Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное (его варианты)

,11 1 Н 02 М 5/257 5/1 ЕТЕ СТВУ элект тактн ые М. кл.Н и собой,обмотовентили ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗН АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Цнститут термофизики ирофиэикн АН Эстонской ССР(56) 1.Поскробка А.А.Бесконкоммутирующие полупроводникустройства на переменном тоЭнергия,1978. с.5.2,Патент ФРГ У 1413467,02 Р 13/6,1972,(54) ТРЕХФАЗНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ (ВАРИАНТЫ ).(57) . Трехфазный регулируемыйпреобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первичныеобмотки которого включены последо- .вательно с соответствующими фазаминагрузки, а первая группа вторичныхобмоток соединена в звезду и связана с вцводаии переменного токапервого управляемого мостовоговыпрямителя выводы постоянного токакоторого соединены с индуктивнымэлементом, о т л и ч а ю щ и й с ятеи, что, .с целью улучшения массогабарштнцх показателей и формывыходного тока, в него введенывторой управляемый мостовой выпрямитель, трехфазный трансформаторснабжен второй группой вторичныхобмоток,а индуктивный элемент выполнен в виде автотрансфориатора с п ъ 3 промежуточными выводами, расположенными симметрично относитель" но крайних выводов, каждый крайний и промежуточный выводы индуктивного элемента соединены с соответствующим введенным управляющим вентилем, при этом вторая группа вторичных обмоток трехфазного трансформатора соединена в треугольник 1 вершины которого подключены.к выводам переменного тока второго управ ляемого мостового выпрямителя, кроме того, одноименные выводы постояненого тока первого и второго управляемых иостовых выпрямителей соединены между собой н подключены к общей точке свободных выводов управляемых вентилей, а каждый. крайний вывод индуктивного элемента соединен с другим выводом постоянного тоха соответствующего управляемого мостового выпрямителя,2,Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трехфазный трансформатор, первцй управляемый выпрямительный блок, выводы постоянного тока которого соединены с индуктивным элементом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения массогабаритнцх показателейформы выходного тока, в него введен второй управляемый вцпрямительный блок, при этом обмотки трехфазного трансформатора выполнены со сред- ниии тоякаин, эакороченнции междуа начала и концы указанныхк подключены через управляемыесоответствующего управляемого выпрямительного блока к соот 1157 ветствующим крайним выводам индук" тивного элемента, обмотка которого имеет о ъ 3 промежуточных выводов, расположенных симметрично относительно его крайних выводов и подключенных через введенные управляемь 1 е вентили к общей точке обмоток трехфазного трансформатора, а начала обмоток трехфазного тРансформатора Формируют выходные выводы.3, Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий трансформатор, первый управляемый выпрямительный блок и подключенный к его выводам постоянного тока индуктивный элемент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения массо- габаритных показателей и формы выходного тока, в него введен второй управляемый выпрямительный блок, трансформатор выполнен в виде двух однофазных трансформаторов, имеющих две последовательно-согласно подключенные обмотки, причем общие точки всех обмоток одиофаэных транс" форматоров объединены, а количество Витков одной обмотки одного однофаэ 629ного трансформатора составляет 43от числа витков остальных обмоток,обмотка имеет промежуточный вывод отчасти обмотки, равной по количествувитков остальным обмоткам, началои промежуточный вывод обмоток одногооднофазного трансформатора черезуправляемыв вентили первого управляемого выпрямительного блока подключены к одному крайнему выводуиндуктивного элемента, выполненногов виде обмотки автотрансформатора, на"начало и конец обмоток другого одно"фазного трансформатора подключенычерез упранляемые вентили второгоуправляемого выпрямитепьного блокак другому крайнему выводу индуктивного элемента, обмотка которогоимеетъ 3 выводов,расположенныхсимметрично относительно крайнихвыводов и подключенных через введенные управляемые вентили к общейточке обмоток однофазных трансфор"маторов, а выходные выводы образованы пофазно свободным концом обмотки одного однофазиого трансформатораи началом и концом обмоток другогоосновного трансформатора.Изобретение относится к преобразо" вательной технике иможет быть исполь" зовано, например, в качестве плавно регулируемого источника трехфазного напряжения с близкой к синусо идальной формой напряжения нагрузки и тока питания.Известны устройства для регулирования трехфазного иапряжеиия и тока, которьМ получены на основе0 известных схем выпрямителей путем применения известного приема закорачивання выхода выпрямителя накоротко с одновременным включением многофазной нагрузки переменного иапря- И жения последовательно в фазы витания указанных устройствОднако в этих устройствах в токе питания и в напряжении нагрузки устраняются высшие гармоники только26 нижек) -й, где к - общее количество вентилей в вцпрямительиых мостах, при этом коэффициент гармоник .тока питания и напряжения. нагрузки сильно зависит от угла управления. Также недостатком этих уст" ройств является относительно большое количество вентилей, необходимое для достижения требуемой Формы тока питания и напряжения нагрузки.Наиболее близким к предложенно"му.является регулируемый трехфазныйпреобразователь переменного напряженив в переменное, содержащийтрехфазный: трансформатор, первичные обмотки которого включены последовательно с соответствующими фазами нагрузки а первая группа вторичных обмоток соединена в звездуи связана с выводами .переменногоЪтока первого управляемого мостовоговыпрямителя; вьеоды постоянйого тока которого соединены с иидуктивньк элементом 1.2",1,629мента соединен с другим выводомпостоянного тока соответствующегоуправляемого мостового выпрямителя.5 трехфазный регулируемый преобра"эователь переменного напряжения впеременное, содержаший трехфазныйтрансформатор, первый управляемыйвыпрямительный блок, выводы постоян-.ного тока которого соединены с инО дуктивным элементом, введен второйуправляемый выпрямительный блок,при этом обмотки трехфазного трансФорматора выполнены со среднимиточками,закороченными между собой,а начала и концы обмоток подключенычерез управляемые вентили соответствующего управляемого выпрямительного блока к соответствующим крайнимвыводам индуктивного элемента,обмотка которого имеет п Э промежуточных выводов, расположенныхсимметрично относительно его крайнихвыводов и подключенных через введенные управляемые вентили к общей тачке обмоток трехфазного трансформа"тора, а начала обмоток трехфазноготрансформатора Формируют выходныевыводы.В трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения впеременное, содержащий трансформаторпервый управляемый выпрямительныйблок и подключенный к его выводампостоянного тока индуктивный элемент,введен второй управляемый выпрямительный блок, трансформатор выполнен в виде двух однофазных трансформаторов, имеющих две последовательносогласно подключенные обмотки, причем общие точки всех обмоток адноФазных трансФорматоров объединены,а количество витков одной обмоткиодного однофазного трансформаторасоставляет ГЗ от числа витков остальных обмоток, указанная обмотка имеетпромежуточный вывод от частя обмотки, равной по количеству витковостальным обмоткам, начало и промежуточный вьвод обмоток одного одноФазного трансформатора через управляемые вентили первого управляемоговыпрямительного блока подключенык одному крайнему выводу индуктивного элемента, выполненного в видеобмотки автотрансформатора, началои конец обмоток другого однофаэного трансформатора подключены через управляемые вентили второго упг. 3 11 г 7Недостатком указанного преобразователя является увеличение массы и габаритов преобразователя при увеличенииглубины регулирования. При диапазонерегулирования 0 - 1,00 щ относительные расчетные мощности основноготрансформатора - 1,0 и вальтодобавочнога трансформатора - 0,5. Крометого, при естественной коалутацииуправляемых вентилей и выпрямительного моста во входном и выходном токахсуществуют высшие гармоники,начиная с 5-й. Нри использовании принудительной коммутации вентилей управляемого выпрямительного моста иширотно-импульсной модуляции можноповысить созе и частоту высших гармоник, но коэффициент искажений Кпри этом увеличивается, так какК= К соя 1 = сонная;,ЮЦельизобретения - улучшениемассогабаритных показателей и формывыходного тока,Поставленная цель достигается тем,что трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в пере-менное, содержащий трехфазный транс"Форматор, первичные обмотки котороговключены последовательно с соответствующими Фазами нагрузки, а первая группа вторичных обмоток соедине- ЗОна в звезду и связана с выводами переменного тока первого управляемогомостового выпрямителя выводы постоянного тока которого соединены синдуктивным элементом, введены второй д 5управляемый мостовой выпрямитель,трехфазный трансформатор снабжен второй группой вторичных обмоток, аиндуктивный элемент выполнен в видеавтотрансформатора с пз 3 промежу Оточными выводами, расположенными.симметрично относительно крайнихвыводов, каждый крайний и промежуточный выводы индуктивного элементасоединены с соответствующим введенным управляющим вентилем, приэтом вторая группа вторичных обмоток трехфазного трансформатора соединена в треугольник, вершины которого подключены к выводам перемен- ЗОного тока второго управляемого мостового выпрямителя, кроме того, одноименные выводы постоянного тока первого и второго управляемых мостовыхвыпрямителей соединены между собой И. и подключены к общей точке свободныхвыводов управляемых вентилей, а каж.дый краиний вывод индуктивного эле-, 1)5762910 5 20 И ранляемого выпрямительногс блска к другому крайнему выводу индуктивного элемента, обмотка которого имеет .мЗ выводов, расположенных симметрично относительно крайних выводов и подключенных через введенные управ" ляемые вентили к общей точке обмоток однофазных трансформатрров, а выходные выводы образованы пофазно свободным концом обмотки одного однофазного трансформатора и началом и концом обмоток другого основного трансформатора.На фиг.1 показана схема,соответствующая первому варианту предлагаемого 36-пульсного устройства, выполненного на основе двух 6-пульсных вентильных блоков; на Фиг. 2 - схема 18.-пульсного устройства, нторой вариант , выполненного на основе двух 3-пуАьсных вентнльных блоков на Фиг.3 - схема 12"пульсного устройства третий вариант , выполненного на основе двух 2-пульсных вентильных блоков,. Устройство по первому вариантуФиг.) содержит трехфазный транс. Форматор 1, имеющий дне группы вторичных обмоток 2 и 3, при этом перваГруппа вторичных обмоток 2 соединеназвезду, а вторая группа вторичныхобмоток 3 соединена в треугольник. Обе группы вторичных обмоток 2 и 3подключены к выводам переменноготока управляемых выпрямительных мос"тов 4 и 5, первые одноименные выводы постоянного тока которых закорочены, а вторые одноименные выводыпостоянного. тока соединены черезиндуктивный. элемент в ниде автотрансформатора 6, обмотка которогоимеет о 3 выводов, расположенныхсимметрично относительно крайнихвыводов и подключенных через управляемые вентили 7-10 к общей точке )1выпрямительных мостов 4 и 5. ТрехФвзная нагрузка 12 подключена после"довательно с первичными обмоткамиосновного трансфсрматора,Устройство по второму варианту(Фиг.2 ) отличается тем, что фаэныеобмотки трехфазного основного трансФорматора 1 выполнены с центральньи отводом и закорочеиы между собой, а свободные выводы групп обмоток 2 и 3 подключены через трехфазные управляемые выпрямители 4 и 5 к крайним выводам автотрансформатора 6, Первые концы нагрузки подключены к одним концам однойгруппы обмоток трансформатора, адругие концы - к питающей сети. Устройство по третьему варианту (фиг.31 отличается тем, что трехфазный трансформатор 1 собран на основе двух двухобмоточных трансформаторов, обмотки которых формируют соответственно первую и вторую группы обмоток (2 и 3), общие точки которых закорочены (111. Начало и конец обмоток 2 первого трансформатора через управляемые вентили 13 и 14 управляемого выпрямителя 4 подключены к одному крайнему выводу однофазного трансформатора, а промежуточный вывод и крайний вывод обмоток 3 второго трансформатора через управляемые вентили 5 и 16 управляемого выпрямителя 5 подключены к другому крайнему выводу автотрансформатора б. Выводами для подключения трехфазной нагрузки янляются начало и конец обмоток первого основного трансформатора, имеющего .".1". общее количество витков в )3 раз больше, чем остальные обмотки. яЗОВсе три варианта устройствав для регулирования трехфазного напряжения содержат две выпрямительныегруппы, состоящие иэ соответствующей группы обмоток основного транс- Форматора и управляемого вентильЗэ ного выпрямителя, При этом первыевыводы постоянного тока выпрямительных групп соединены между собойнепосредственно, а вторые выводыпостоянного тока " через обмотку4 ф индуктивного элемента. При использовании миогофазных мостовых вентильных выпрямительных блоков выводыпостоянного тока выпрямительных группсовпадают с выводами постоянного тока43вентильных блоков ( двенадцатифаэнаявыпрямительная схема на фиг.1.При использовании многофазных выпрямителей со средней точкой обмотоктрансформатора (шестифаэная выпряфф мительная схема с нулевым выводомна фиг.2 и четырехфазная выпрямительнвя схема на фиг,3 ) одними выводамипостоянного тока выпрямительные группявляются общие точки обмоток основно"го трансформатора, а другими вьвсдвмипостоянного тока выпрямительных группгрупп - общие точки управляемык вентилей соответствующей группы. о0.5/1 -с 4 г - 4 - ,0,5У рОф 5/1 -аг - Ф-ф,5 При поочередном отпирании вен- щего напряжения по алгоритму, харак тилей 7-10 выпрямительной группы за терному соответствующему 2 -пульсному корачиваются через соответствующий выпрямитулю, Алгоритм отпирании вен- вентиль и соответствующие секции тилей 7-1.0 (фиг.1) в течение каждого обмотки автотрансформатора 6. При состояния выпрямительных групп -этом иэ условия равенства нулю ампер 7,8,9,10 или 10,9,8,7. Регулирование витков обмотки трансформатора т.е. величин тока и напряжения нагрузки без учета его тока намагничивания достигается, как и в известных схеследует, что выпрямленный ток через мах фазового регулирования, измене- указанный вентиль. 7-10 распреде- кием сдвига фазы отпирания управляеляется между выпрямительными группа- ющ вентилей относительно питающего ми обратно пропорционально отношению напряжения.витков секций трансформатора 6, входя- Положительными свойствами предлащих и контуры замыкания соответствую- гаемого устройства для регулирования щих выпрямителькых групп. Так как трехфазного напряжения по сравнению каждое изменение состояний ключейс известным являются улучшение сопровождается изменением отноше- З фОрмы тока нагрузки и массогабаритиия фаэнцх токов устройства, Управ- ных показателей устройства, В известление вечтиллмн выпрямительных группном устройстве при естественной коммупроизводится в течение периода питаю" тации вентилей можно получить с Устройство работает следующим образом.Предположим, что вентили 7-10 постоянно заперты. Тогда на выходе выпрямительных групп образуется система напряжений (3;, где1,2,2 ю,а щ- аульсность одной выпрямительной группы, векторы напряжений которой имеют одинаковую длину и фазовый сдвиг Хю . Так как прикладываемое к автотрансформатору 6 напряжение определяется разностью соседних векторов напряжений О;, то конец векторов.напряжений Ц на промежуточных выводах3обмотки автотрансформатора 6 находится на прямой, соединяющей концы соседних векторов О Спедовательно, при в 2 векторы О; имеют разную,цлину но отводы выполнены так, чтофазовый сдвиг между любыми соседнимиодинаковыйВ первом вариантескеле, где крайние выводы обмотки 5 автотрансформатора 6 не связаны через вентили с общей точкой 11, уголЛмежду соседними векторами У = , а1, во втором варианте схемы, где крайние выводы обмотки связаны через вентили с общей точкой 11 выпрямительУных групп, -,1 . Для полученияукаэанных фазовых сдвигов отводывыполкены от Х, части витков, отсчитываемых от крайних выводов обмотки трансформатора б приведены в.таблице , где Х, О обозначаетсовпадение двух дополнительныхвыводов с крайними выводами и Х,. щ1 О 115 помощью б вентилей 6"пульсную,схему и устранить в кривой напряженная нагрузки высшие гармоники ниже 5-й, а в предлагаемом устройстве получается с 2 э+о вентилями 2 вв -пульсная схема, и в кривой. напряжения. нагрузки устраняются высшие гармоники ниже (2 в"1)-й. В предлагаемом уст. ройстве с 2 х 2 + 4 = 8 вентилями получается 2 х 2 х 416-пульсная и с 2 х 3 + 8 = 14 вентилями - 2 х 3 х 848-пульсная схема, при этом в напряжении нагрузки устра" ияются высшие гармоники ниже 15-й и 47-й соответственно. Для получения 12-пульсной и 24-пульсной схемы 7629в предлагаемом устройстве требуетсясоответственно 7 и 10 вентилей.При этом в известном устройстве приестественной коммутации повысить 5 пульсность схемы невозможно,По массогабаритным показателямвыгоднее второй вариант предлагаемого устройства. Но третий вариантсхемы устройства обеспечивает требуе О мую форму тока нагрузки и потребляемого из сети тока минимальным количеством управляемых вентилей. Первый варинт позволяет соединить трехфазную нагрузку в звезду и согласо вать параметры управляемых вентилей с параметрами питающей сети."Патент",г.уагород, ул.Проектная,4 8/52 Тиран 646 ИИПИ Государственного коми ао делам изобретений н от 3035,Москва,Ж,Рауаская СССРий