Преобразователь переменного напряжения в постоянное

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеснубпик оц 983941(23) ПриоритетОпубликовано 23,1282. Бюллетень М 47Дата опубликования описания 23.12.82 1 Щ М. Кп.з Н 02 М 7/155 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий.б (088.8) Г,Г.МагазинникГорьковский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. А.А.Жданова(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕИзобретение относится к электротехнике, в частности к ведомым сетью управляемым вентильным преобразователям, и может быть использовано для питания и регулирования скорости электродвигателя постоянного токас одновременной компенсацией.реактивной мощности.Известен преобразователь переменного тока в постоянный, содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмоткикоторого соединены в звезду и подключены к трехфаэному мостовому выпрямителю, а также устройство искусственной коммутации, выполненное в виде однофазногомоста на тиристорах, в диагонали переменного тока которого установлен конденсатор, одним выводом подключенный к нейтрали звезды, причем катодйая группа тиристоров однофаэного моста соединена с катодной группой тиристоров трехфазного мостового выпрямителя, а подключение анодной группы тиристоров - соответственно 1.Недостаток этого устройства - необходимость высокой частоты коммутации, что приводит к дополнительным потерям. Наиболее близким к изобретению.является преобразователь переменногонапряжения в постоянное, содержащийвторичную обмотку трансформатора,соединенную в звезду и подключеннуюк трехфазному мостовому выпрямителю,а также устройство искусственнойкоммутации, выполненное в виде однофазного моста на двух диодах идвух полностью управляемых вентилях,причем в диагонали переменного токауказанного моста установлен конденсатор, объединенные аноды диода иполностью управляемого вентиля под-ключены к нейтрали звезды, а объединенные катоды диода и полностьюуправляемого вентиля подключены ккатодной группе тиристоров трехфазного мостового выпрямителя,С целью компенсации реактивноймощности управление трехфазныммостовым выпрямителем осуществля-.ется с выполнением соотношенияс(р-Аи, где се - угол управления25 групп ивентилей с естественной коммутацией, б.и - угол управления группы вентилей с искусственной коммутацией 21.Однако такое управление .- приводитк наличию в кривой сетевого тока по983941стоянной составляющей, что вызывает подмагничивание сетевого трансформатора. Для устранения этого явления необходимо осуществлять искусст:венную коммутацию вентилей в обеихгруппах моста, а для сохранения равенства Ср К),ввести дополнительный трехфазный мостовой выпрямительс естественной коммутацией вентилей,В этом случае возникает разница междусредними значениями выпрямленных напряжений моста с естественной и моста с искусственной коммутацией приср=- с" . Указанный недостаток обус-.ловлен разницей во внешних характеристиках преобразователей при естественной и искусственной коммутациии требует усложнения системы управления с целью автоматического поддержания равных средневыпрямленных напряжений обоих мостов. Иначе возможно 20насыщение уравнительных реакторов.При автоматическом выравниваниисредневыпрямленных напряжений ужене соблюдается равенство ср=-аИ,т,е. преобразователь не полностью 25компенсирован, что также являетсянедостатком.В динамических режимах даже приналичии системы автоматическогорегулиРования равенства ар=-с(можеч 1нарушиться из-за неодинакового быстродействия мостов с естественнойи искусственной коммутацией приуменьшении и увеличении выпрямленного напряжения (мост с естественнойкоммутацией имеет запаздываниепри уменьшении напряжения, мост сискусственной коммутацией, наоборотимеет запаздывание при увеличении напряжения), Б то же времясовременные мощные преобразователивыполняются в основном по мостовойсхеме. При этом в каждой ветви мостаможет быть два и более параллельносоединенных вентиля, что позволяетпредставить преобразователь в видедвух и более параллельно включенныхмостов с питанием от общего источника.Цель изобретения - повышение коэффициента мощности путем устранения 50постоянной составляющей с кривойсетевого тока, а также устранениеразницы между средними значениямивыпрямленных напряжений параллельноработающих мостовых выпрямителей, ф 55Эта цель достигается тем, что впреобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазную обмотку трансформатора,соединенную в звезду и подключенную к первому трехфазному мостовомувыпрямителю, устройство искусственной коммутации, выполненное в видеаднофазного моста, в диагонали переменного тока которого установлен 65 конденсатор, два плеча образованы диодами, два - полностью управляемыми вентилями, введен второй трехфазный мостовой выпрямитель, подключенный параллельно первому через два уравнительных реактора, объединенные аноды диода и полностью управляемого вентиля указанного однофазного моста соединены с катодами первых двух введенных тиристоров, анод одного из которых соединен с объединенными анодами трехфаэных мостовых выпрямителей, а анод. другого - с нулевой точкой звезды, объединенные катоды диода и полностью управляемого вентиля указанного однофазного моста соединены с анодами вторых двух введенных тиристоров, катод одного из которых соединен с объединенными катодами трехфазных мостовых выпрямителей, а катод другого - с нулевой точкой звезды, причем выходные выводы образованы средними точками уравнительных реакторов.На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя.Преобразователь содержит трехфазную обмотку 1 трансформатора, соединенную в звезду и подключенную к двум параллельно работающим трехфазным мостовым выпрямителям, первый - на тиристорах 2-7, второй на тиристорах 8-13. Средние точки уравнительных реакторов 14 и 15 образуют выходные выводы,для подключения нагрузки 16. Устройство искусственной коммутации выполнено в виде однофазного моста, содержащего диоды 17 и 18 и полностью управляемые вентили 19 и 20. Конденсатор 21 установлен в диагонали переменного тона. Объединенные аноды диода 18 и полностью управляемого вентиля 20 подключены к катоДам первых тиристоров 21 и 22, а объединенные катоды диода 17 и полностью управляемого вентиля 19 подключены к анодам вторых тирис-, торов 23 и 24. Анод тиристора 21 соединен с объединенными анодами трехфаэных мостовых выпрямителей, а катод тиристора 23 - с объединенными катодами этих выпрямителей, Анод тиристора 22 и катод тиристора 24 подключены к нулевой точке звезды обмотки 1.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии конденсатор 21 заряжен от вспомогательного маломощного источника (не показан) до напряжения, большего, чем амплитуда фазного напряжения обмотки 1 трансформатора. Полярность обкладок заряженного конденсатора 21 указана на чертеже. В процессе работы преобразователя с помощью тиристоров 21 22 и 23, 24 устройство искусственной коммутации поочередно подключается к тиристорам2-4 и 11-13 мостовых выпрямителейпреобразователя. Это подключениеосуществляется в такой последовательности.Пусть, например, нужно скоммутировать ток иэ тиристора 2 в тиристор 3. Тогда включаются тиристоры 22 и 23, а также вентили 19 и 20,и под действием напряжения конденсатора 21 ток из тиристора.2 и фазнойобмотки трансформатора, присоединенной к этому тиристору, переходит вцепь: нулевая точка звезды обмотки1 трансформатора - тиристор 22 - вентиль 20 - конденсатор 21 - вентиль19 - тиристор 23. При этом конденсатор частично разряжается, После.полного перехода тока в упомянутую.цепь вентили 19 и 20 размыкаются иток идет по цепи: нулевая точка обмотки 1 трансформатора - тиристор22 - диод 18 - конденсатор 21диод 17 - тиристор 23. При этомпроисходит дозаряд конденсатора ивосстановление его первоначальногонапряжения, а ток из конденсаторапереходит в цепь фазы, присоединенной к тиристору 3 (на схеме этотпуть тока показан пунктиром). Когда ток через конденсатор 21 станетравным нулю, т.е. после завершенияцикла единичной искусственной коммутации, то тиристоры 22 и 23 автоматически запираются, ввиду отсутствиятока, и схема приходит в состояниеготовности к очередной коммутации.Очередная искусственная коммутацияпроисходит в группе тиристоров 1113 мостового выпрямителя и начинается с включения тиристоров 21-24и вентилей 19 и 20. В остальномпроцесс коммутации идентичен вышеописанному.Таким образом, в схеме каждыйиз двух мостовых выпрямителей работает с комбинированной коммутацией:одна группа тиристоров (5-7) первого выпрямителя работает при естественной коммутации, другая (2-4)при искусственной коммутации, аналогично. во втором выпрямителе; тиристоры 8-10 имеют естественнуюкоммутацию, а тиристоры 11-13искусственную,Недостатком этой схемы является необходимость в установке уравнительных реакторов.Достоинство заключается в том,что преобразователь может быть выполнен в бестрансформаторном варианте (подключением обоих мостов ктрехфазной питающей сети), приэтом гармонический состав сетевогои выпрямленного тока оказываетсятаким же, как при последовательномсоединении двух мостов с питаниемот двух обмоток трансформатора и поочередным или комбинированным управлением. Габариты же уравнительных реакторов значительно меньшегабаритов трансформатора, необходимого в известных схемах.Для исключения небольшой постоянной составляющей напряжения на10реакторах 14 и 15, обусловленнойпоочередной искусственной коммутацией с включением тиристора 21 и 23,эти ректоры могут быть выполненына общем сердечнике (связь показана пунктиром). Таким обРазом, однимобщим устройством искусственной коммутации осуществляется.поочереднаякоммутация тиристоров в катоднойгруппе одного и анодной группе другого трехфазного мостового выпрямителя.При этом среднее значение выпрямленных напряжений параллельно рабо-.;тающих выпрямителей равны во всемдиапазоне регулирования преобразова 25,теля. Преобразователь по гармоническому составу сетевого и выпрямленного тока эквивалентен двухмостовому с последовательным соединением мостов, отличаясь от последнего наличием только одного источника питания и меньшими потерями в вентилях. 30 Формула изобретения 35 одного из которых соединен с объеПреобразователь переменного напря.жения в постоянное, содержащий трехфазную обмотку трансформатора, сое диненную в звезду и подключеннуюк первому трехфазному мостовому выпрямителю, устройство искусственнойкоммутации, выполненное в виде однофазного моста,в диагонали пере менного тока которого установленконденсатор, два плеча образованыдиодами, два - полностью управляемымивентилями, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения коэффициента мощности, введен второй трехфазный мостовой выпрямитель, подключенный параллельно первому черездва уравнительных реактора, объединенные аноды диода и полностью управляемого вентиля указанного однофазного моста соединены с катодамипервых двух введенных тиристоров,анод одного из которых соединен собъединенными анодами трехфазныхмостовых выпрямителей, а анод дру гого - с нулевой точкой звезды,объединенные катоды диода и полностью управляемого вентиля указанногомоста соединены с анодами вторыхдвух введенных тиристоров, катод983941 Составитель Е.Мельниковаедактор Л.Филиппова Техред З,палий ектор Е Рою одписн 5 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная диненными катодами трехфазных мо"стовых выпрямителей, а катод другого - с нулевой точкой звезды, причем выходные выводы образованы средними точками уравнйтельных реакторов,Заказ. 9950/70 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Ж-ЗИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 752685, кл. Н 02 М 7/12, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР 5,Р 764967, кл. Н 02 М 7/12, 1976.