Преобразователь переменного напряжения в постоянное

(22) Заявлено 11.12.70 (21) 1604710/24-7 1) М. Кл. Н 02 пт 706 присоединением заявки Ме Государственнын комите(23) ПриоритетОпубликовано 14.06.75, Бюллетень Мо 22Дата опубликования описания 14.10.75 Совета Министров СССло делам изобретенийи открытий(окая.8) 2) Автор изобретени Н, П. Правди 1) Заявите 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРВ ПОСТОЯННОЕ ИЯ и одИзобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания группы нагрузок постоянного тока,Известен двухфазный мостовой выпрямитель, выполненный по схеме Гретца, которыйтребует четыре вентиля на одну нагрузку приодном источнике питания, В отличие от двухфазного нулевого выпрямителя со среднимвыводом вентильной обмотки, требующего двагентиля на одну нагрузку, мостовая схема 10имеет более выгодный энергетический балансмощностей - меньшее отношение мощностиисточника питания к мощности нагрузки ималые потери в источнике питания.Предлагаемый преобразователь переменного напряжения в постоянное отличается от известного тем, что мостовая схема выпрямления дополнена по числу нагрузок подключенными к зажимам переменного тока моста параллельно соединенными цепочками, каждая 20из которых состоит из двух встречно включенных вентилей так, что цепочки, в которых вентили соединены катодами, чередуются с цепочками, в которых вентили соединены анодами, причем каждая нагрузка подключаетсямежду общими точками вентилей цепочек.Иа чертеже дана схема описываемого преобразователя,Группа последоничных нагрузок вательно включенных еди - б, каждая из которых 30 соединена со смежными еи в цепочке нагрузками встречно, одноименными полюсами, питается через вентили 7 - 20 от вентпльной обмотки группового источника питания 21. Два вывода обмотки источника через пары вентилей, связанных катодами, соединены с каждым положительным полюсом цепочки нагрузок, а через пары вентилей, связанных анодами, - с каждым отрицательным ее полюсом. Если в описываемой схеме каждая пара положительных (отрицательных) выводов пары смежных нагрузок соединена, соответственно, с катодами (анодами) пары вентилей, то в двухфазной мостовой схеме требуется два вентиля для подключения к источнику каждого вывода нагрузки. В данном случае по два вентиля на вывод требуется только лля двух крайних выводов цепочки,При и единичных нагрузках необходимо 2 п+ 2 вентилей, в то время как в двухфазной мостовой схеме - 4 п вентилей. Относительная экономия количества вентилей в описываемой схеме по сравнению с мостовой, определяемая отношением и увеличении п к пределу приближае ойной. Так, при десяти питающихся оного источника нагрузках имеет место почти двойная экономия всптллел: Л =- 1,82.Соедгшеппые между собой последовательно единичные нагрузки при работе преобразователя вклю 1 аются вентилями параллельно друг другу ца выводы цсточпгка питания, Отключение любым ксммутяццонпь 1 м аппаратом (на чертеже не показан) цепи любой единичной нагрузки, соединялощей ее с общей точкой связи вентилей смежной нагрузки, це влечет за собон нарушений режима работы других нагрузок,1 акое выполнение схемы выпрямлепия позволяет повысить надежпост в работе преобразователя зя счет сццжецця числа вентилей ца единичную нагрузку и невозможности распространения аварийного ре 5 кцма ыа остальные элементы схемы прп аварии ца одном цз них, как это имеет место в групповой мостовой схеме.Еслл в групповой схеме нарушение коммутационных свойств или шунтирование одного цз вентилей связано с вкллоеппем па кроткос замыкание всей вентилей второго плеча схемы ц при неизбежном разбросе характеристик срабатывания быстродействующих предохранителей, регулярных нарушениях селектцвности их действия по отношению к групповому Йппярятзя.ить ъОжет быть с 15 я 11 с Отключением всей групповой нагрузки, то в описываемой схеме эти нарушения работы связаны только с аварийным током в одном вентиле, спаренном с поврежденным. Сочетание быстродействующей зашиты отдельцыхвентилей с групповой защитой источника питания нормального быстродействия легко обеспечивает необходимую селективпость, Шунтирование отдельных нагрузок не связано с коротким замыканием всех вентилей.Кроме того, поедложепная схема обеспечивает возможность автономного регулирования тока объединенных в ней единичных нагрузок.При введении в схему попарно регулируемых нагрузок регулирование их возможно с применением симметричного управления парами вентилей, связанных одноименными электродами с одноименными полюсами пар нагрузок, а при введении в схему одиночно регулируемых нагрузок регулирование их возможно с применением несимметричного управления этими вентилями. Одинаковый угол регулирования каждого вентиля в паре при симметричном управлении обусловливает равенство токов спаренных нагрузок в обя полупериода,Ток от источника питания 21 к общему полюсу двух смежных нагрузок, например, 3 и 4 подводится в один полупериод через вентиль 12 и отводится черзе вентили 13 и 17, а в другоц полупериод через вентиль 14 и отводится через вентили 11 и 15, В симметричном режиме углы регулирования вентилей данной пары должны быть одинаковыми, а углы регулирования смежных пар вентилей - меньшими их или равными нулю, Автономное ре 5 10 1 д 20 25 30 35 40 45 50 55 60 б 5 гулирование тока спаренных нагрузок в цепочке (например, пары нагрузок,5 - 4) достигастся разделением функции выпрямления и управления связанных с этими нагрузками пар вентилей. Г 1 ары вентилей, связанные с крайними полюсами пары нагрузок (вентили1, 13 и 1, 1 У), Ощие со смежными нагрузкаьц, вынолн 5 пст тОлькО функции выпрямления; пара вентилей, связанная со средней 1 очкой спаренной нагрузки (вентили 12 и 14), дополнительно вьшолняет функции управлеНИ 51.1 аким образом, описываемая схема с автономно регулируемыми парами нагрузок требует управляемых вентилей меньше половины цх оощего числа,Предложенная схема облегчает также комплексное решение проблемы надежности электрогривода. 11 звестно, что применение тиристоров в цепях возбуждения повышает экономичность регулирования возбуждения ривода и его Оыстродействие, но вместе с тем ввиду повышеннои чувствительности тиристоров к перегрузкам по току и напряжению снижает надежность по сравнению с реостатной системои регулирования возбуждения, гговышение надежности системы тирнсторнсго возбуждения электроприводом может быть достигнуто расчленением оомотки возбуждения ца две части и включением их на источник ггитания через отдельные группы тиристоров. Описываемая схема с соединением в цепочку расчлененных на две части обмоток возбуждения нескольких двигателей обеспечивает возможность продолжения работы двигателя и связанной с ним технологической линии при любой аварии в одной из его цепей возбуждения, требуя при этом меньше вентилеи, чем двухфазная мостовая цли трехфазная схема питания, и улучшая энергетический баланс мошностей источника питания и нагрузки, 11 о условиям надежности ряд приводов технологических линий, например приводов рольгангов, прокатных клетей, выполняется двухдвигательным,Спаренные нагрузки в цепочке могут также разделять отдельные совместно регулируемые группы нагрузок.Две нагрузки, включаемые в рассматриваемую схему, имеют возможность независимо друг от друга регулирования тока изменением угла отпирания вентилей, но в отличие от мостовой схемы требуют не восемь, а шесть вен. тнлей, Крайние нагрузки схемы, объединяющей любое число их (например, нагрузки 1 и б) также имеют возможность автономного от других нагрузок регулирования их тока в любом диапазоне, если вентили, общие со смежной нагрузкой, - неуправляемые.Б одной схеме смежные нагрузки могут иметь разные номинальные токи,При высокоиндуктивных нагрузках, обеспечивающих хорошее сглаживание тока (обмотки возбуждения), нагрузках, использующих тепловой эффект действия тока (печи со.противления), и малоиндуктивных нагрузках (якорь двигателя), питаемых током повышенной частоты, несимметричное управление парами вентилей, подключенных к общему выводу смежных нагрузок цепочки, позволяет осуществлять автономное управление током каждой единичной нагрузки в цепочке. Каждый вентиль изменением угла регулирования обусловливливает в течение полупериода величину тока двух смежных нагрузок, но вместе с тем общий ток каждой нагрузки в течение двух полупериодов может определяться углом регулирования любого из связанных с ней четырех вентилей. Напряжение от источника питания 21 к общему полюсу двух смежных нагрузок цепочки, например нагрузок 3 и 4, в один из полупериодов подводится через один вентиль 12 и к двум противоположным полюсам этой пары нагрузок - через два вентиля 13 и 1. Одинаковое изменение равных токов нагрузок 3 и 4 может быть достигнуто либо изменением угла регулирования вентиля 12, либо аналогичным изменением угла вентилей 13 и 17. Для того, чтобы сделать различными токи нагрузок 3 и 4, например уменьшить ток нагрузки 4, можно увеличить угол регулирования вентиля 17. Связанное с этим нежелательное уменьшение тока нагрузки 5 компенсируется уменьшением угла регулирования вентиля 18 во второй полупериод. Уменьшение тока нагрузки 3 вместе с уменьшением тока нагрузки 4 во второй полупериод при увеличении угла регулирования вентиля 14 компенсируется увеличением угла регулирования вентиля 13 в первый полупериод.Таким образом достигается снижение тока в нагрузке 4 при сохранении неизменными токов нагрузок 3 и 5. Аналогично, одновременно с изменением тока нагрузки 4 могут автономно изменяться токи любых других единичных нагрузок. Приведенные для несимметричного управления вентилями зависимости при небходимости могут быть реализованы в виде схемы фазового управления.Следовательно, описываемая схема может быть использована для групп неуправляемых нагрузок, групп совместно управляемых нагрузок, групп автономно управляемых пар нагрузок, а также для групп автономно регулируемых единичных нагрузок.Автономному регулированию и снижениютока отдельных нагрузок вплоть до нуля на личие гальванической связи цепочки нагрузокне препятствует, При запирании тока единичной нагрузки (например, нагрузки 4) вентилями, связанными с одним или другим ее выводом (вентилем 17 или 14), обходной контур 1 О протекания тока в этой нагрузке через другиевентили (через вентили 12, 20 или 10 и 15) отсутствует, поскольку между этими вентилями в цепочке нагрузок имеются ее выводы, которые благодаря другим работающим вен тилям (вентилю 16 или 11, питающему совместно с вентилем 20 или 10 нагрузки 5 и 2) становятся эквипотенциальными выводу, связанному с вентилями 12 и 14.Для питания неуправляемых нагрузок опи сываемый преобразователь может быть эффективно использован взамен мостового во всех случаях, когда число питающихся от данного источника нагрузок с равными или различными номиналами по току не менее 25 двух.Предлагаемый преобразователь с неуправляемыми или управляемыми вентилями в отличие от групповой мостовой схемы, питаюцей нагрузки большой суммарной мощности, 30 нс требует токовыравнивающих дросселей. П р едм ет изобретенияПреобразователь переменного напряжения З 5 в постоянное для групповых нагрузок, питаемый от общего источника переменного напряжения, содержащий мостовую схему выпрямления и вентили, отличающийся тем, что мостовая схема выпрямления дополнена 40 по числу нагрузок подключенными к зажимампеременного тока моста параллельно соединенными цепочками, каждая из которых состоит из двух встречно включенных вентилей так, что цепочки, в которых вентили соедине пы катодами, чередуются с цепочками, в которых вентили соединены анодами, причем каждая нагрузка подключается между общими точками вентилей цепочек.474085 16 Составитель В. Самвеловейсоченко Техред 3. Тараненко Корректор Т. Добровольск Редактор аказ 2493/5ЦНИИПИ Г ПодписноеСР Типография, пр. Сапунова, 2 Изд.1586сударственного комитетпо делам изобретенийМосква, Ж, Раушска Тираж 782Совета Министровоткрытийнаб., д. 45