Преобразователь напряжения с двухсторонним зигзагом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7 1 151) 5 Н САН ВРЕТЕ Идя.д ТЕ ВТОРСКОМЪ( С 76е и ластьлы, 12 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО изОБРетениям и ОТНРытиямРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР Кф 738071, кл Н 02 М 7/06, 19Аксенов В,Н Выпрямительны трансформаторные подстанции, - М,: Связь, 961, с, 107, рис,:44 а, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ С ДВУХСТОРОННИМ ЗИГЗАГОМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в качестве низковольтного вторичного источника электропитания с шестикратной частотой пульсации выходног напряжения Цель изобретения - расширение схемнофункциональных возможностей и области примененияПре,801636968 А 1 образователь содержит электромагнитный аппарат 7 с разделенной в каждоифазе трехфазной вентильной обмоткойПервые секции соединены в трехлуче"вую звезду, к выводу и отводу каждой из них подключены гетерофазныевторая и третья секция, свободныевыводы которых через однонаправленно подключенные преобразовательныеэлементы 1-6 образуют один, а нулевая точка звезды - другой выходныевыводы Изменение положения отвода .и соотношений витков секций, а также различное соединений секцийсогласно-согласное, встречно-встречное, встречно-согласное - и выполне"ние одних секций разных фаз в качествее сетевых расширяют возможностипреоб раз ов ателя и об его применения 13 з,п, ф илИзобретение относится к электротехнике и может использоваться в ка-.,честве низковольтного вторичного источника электропитания с шестикратной частотой пульсации выходного на 5пряже ния,Цель изобретения - расширениесхемно функциональных возможностейи области применения,На фиг,1 изображена принципиальная электрическая схема преобразователя при соединении секции вентильной обмотки (ВО) электромагнитногоаппарата (ЭМА) в неравноплечийдвухсторонний встречновстречный.(ВВ) зигзаг - правильную.трехлучевуюзвезду для общего случая, когда фазовый угол Ц сдвига очередного импульса 8 Выходного напряжения Пб оГ; 20носительно соответствующей ему пре1образуемой ЭДС данной секции ВО может изменяться в широком диапазоне0;30 , включан крайние значения,при этом представлен трансформаторный или электромашинный вариант выполнения, а положение отвода от каждой первой секции ВО непосредственно (однозначно) определяет значениеукаэанного угла; на фиге 2 векторная диаграмма, поясняющая принципдействия преобразователя по формированию в фазовой плоскости знакопостоянных импульсов 8 (1=1.,6),где указаны состав схемных элементов, 35обозначения секций ВО и их частей,номера преобразовательных элементовПЭ) для каждого из шести контуровтокопрохождения, циклически сменяющихся во времени через 60 эл,град, 40в течение одного периода преобразуемых ЭДС (буквой П обозначена частотная кратность пульсации выходногонапряжения относительно частоты ЭДС);на фиг,3 - то же, в топологическомвиде при согласносогласном(СС) двухстороннем зигзаге и изменении фазового угла С в пределах0;60 , причем отвод от первых секций ВО отсут"ствует при любых значениях фазовогоугла; на фиге 4 - то жепри согласно встречном (СВ) двухстороннем зигзаге с отводом и изменении угла (в пределах 0;60 , причем указанныйотвод сохраняется при всех значенияхэтого угла, кроме крайних его преде55лов; на фиг.5 - то же, частный случай при= 0 (традиционная шестилучевая схема); на фиг,6 - то же, част" 1636968 4ный случай при.= 30 ф (схема с соединением секций ВО в двухстороннийравноплечий с равными сторонами ВВзигзаг - правильную трехлечувуюзвезду); на фиг,7 - то же, частныйслучай при у = 30 (шестилучевая9схема при соединении секции ВО внеравноплечий двухсторонний с равными сторонами согласно-согласный зигзаг - трехлучевую звезду); на фиг8то же, частный случай при ( = 60(шестилучевая схема при соединениисекций ВО в равноплечий односторонний согласный зигзаг - трехлучевуюзвезду); на фиге 9-12 - то же, автотрансформаторные реализации при вьгполнении первых (фиг,9, 11 и 12) илитретьих (фиг,10) секций ВО в качестве сетевых обмоток для случая, когдавходные выводы образованы дополнительно введенными витками (фиг,9 и12) либо вспомогательными отводами(фиге 10 и 11) при сохранении (фиг.9,11 и 12) диапазонов фазовых сдвигов(0;600 либо при дополнительных к нимсдвигах (фиг,10) за.счет фазового поворота всей связанной системы ЭДСобмоток относительно системы ЭДС первичного генератораПреобразователь (фиг,1) содержитшесть ПЭ 1"б, которые одними одноименными электродами (катодами) соединены в общую точку и образуют шестилучевую вентильную звезду, ЭМА 7,трехфазная ВО которого разделена вкаждой фазе на три секции ах, ах,айх, Ъу, Ьу, Ь,ру йр ся, с,з, с.ргеПервые секции ах, Ьу, сх соединенымежду собой одноименными выводами х,у, г в общую или нулевую точку О, топологически образуя трехлучевуь звезду аЬс. К выводам а, Ь, с первых секций присоединены одноименными выводами с, а, Ь(встречно) смежныепо фазе вторые секции, образуя в каждом луче звезды неравноплечий односторонний встречный зигзаг (хасг,УЪах, есЪу-).Первая секция (например, ах) снабжена в каждой фазе отводом (а), и кнему встречно с этой секцией присоединена третья секция (Ь у), гетерофазная двум другим (ах, сг), образующим данный односторонний зигзаг,К выводам г, я, хр хр Ур Увторых и третьих секций присоединеныдругими электродами (анодами) ПЭ 1-.6Общая точка шестивентильной звезды40 5ПЭ и нулевая точка 0 трехлучевой звезды первых секций ВО образуют вы ходные выводы 8 и 9, и к ним может быть подключена нагрузка 10При этом числа витков первой (например, ах), третьей (ах ) и второй(а 1 х,) секций могут быть установлены в каждой фазе в соотношении 1:1:яхп 1 рядп(60 -2), где ( =0;30 - некоторый фазовый угол, например угол г 1 аО на фиг,2, определяющий фа зовый сдвиг очередного импульса выходного напряжения (например, импульса 82 на фиг,2) относительно образующей его исходной ЭДС данной секции вентильной обмотки ЭМА, например секции ах, при равенстве вит ков второй секции (а 1 х,) и части (ах) первой секции от ее отвода (а ) до вывода (х), образующего нулевую точку О звезды аЬс: ах, = а х = = сг, = Ь,у 41 = Ь у = с г.Действующие (эффективные) значения напряжения на указанных сек циях относительно среднего значения выходного напряжения в режиме холостого хода в этом случае составляют Вах,а,х = (2 и/346) яхп(60-Ц) -Р/ЗГ 2/ ЮЗГ 61 еГО 24 ф О 43/ ЗО Во х ох = (29/36) я 5.п(=0; 7/3"Гб - 0; 0,43, где крайние значения напряжений соответствуют частным зна" чениям угла ( = 0 или 30, преобраозуя общее решение по фиг,1.в частные 35 традиционные схемы шестилучевую (фиг,5) и с двухсторонним равноплечим с равными сторонами ВВ зигзагом (фиг, 6) .Возможны также реализации с СС (фиг,З - общее, фиг,7 и 8 - его частные исполнения) и СВ (фиг,4 - общее, фиг 5 и 6 - его частные исполнения) соединениями секций ВО при соотно шении витков первой, второй и тре 45 тьей секций как соя -30 ):я 1 п :яз.п(60 -Я) при Ой Ч/ .60 для СС и СВ, а, кроме того, для СВ - при равенстве витков второй секции и ука" занной части витков от отвода первой секции до ее крайнего вывода, образующего нулевую точку звезды, В действующих значениях напряжения это соответствует умножению указанного соотношения на 2/3 Гб, что при фиксированных значениях угла Ц = 0 30 и 60 дает Гтт/3 Г 22 а/3 Г 61 7/За 21 ЯсД)274; 0,86; 0,743; ( 0; 11/362; 68 бР/ЗЯ, СО; 0,43; 0,74 и Г 7/3"2;(в/36; 0- 0,74; 0,43; 01,При сохранении указанных соотношений возможны, поьямо трансформаторного, и автотрансформаторные реализации как в общем виде (фиг,9 и 10),так и в виде частных выполнений(фиг,11 и 12;,Преобразователь работает следующим образом.При наличии на секциях трехфазнойобмотки переменных ЭДС, сдвинутых пофазе последовательно на 120 зл,градотносительно друг друга, на выходныхвыводах 8 и 9 или на нагрузке 10 фор"мируется знакопостоянное напряжениеКаждый из шести его импульсов Зрформируется внутри данного периодапреобразуемых ЭДС путем сложения ЭДСразных по фазе секций и выпрямленияих посредством ПЭ 1-6 (фиг,2)При выполнении указанных соотношений витков все импульж одинаковыпо форме, амплитуде и длительности,частота переменной составляющей(пульсации) больше в 6 раз относи"тельно частоты сети (генератора), акаждый из шести сменяющихся во времени контуров токопрохождения содержИТ ЛЧШь ОДИН ПЭ (В - 1)з что предаеопределяет целесообразность использования устройства в качестве низковольтных ВИП, Изменение чисел витководноименных секций разных фаз в соответствии с указанными соотношениями и изменение положения отвода впределах витков данной секции приравноудаленности всех отводов отодноименных выводов секций, выполнение различных их соединений (ВВ,СС, СВ), а также различное исполне" .ние обмоток (всех секций - в качестве вентильных, вторичных, или однихиз секций - в качестве сетевых) существенно расширяют номенклатуруновых базовых схем с двухстороннимзигзагом, обеспечивают широкий диапазон фазовых сдвигов огибакщей вы"ходного напряжения относительно ЭДСобмоток и сети, дают определенноеамножество дискретных выборок напряжения нагрузки, Эти и другие указанные эффекты существенно расширяютехемно-функциональные возможности,преобразователя, позволяя выбиратьнаиболее подходящую (оптимальную)базовую реализацию по соответствующим установленным или принимаемымкритериям в процессе проектированияи разработок низковольтных ВИ 11. Фо рмул а изобретения51, Преобразователь напряжения сдвухсторонним зигзагом, содержащийэлектромагнитный аппарат с трехфазной вентильной обмоткой, разделенной 1 Ов каждой фазе на три секции, первыесекции разных фаз соединены в трехлучевую звезду, к свободным выводамсекций которой подключены образующиеодносторонний зигзаг смежные им пофазе вторые секции, свободные выводыкоторых, а также одноименные им выводы третьих секций через однонаправленно подключенные по одному шестьпреобразовательных элементов образуют один, а нулевая точка звездыдругой выходные выводы, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения схемно-функциональных возможностей и области применения, первые секции снабжены в каждой фазе дополнительным отводом, к которому подключена свободным выводом третьясекция, гетерофазная двум другимсекциям данного одностороннего зигзага и топологически образующая совместно с ним двухсторонний зигзаг,.3. Преобразователь по:п.1, о т "л и ч а ю щ и й с я . тем, что обеуказанные секции подключены к первой40секции согласно,4 Преобразователь по.п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что однаиз двух секций подключена к первойсекции встречно, э другая - соглас 45но,:5Преобразователь по:п,2, о т "л и ч а ю щ и й с я тем, что числавитков первой, третьей и второй секций установлены в каждой фазе в соот Оветствии с соотношением 1:1:з 3.п (/зхп(6 О"-1) при равенстве витков второй секции и части первой секции отее отвода до вывода, обраэущцего нулевую точку звезды, где 0 (6 ЗООнекоторый фазовый угол. 6Преобразователь по пп,З и 4,отли чающий ся тем, чточисла витков первой, второй и третьейсекций установлены в каждой фазе всоотношении соз(-ЗЬ ):зп:в 1 п(60-Ч,где 0 б 60 О7Преобразователь по пп,4 и 6,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтовторая секция и часть первой секцииот ее отвода до вывода, образующегонулевую точку звезды, выполнены содинаковым числом витков.8Преобразователь по пп,1 7,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтопервая и вторая секции, образующиеодносторонний зигзаг, соединены между собой в порядке прямой или обратной индексной последовательности фаз.:9, Преобразователь по.п,8, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что введена по меньшей мере одна преобразовательная структура, аналогичная основной, выходные выводы которых соединены одно- или разнополярно параплельно или последовательно между собой непосредственно либо через дополнительные элементы,10, Преобразователь по.п,9, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что двухсторонний зигзаг в одной структуревыполнен в прямом, а в другой - вобратном порядке индексной последовательности фаз11, Преобразователь по:п9, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что звезды первых секций вентильной обмотки в разных структурах выполнены взаимо обратными (в одной структуре - прямой, а в другой - ей обратной),12Преобразователь по пп111, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что одна из трех секций вентильной обмотки выполнена в каждой фазе в качест ве сетевой обмотки и снабжена вспомогательным отводом или дополнена витками, образующими входной вывод,13, Преобразователь по п,12, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве сетевой выполнена обмотка лишь в одной структуре.14, Преобразователь по пп,10-13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве сетевой выполнена обмотка, соединейная в прямую звезду1636968 иг евск Реда Зака ри ГЕНТ СССР