Преобразователь -фазного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока

(19) 01) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОамацтаесиикРЕСПУБЛИН ЭШ Н 02 М 7/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельствоСССР по заявке В 2809774,кл. Н 02 И 7/10, 19792. Рогинский В.Ю. Электропитаниерадиоустройств., Л., "Энергия",1970 ю с. 53,Ф 54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ и-ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕИЕННОГО ТОКА В,НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА (гдеи3), содержащий основную группувентилей, подключенных к фазам сети переменного тока, и дополнительные вентили, включенные согласно с основными, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения обратного напряжения, основная группа вентилей разделена на подгруппы, каждая из которых содержит 2 вентилей, причем противоположные фазы подключены к разным подгруппам вентилей, подгруп- пы подключены к смежньаю фаэам одно- . именными выводами, противоположные выводы вентилей каждой подгруппы соединены в одной точке, а дополнительные вентили включены между этими общими точками и одним из выходных выводов.ф1008864 Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям многофазного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, и может быть применено в 5качестве выпрямителя преимущественнов высоковольтных выпрямителях.Известен трехфазный преобразователь напряжения переменного тока внапряжение постоянного тока с удвоением напряжения который содержитмостовой выпрямитель и включеннуюпараллельно выходным выводам цепочку иэ двух последовательно включенных конденсаторов, общая точка которых подключ на к фазе сети переменного тока. Два дополнительныхдиода, включенных в прямом направлении между выводами постоянноготока мостовой схемы и конденсаторами, позволяют снизить обратное напряжение на вентилях мостовой схемы 1.Метод снижения обратного напря-жения на плечах моста выпрямителяне применим в преобразователяхй-фаэного напряжения переменного1тока в напряжение постоянного тока,не содержащих емкостных накопительных элементов. Обратное напряжениена вентилях в многофазных схемахвыпрямления равно линейному напряжению сети переменного тока, поскольку в каждый момент времени этонапряжение приложено к двум после-,довательно соединенным вентилям,один иэ которых проводит ток и егосопротивлением можно пренебречь,Включение дополнительных вентилеймежду выводами моста и выходнымизажимами преобразователя .не приводит к снижению обратного напряженияна основных вентилях преобразователя, так как дополнительные вентилинаходятся вне действия линейного напряжения сети переменного тока,Известна также многофазная схемавыпрямления, преобразующая напряжение переменного тока с числомфаз более трех, в постоянное напряжение, содержащая основную группувентилей, подключенных к фазам сетипеременного тока 2. 50 1 9 Фаза, М о 0,52 25 1 - 2 30 Г 1 - 3 60 1,42 1 - 4 90 120 1,73 1,93 1 - 6 150 1- 7 18035 1 - 8 210 1,93 1,73 240 1 - 91-10 1,42 2701-11 300 0,52 330 1-12 2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительные вентили разделены на подгруппы, одни выводы вентилей подгруппы подключены к разным подгруппам основных групп вентилей, не содержащей вентили, подключенные к противоположным фазам, а другие выводы соединены в одной точке и подключены к введенным вентилям, включенным в прямом направлении между указанными подгруппами дополнительных вентилей и одним из выходныхвыводов. В такой схеме необходимо применять вентили с допустимым обратным напряжением не менее чем амплитудное значение линейного напряжения сети переменного тока. При числе фаэ более трех величина линейного напряжения, т.е. напряжение между двумя фазами сети переменного тока, определяется величиной фазного напряжения и углом сдвига по фазе напряжения между конкретной парой фаз.В таблице показаны. значения модулей линейного напряжения (Ул) относительно фазногд ( Ц) и углы (4) сдвига по фазе напряжений для различных сочетаний фаэ применительно к двенадцатифазной системе переменного тока. Из приведенной таблицы видно, что величина линейного напряжения в двенадцатифазном выпрямителе принимает значения от 0,520 до 20 р, При создании многофазного выпрямителя необходимо применять вентили40 с допустимым обратным. напряжениемне ниже чем амплитудное значениемаксимального линейного напряжения,которое в системе четырех, шести иболее фаз достигает величины удвоенной амплитуды фаэного напряжения.Относительно высокое обратное напряжение на вентилях снижает надежность преобразователя. В ряде случаев необходимо последовательное включение нескольких вентилей в каждом 10плече, что усложняет конструкциюи повышает стоимость,Цель изобретения - повышение надежности путем снижения обратногонапряжения на вентилях. 5Указанная цель достигается тем,что в преобразователе п-.,фаэногонапряжения переменного тока в напряжение постоянного тока (где п 3),содержащем основную группу вентилей,подключенных к Фазам сети переменного тока, и дополнительные вентили,основная группа вентилей разделена,;на подгруппы, каждая из которых содержит 2 вентилей, причем противоположные фазы подключены к различным подгруппам вентилей, подгруппыподключены к смежным Фазам одноименными выводами, противоположныевыводы вентилей каждой подгруппы соединены в одной точке, а дополнительные вентили включены, между этимиобщими точками и одним иэ выходныхвыводов,Дополнительные вентили разделенына подгруппы, одни выводы вентилей 35подгруппы подключены к разным подгругпам основной группы вентилей,не содержащей вентили, подключенныек противоположным Фазам, а другиевыводы соединены в одной точке иподключены к введенным вентилям,включенным в прямом направлениимежду укаэанными подгруппами дополнительных вентилей и одним иэ выходных выводов.На фиг. 1 показан преобразовательдвенадцатифазного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока; на фиг, 2 - то же, вариант,группа дополнительных вентилей разделена на:подгруппы; на фиг. 3 - то 50же, вариант, преобразователь выполнен по мостовой схеме; на фиг 4векторная диаграмма напряжений длядвенадцатифазной сети переменноготока. 55Преобразователь фиг. 1 содержитфазы 1-12 сети переменного тока инулевой вывод 13 источника, Основная группа вентилей 14-25 разделенана четыре подгруппы, каждая из которых 60содержит по три вентиля: 14-16,17-19, 20-22, 23-25. Вентили каждойподгруппы подключены к смежным Фазам сети переменного тока. Катоды1вентилей каждой подгруппы объеди нены в одной точке и подключены ксоответствующим дополнительным вентилям 26-29, объединенные катоды которых образуют выходной вывод длянагрузки 30.На фиг. 2 группа дополнительныхвентилей 26-29, 31 и 32 разделенана подгруппы 26,27; 28,29; 31,32.Выводы вентилей каждой подгруппы,противоположные выводам, подключенным к подгруппам основных вентилей,соединены в одной точке. Полученнаясистема вентилей, объединенная дополнительными вентилями одной подгруппы, содержит вентили разных подгрупп основной группы, подключенныек смежным фазам. Иежду общими точками вентилей дополнительной группыи одним из выводов постоянного токавключены введенные вентили 33-35в прямом направлении. Нагрузка 30включена между общей точкой введенных вентилей и нулевым выводом 13.На фиг. 3 группы основных вентилей 14-25 и дополнительных вентилей26-29 дополнены основными вентилями 36-47 и,дополнительными вентилямй 48-51 до мостовой. схемы выпрямления. Группы основных вентилейразделены на подгруппы, содержащиепо три вентиля,На фиг. 4 показана векторная ди- .аграмма напряжений двенадцатифаэнойсети переменного тока, иллюстрирующая соотношение величин углов фазовых сдвигов напряжений между различными .фазами сети, а также соотношение величин Фазовых и линейныхнапряжений.Векторы 52-53, 53-54, 54-55, 55-56,56-57, 57- 58, 58- 59, 59-60, 60-61,61-62, 62-63, 63-52 соответствуютлинейным напряжениям между смежнымифазами. Точка 64 соответствует нейтрали источника, Векторы 64-52, 6453, 64-5464-63 соответствуютфазным напряжениям сети. Векторы54-52, 55-52, 57-52 соответствуютвеличине линейных напряжений междунекоторыми несмежными фазами, Вели-,чины углов К, , , ц соответствуютсдвигам по фазе напряжений сети соответственно 64-52 и 64-53, 64-52и 64-54, 64-52 и 64-55, 64-52 и64-57. Йз диаграммы видно, что меж"ду смежными Фазами линейное напряжение минимально и соответствуетминимальным Фазовым сдвигам напряжений фаэ сети, Линейное напряжениемежду Фазами, сдвинутыми на 180 о,максимально и равно по величине удвоенному фазному напряжению сети.Работа преобразователя основывается на том, что при разделении вентилей основной группы на подгруппы, в пределах которых вентили подключены к смежным фазам сети, удается ограничить величины линей 1008864ных напряжений, действующих в пределах каждой подгруппы. Это обеспечивает относительно невысокие обратные напряжения на вентилях каждой подгруппы, Повышенные линейные напряжения между Фазами разных подгрупп являются внешними по отноше нию к каждой подгруппе, и воспринимаются не только основными вентиля" ю, но и вентилями дополнительных подгрупп. Совокупность основных и дополнительных вентилей осуществляет деление повышенных обратных напряжений, возникающих в результате действия линейных напряжений несмеж" ных фаз.Это является общим свойством как однополупериодных, так и двухполупериодных (мостовых) схем преобразователей.Преобразователь по фиг. 1 работает следующим образом.После подачи переменного напряжения на фазы 1-12 на вентилях каждой подгруппы основной группы в течение непроводящих полупериодов по" является обратное напряжение, Обратное напряжение не превышает величины линейного напряжения, например, между фазами 1-3. и равно величине фазного напряжения сети переменного тока. Повышенное линейное напряжение между Фазами, сдвинутыми на 180, воспринимается не только вентилями основной подгруппы, но и дополнительными вентилями. Тем саьим осуществляется деление повышенного обратного напряжения на обратных сопротивлениях основных и дополнительных вентилей.В преобразователе по Фиг. 2 повышенное линейное напряжение,достигающее удвоенной амплитуды фазного напряЖения, прикладывается к совокупности основных, дополнительных и введенных вентилей. В мостовом преобразователе пофиг. 3 повышенное напряжение, вызываемое линейным напряжением между несмежными фазами, снижается путем деления на обратных сопротивле виях дополнительных и основных вентилей.В преобразователях с питанием отбольшого числа Фаэ может содержаться большое число групп дополни О тельных вентилей.При создании преобразователейлюбой сложности необходимо, чтобывентили каждой последующей допОлнительной группы объединяли в общуюсистему вентили основной группы поопределенному принципу: смежные подгруппы вентилей основной группыдолжны содержать вентили, подклю"ченные к смежным Фазам сети переменного тока. фИспользование предлагаемогоустройства по сравнению с известными позволяет многократно снизить обратное напряжение на основных вентилях. Например, в двенадцатифаз-ной схеме преобразователя по фиг.2обратное напряжение на основных вентилях снижается почти в четыре раза.При этом используется относительнонебольшое число дополнительных вен тилей. По сравнению с известным техническим решением, заключающимся впоследовательном включении в каждоеплечо преобразователя несколькихвентилей, преобразователь по 35 Фиг, 2, йапример, позволяет снизитьколичество примсняемых вентилей на41,7. Это обеспечивает упрощениеконструкции и снижение стоимости.Снижение обратных напряжений на вен п тилях позволяет повысить надежностьпреобразователя.Наибольший положительный эФфектдостигается при создании высоковольтных преобразователей.1008864 52 актор 356/бб Тираж б 85 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская н/5 фПатент филиал л. Проектная чжгор Составитель Е, Мельниковачелинская ТехредМ.Гергель Корректор А. дзят