последовательно (параллельно) с выходными выводами основной структуры. 3. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью дополнительного улучшения показателей путем упрощения способа управления при выполнении устройства управляемым, он дополнен системой управления, обеспечивающей подачу сигналов управления последовательно на первый, четвертый, шестой, третий, пятый, восьмой, десятый, седьмой, девятый, двенадцатый, второй и одиннадцатый одно- или двух- позиционно управляемые преобразовательные элементы моста при нечетной нумерации анодной их группы от первого по одиннадцатый и четной нумерации катодной их группы от второго по двенадцатый в порядке естественного открытия элементов.4. Преобразователь по пп 1-3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что хотя бы одна из секций вентильной обмотки выполнена в каждой фазе в качестве сетевой и снабжена отводом или дополнительными витками, образующими входные выводы.