Преобразователь переменного напряжения в постоянное

(56) Ривкин Г.А. Преобразоустройства, М,: Энергия,Авторское свидетельствоюг 692036, кл, Н 02 М 7/12,ательные70, с,62СССР1977. НОГО к электзованоофазног го наптеризуювня пульеспул ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМР НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится технике и может быть испол для преобразования как од так и многофазного перемен ряжения в постоянное, хара щегося самокомпенсацией ур. саций внлотг до получения ного выпрямления в широком диапазоне регулирования ключевыми элементами. Цель изобретения - повышение энергетических показателей, Преимуществом изобретения, характеризующегося независимо от угла отпирания ключей 5-10 и 16-21 постоянством гармонического состава потребляемого тока, является возможность получения повышенных энергетических показателей без использования усложненных законов управления ключами и более сложного исполнения трансформатора, специальных фильтров. Цель достигается выполне-, нием сглаживающего реактора 12 с двумя обмотками 11 и 23, одна из которых подключена,к выходным выво дам моста на ключах 5-10, а другая- последовательно с нагрузкой 22. 1 ил.Изобретение относится к эпектротехнике и может быть использовано для преобразования как однофаэного, так и многофазного переменного напряже" ния в постоянное, характеризующегося5 самокомпенсацией уровня пульсаций, вплоть до получения беспульсного выпрямления в широком диапазоне. регулирования клычевыми элементами.Цель изобретения - повышение энергетических показателей..На чертеже приведена схема преобразователя, пример исполнения.Преобразователь переменного напря"15 жения в постоянное содержит трехфаздныи трансформатор 1 с первичными Фазными обмотками 2-4, подключенными началами к фазным входным выводам А,В,С, а концами - к входным выводам трехфазного моста на ключах 5-1020 с однонаправленной проводимостью, ,выходные выводы которого подключены положительным полюсом к началу аФ отрицательным полюсом - к концу 25 основной обмотки 11 сглаживающего реактора 12. Вторичные Фазные обмотки. 13-15 трансформатора 1 соединены началами в звезду и подключены концаии к входным выводам трехфазного моста на ключах 16-21 с однонаправлен 30 ной проводимостью, выходные выводы которого подключены положительнымполюсом к началу, а отрицательным полюсом через нагрузку 22 - к концу дополнительной обмотки 23 сглаживающего реактора 12. Рассмотрим принцип работы преобразователя.Допустим, что число витков первичной и вторичной групп обмоток трансФорматора 1 равны, Пусть числа вит"ков обмоток реактора 12 также равны,Допустим далее, для удобства рассмотрения принципа действия нндуктивно 45связанных обмоток реактора, что однаиз обмоток (23 или 11) закорочена.В этом случае ЭДС самоиндукции оставшейся включенной обмотки реакторасглаживает протекающий через нее 50выпрямленный ток, уменьшая уровеньпульсаций на нагрузке,При включении обеих обмоток реактора из-за увеличения вдвое числавитков в приведенном контуре тока55его индуктивность возрастает вчетверо (если не учитывать ЭДС взаииоиндукции обмоток 11 и 23). При этомвследствие протекания через обмотки 11 и 23 соответственно первичного и вторичного токов преобразователя магнитный поток реактора возрастает вдвое и во избежание насыщения его магнитопровода сечение последнего также должно быть увеличено вдвое.Если не учитывать ЭДС вэаимоиндукции обмоток 11 и 23, то для получения двумя обмотками прежней индуктивности реактора (соответствующей закорачиванию одной из обмоток 23 или 11) число витков каждой его обмотки может быть уменьшено вдвое. Если учитывать ЭДС взаимоиндукции обмоток 11 и 23, то окажется, что для получения двумя обмотками указанной прежней индуктивности реактора число витков каждой его обмотки может быть уменьшено намного более, чем в два раза в зависимости от их коэффициента связи. Обусловлено это тем, что эффект, связанный с взаимоиндуктивностью обмоток, не ограничивается простым увеличением суммарной индктивности сглаживающего реактораПри всяком изменении мгновенного значения пульсации тока в обмотке 233(11), кроме ЭДС саиоиндукции, возникающей в этой обмотке и препятствующей указанному изменению тока, происходит наведение ЭДС взаимоиндукции в обмотке 11(23), ЭДС взаимоиндукции в каждой обмотке реактора складывается согласно с ее ЭДС самоиндукции и оказывается направленной противоФаэно пульсациям первичной на обмотке 1 1 (или вторичной на обмотке 23) системы выпряиленных переменных напряжений. В результате каждая обмот-ка реактора становится для другой его обмотки источником противоЭДС пульсаций и происходит взаииокомпенсация противофазных пульсаций, в том числе составляющих неканонической частоты.Более простое объяснение описанному явлению заключается в том, что пульсации первичной и вторичной гальванически развязанных систем выпрямленных напряжений, будучи подведены каждая к одной из взаииоиндуктивно связанных обмоток реактора с согласныи направлением протекания в них токов, вызывают индуктирование ЭДС пульсаций с одной обмотки реактора на другую. При этом из-за взаимообратной полярности подводииого к обмотке напряжения пульсации и индуктирован45 5 15435ной на ней ЭДС пульсации происходит -взаимокомпенсация пульсаций и впервичном, и во вторичном контурахпротекания тока преобразователяЕсли числа витков первичной5и вторичной групп обмоток трансформатора 1 равны (не равны), а числа витковобмоток реактора 12, соответственно,не равны (равны), то на нагрузке 22нарушается баланс между напряжением10пульсации и индуктированной ЭДС пульсаций. В результате форма выпрямленного напряжения приобретает волнистость. Поэтому, во избежание послед-.5него, в случае неравенства между числами витков первичной и вторичнойгрупп обмоток трансформатора 1 при низковольтном или высоковольтном выпрямлении необходимо соблюдать соответствующее неравенство чисел витков обмотокреактора 12. Например, если Ы меньше (больше) И , то У 4 выбирают пропорционально меньше (больше) Из,Ключи с однонаправленной проводимостью могут бь 1 ть выполнены как неуправляемыми, так и управляемыми,Например, управление может осуществляться на первичной или вторичнойстороне трансформ 1 тора 1. При этомгабариты реактора 12 с увеличением30глубины регулирования растут по общеизвестному закону в связи с увеличением амплитуды переменной составляющей магнитного потока реактора.Однако форма выпрямленного напряже- З 5ния благодаря описанному- эффекту непретерпевает изменений, сохраняя.свою беспульсность. Вследствие этогоформа тока в обмотках трансформаторапри изменении угла отпирания ключей 40(например, тиристоров) также непретерпевает изменений и лишь отстает (опережает) по фазе от напряжениясоответствующей обмотки, уменьшаясьпо амплитуде,Возможные примеры реализации технического решения не ограничиваютсяпредставленной на чертеже схемой.Все они могут быть построены на базеизвестных технических решений - аналогов трансформаторного типа.1 Например, на вторичной стороне трансформатора при той же, что и на представленном чертеже, схеме соединения его первичной стороны может быть выполнена однополупериодная схема с обмотками, соединенными в две звезды с выходными выводами,17 6образованными нейтралями этих звезд или соединенными в шестифазную звезду, а также двухполупериодная схема с обмотками, соединенными в треугольник. При этом управление в общем случае может осуществляться на первичной или вторичной стороне трансформатора, а нагрузка может быть включена в любую цепь выпрямленного тока, т.е. как на вторичной, так и на первичной стороне преобразователя.Техническое решение может бытьреа" лизовано не только при трехфазной,но и однофазной,двухфазной или многофазной первичной системе переменных напряжений.В последнем случае,как и при использовании схем, предназначенных для фазоступенчатого регулирования напряжения с первичной стороны, цо сравнению, например, с однофазными схемами уменьшаются габариты реактора в связи с уменьшением относительного значения апмлитуды переменной составляющей магнитного потока реактора.Необходимым условием наиболее эффективной реализации технического решения является противофазность взаимокомпенсирующихся пульсаций в первичном и вторичном контурах протекания тока, т.е., например, равнофазность первичной и вторичнойсистемы выпрямляемых переменных нап ряжений. Однако это исключает возможности повышения энергетических показателей в преобразователях с неравнофазностью между первичной и вторичной системами выпрямляемых переменных напряжений и/или с ЬС- фильтром на стороне нагрузки, В преобразователях, в которых отсутст вие нулевого провода на первичной стороне может привести к неуравновешенности магнитной системы трансформатора, необходимо предусмотреть возможность включения одного из свободных входных выводов вентиль ного моста к нулевому входному выво- дуе.Предлагаемое техническое решение по сравнению с известным обеспечивает, возможность получения повышенных энергетических показателей без использования усложненных законов управления ключевыми элементами и/или более сложного по конструктивному исполнению трансформатора и др. дополнительных средств, в том числе специальных фильтров, путем получения беспульсно1543517 го выпрямления в широком диапазонерегулирования ключевыми элементами,т.е, выпрямления, характеризующегосянезависимо от угла отпирания ключейпостоянством гармонического спектрапотребляемого тока. Составитель Е.МельниковаРедактор А.Огар Техред М,Ходанич Корректор М,Самборская Заказ 40 Ь Тираж 493 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издагельский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101Формула изобретения 1 ОПреобразователь переменного напря,. жения в постоянное, содержащий трансформатор и мост на ключах с однонаправленной проводимостью, к одному из выходных выводов которого подключена основная обмотка сглаживающего реактора, а выходные выводы подключеныпо крайней мере к выводам первичныхобмоток трансформатора, вторичныеобмотки которого подключены к ключамс однонаправленной проводимостью,образующим выпрямитель, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения энергетических показателей,к одному из выходных выводов указанного выпрямителя подключена согласнопараллельно дополнительно введеннаяобмотка сглаживающего реактора, выполненная бифилярно с основной.