Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

(3) УДК 621. ,314.5(088.8) Дата опубликования описания 250981 К,К. Ещин, В,И. Заровский, Б.И. Кербецсщ, ВС, Бурлаков,Л.В. Кулагин, Ю,К. Розанов и А.Г, Сорокиню(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕИЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания приборов и средств радиоэлектроники, автоматики и вычислит 1 ельной техники,Известны трехфазные преобразовате- ф ли переменного напряжения в постоянное, содержащие девятифазный вентильный мост и трансформатор с тремя трехфазными вторичными обмотками, подключенными одним выводом каждой Фазы к вентильному мосту, причем одна из вторичных обмоток соединена взвезду, а отпайка каждой Фазы этой обмотки подключена к двум разноименным Фазам вторичной обмотки 11.5Недостатки таких преобразователей заключаются в большом числе витков вторичных обмоток и в недостаточно высокой для ряда случаев частоте и большой амплитуде пульсации выпрямденного напряжения.Известны также трехфазные преоб.разователи переменного напряжения в 2постоянное, содержащие трехфазный трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, причем обмотки каждой группы соединены в звезду, а от" воды обмоток одной группы через вентили подключены к соответствующим отводам обмоток другой группы 1.21.Недостаток таких преобразователей заключается в большом числе витков вторичных обмоток. Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянйое, содержащий 6 и-Фаэный вентидьный мост и трехфазный трансформатор с двумя основными обмотками и вспомогательными обмотками в каждой фазе, при. чем начало одной основной обмоткн каждой фазы подключено к началу дру" гой основной обмотки другой фазы и соответствующей фазе вентильного моста, каждая вспомогательная обмотка включена между соответствующим отво86 Ъь 7,дом основной обмотки и фазой вентильйого моста .3,1.Недостатки известного преобразо-вателя заключаются в большом количестве витков вторичных обмоток ибольшом внутреннем сопротивлении пре образователя.Цель изобретения - уменьшениечисла витков вторичных обмоток и снижение внутреннего сопротивления г,реобразователя.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователе, содержащембп-фазный вентильный мост и трехфазный трансформатор с двумя основнымии вспомогательными обмотками в каждой Фазе, причем начало каждой основной обмотки каждой Фазы подключено к.началу другой основной обмотки другой фазы и соответствующей Фазе вентильного моста, каждая вспомогательная обмотка включена между соответствующим отводом основной обмотки ифазой вентильного моста, в каждой основной обмотке введена дополнительная секция, начало которой соединенос последним отводом этой обмотки, аконец дополнительной секции одной основной обмотки каждой Фазы подключенк концу дополнительной секции другойосновной обмотки третьей фазы, причемобщее число витков основной обмоткивместе с дополнительной секцией равноЬЯ О -51 и ( - +И)1. РСО 5 - Ььнгде ЬЧ - число витков вторичной обмотки на 1 В выходного на"пряжения;0 - амплитудное значение выходдного напряжения,- 1 для одной и ф щ "1 дпядругой основной обмоткикаждой Фазы;- общий для всех обмоток параметр в диапазоне 04 М сЗ-ьчисло витков каждой основной обмотки равно целой части величины а параметры преимущественно выбирают равными и Зу= ВУНа Фиг1 представлена принципиальная схема предлагаемого преобразователя, на фиг. 2 - векторная диаг" рамма преобразователя для случая пя 5, ЧО,1; на Фиг. 3 - то же, для случая и 5, М= О, с 1, = -1, на Фиг.4 то яе, лля случая и3, Ф 1, щ6667 для одной и-1 для другой обмотки; на фиг. 5 - то же, для случая и 3, Ч- 1 нафиг, 6 - то же, для случая и = 3 ЧУ = -у ЩПреобразователь (фиг. 1) содержит тРехфазный ТРансфоРматоРу в кажДой, из Фаз А, В и С которого имеются первые 1 и вторые 2 основные обмотки с дополнительными секциями 3 и 4, соответственно, и вспомогательные обмотки 5-8, а также 6 п-Фазный вентнльный мост, содержащий вентили 9, Начала первых основных обмоток 1 фаз А, В и С соединены с началами вторых основных обмоток 2 Фаз В, С и А, соответственно, и подключены к соответствующим вентилям 9 моста, а концы дополнительных секций 3 обмоток .подключены к концам дополнительных секций 4 основных обмоток 2 фаз С, А и В, соответственно. Отводы первых основных обмотокФаз А, В и С подключены к вспомогателуным Обмоткам 5 и 6 фаз С, А и В, а отводы вторых ос новных обмоток 2 Фаэ А. В и С " к вспомогательным обмоткам 7 и 8 Фаз В, С и А, соответственно.Общее число витков каждой основной обмотки 1 (2) вместе с дополнительной 3 (4) равно ЗО дйОоу е 510( - +13) со 5 - ЬМз где ЬЯ - число витков вторичной обмотки на В выходного напряжения; 35 ОО - амплитудное значение выходного напряжения, - параметр, выбиаемый в дианазоне О 4 1 4 - ; (6 в "-"1 для первой 1 н фЬ 40 для второй 2 основной обмотки.Число отводов каждой основной обмотки. (2) равно целой части вели чины 2 З+ 2 Р)ЧислО ВиткОВ ОснОВ- ной обмотки 1 и 2 от начала до 1-го отвода равно у2 510 Яау О - =ф"-. 51 п гдед -1, если фаза вспомогательной обмотки совпадает с фазой другой основной обмотки, подключенной к данной, и д 1 в противном случае. Чис" ло витков вспомогательной обмотки,5-55 8, подключенной к .1-ому отводу, равно1 Х2 51 ОЩея ОЕ лет - у" ел т СО 5 -ьп866667 Для случая д-= 1 отводы первых основных обмоток 1 фаз А, В и С подключены к началам вспомогательных обмоток 5-6 фаэ С, А и В, а отводы вторых основных обмоток 2 фаз А, В.и Сначалам вспомогательных обмоток 78 фаз В, С и А, соответственно. Для случая= -1 отводы обмоток 1 фаз А, В и С соединяются с началами яспомогательных обмоток 5-6 фаэ В, 1 Ои А, а отводы обмоток 2 фаэ А, В Ю С - с концами вспомогательных обмоток 7 и 8 фаз С, А и В, соответственно,Другие выводы вспомогательных обмоток 5-8 подключены к соответствую-. 13 щим вентилям 9 моста.В предлагаемой схеме обеспечивает. ся создание одинаковых по амплитуде напряжений, сдвинутых по фазе на равные углы. При этом частота пульсаций рО выпрямленного напряжения при нечетном п составляет бп 1, где Г - частота пульсация питающего напряжения.На векторных диаграммах (фиг. 2-4), точки, соответствующие напряжениям 2 З на выводах основных и вспомогательных обмоток, подключенных к вентильному мосту, лежат на одной окружности и делят ее на Зп,равных частей. При нечетном и каждая точка, например 1., 30 с двумя противолежащими наиболее удаленными точками, например Р и В, дает два результирующих вектора на" пряжения (показаны штриховыми линиями), Таким образом, получается система из Зи векторов, повернутых относительно друг друга на угол и представляющих собой одинаковые по амплитуде напряжения, сдвинутые по фазе на равные углы. При четном и каждой точкесоответствует одна диаметрально противоположная точка и число результирующих напряжений уменьша-р ется вдвое, что приводит к уменьшению частоты и увеличению амплитуды пульса- ции, Поэтому целесообразно выбирать п нечетным.В устройстве (фиг. 6) при п. = 3 выбрано значение параметра М= . Прн этом в первой основной обмотке (для которой Й-1) отвод совпадает с концом обмотки и число витков соответствующей вспомогательной обмотки равно нулю. Поэтому устройство содержит основные обмотки 1 и 2, начала которых5 соединены и подключены к вентилям 9 моста, только в первой основной обмотке 1 дополнительная секция Э (фиг. 1) отсутствует, и конец обмот 6ки 1 подключен . соответствующим вентилям 9 моста. Вторая основная обмот" ка 2 в Фазе А, В и С содержит дополнительную секцию 4, конец которой подключен к концу первой основной обмотки 1 фаз В, С и А, соответственно, а отвод обмотки 2 подключен к вспомогательной обмотке 7 фаз В, С и .А при1) или Фаз С, А н В (при А -1), соответственно. Другие выводы вспомо-, гательных обмоток 7 подключены к вентилям 9 моста.Преобразователь работает следующим образом (фиг. 2).В начале периода фазы А, когда напряжение фазы А равно нулю, фазы В - отрицательно и фазы С - положительно, включается пара вентилей 5, соответствующих точкам Р и К векторной диаграммы, и выпрямленное напряжение определяется суммой напряжений последовательно включенных обмоток 7 (фазы В) - 2(фазы А от первого отвода) 4(фазы А) - 3(фазы В) - 1(фазы В) 2(фазы С) - 3(фазы А) - 1(фазы А до первого отвода) - 5(фазы С) и параллельно включенных обмоток 7(фазы В)" 2(фазы А от первого отвода до начала) - 1(фазы С) - З(фазы С) - 4(фазы В) - 2 (фазы В) - 1(фазы А о" начала до первого отвода) - 5(фазы С).При дальнейшем изменении напряже,ния, на протяжении следующей 1/бп части периода вместо вентиля 9, обозначенного на фиг. 2 буквой К, включается вентиль 1. (вектор Р) и происходит переключение с первого отвода обмотки 1 фазы А и первой вспомогательной обмотки 5 Фазы С на другой отвод обмотки 1 Фазы А и вторую вспомогательную обмотку 6 фазы С. В следующую 1/бп часть периода происходит переключение с первого отвода обмот.ки 2 фазы А и обмотки 7 фазы В на начало обмотки 2 фазы А (вектор ВО, затем - на вектор РЕ и т.д.Аналогично происходит переключение напряжений и при векторных диаграммах, представленных на фиг. 3 и 4.Устройство, изображенное на фиг. б работает аналогично.Перед началом периода напряжения .определяется вектором КК, т.е. включены обмотки 7(фазы В) - 2(фазы А от отвода до начала) - 1(фазы С) - 2(фа" зы В)и: параллельно включены обмотки 7.(фазы В)" 2(фазы А от отвода до конца) - 1(фазы В). - 2(фазы С) - 1(фазы А). В начале периода происходит. до конца) - 1(фазы В) - 2(фазы С) .Затем через 1/18 часть периода происходит переключение на вектор Щ.и т.д.Технико-экономическое преимущество Предлагаемого устройства заключается в меньшем числе витков вторичных обмоток и более низком внутреннемсопротивлении трансформатора по сравнению .с известным, так как вводятсядополнительные секции в каждой основной обмотке и при этом исключаютсятри центральные обмотки, имеющиесяв известном. Число витков исключаемых центральных обмоток равно11 5 ЬЧ . Оосозу/бпЧисло витков шести добавленных до.полнительных секций, например для30-фазного выпрямителя (и = 5) приЧ = 0 и с = -1 равносозл/бпт.е. в два раза меньше,Для устройства, представленногона Фиг. 6 общее. число витков составляет 3, 14 ь 1 вОв, а для известного - 3,58 ЬВ Об,т,е, на 14% больше,Снижение внутреннего сопротивления в предлагаемом устройстве обеспечивается тем, что в нем основныеобмотки образуют две параллельновключенные цепи. При и = 3 и Ч = 0общее сопротивление обмоток предлагаемого устройства составляет 0,896 г кф О ф, где дг - сопротивление обмотки с ьшвитков, т,е. на 97% ниже, чему известного, При больших значенияхи разница возрастает,Формула изобретенияТрехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, со" держащий бп-Фазный вентильный мост 6667 8и трехфазный трансформатор с двумяосновными обмотками и вспомогательными обмотками в каждой Фазе,причемначало одной основной обмотки каждойФазы подключено к началу другой основной обмотки другой фазы и соответствующей Фазе вентильного моста,каждая вспомогательная обмотка включена между соответствующим отводомб основной обмотки и Фазой вентильного,моста, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения числа витков вторичных обмоток и снижения внутреннего сопротивления преобразователя, в каждой основной обмотке введена дополнительная секция, начало которой соединено с последним отводомэтой обмотки, а конец дополнительнойсекции одной основной обмотки каждойфазы подключен к концу дополнительнойсекции другой основной обмотки третьей фазы, причем общее число витковосновной обмотки вместе с дополнительной секцией равно25 ьИ Оо - у 51 п ( - +М)1Ьпгде Ч - число витков вторичной обмотки на 1 В выходного напряжения;30Об - амплитудное значение выходного напряжения,Ь = 1 для одной и ф- 1 длядругой основной обмоткикаждой Фазы,- общий для всех обмоток па 35 рамс тр в диапазоне 0МУ6число отводов каждой основной обмотки равно целой части величины -( ++ 2 Р, а параметры выбирают преимущественно равными иЗ,Ч- Ъ40 Источники информации,принятые во внимание при .экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 502400, кл, Н 02 С 7/06, 1977.2; Авторское свидетельство СССРР 504281, кл. Н 02 М 7/06, 1977.3. Авторское свидетельство ССС .по заявке У 2593809/07,кл. Н 02 И 7/06, 1976 (прототип).866 Ь 67 ктор С. Шекмар Заказ 8094/7 Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель В. ИерзляковРедактор О. Черниченко Техред А.Савка Тираж 733 ВНИИЛИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, 3-35, Раувкоми и от ская Подписноеета СССРрмтийнаб д. 4/5