Перетворювач трифазної змінної напруги у постійну

1 Перетворювач змінної трифазної напруги у постійну, що містить трансформаторний перетворювач числа фаз, вторинні обмотки якого з'єднані з керованими двоспрямованими ключами, який відрізняється тим, що первинні обмотки трансформаторного перетворювача числа фаз з'єднані у зірку, а вторинні обмотки з'єднані послідовно між собою і ланцюгом змінного струму однофазного мостового випрямляча, до якого підключене навантаження постійного струму 2 Перетворювач по п 1, який відрізняється тим, що відношення чисел витків первинних і вторинних обмоток трансформаторного перетворювача числа фаз вибираються з вимог до величини середнього значення випрямленої напруги при нульовому куті керування за формулою Винахід відноситься до перетворювальної техніки і може бути використаний при багатопульсовому випрямленні з плавним регулюванням вихідної напруги Найбільш близьким до винаходу є пристрій для регулювання трифазної напруги, що містить трансформаторний перетворювач числа фаз, вторинні обмотки якого з'єднані в трикутник і зв'язані з керованими двоспрямованими ключами (Авторское свительство СССР № 951256 по кл G05F1/20) Недоліком відомого пристрою є те, що при багатопульсовому випрямленні навантаження постійного струму повинно бути з'єднане з первинними обмотками трансформаторним перетворювачем числа фаз через некерований трифазний мостовий випрямляч У цьому випадку при пульсовості системи, яка дорівнює 6-л, при КІЛЬКОСТІ ВІДВОДІВ від вторинної обмотки трансформаторного перетворювача числа фаз л>3 у випрямленій напрузі присутні гармоніки нижче 6-л Крім того, при низьковольтному або високовольтному випрямленні пристрій повинний бути доповнений трифазним трансформатором, що знижує або підвищує напругу трансформаторного перетворювача числа фаз у зірку та введення однофазного мостового випрямляча в трансформаторний перетворювач числа фаз дозволяє поліпшити гармонічний склад випрямленої напруги, а також вибір відношення чисел витків первинних і вторинних обмоток трансформаторного перетворювача числа фаз дозволяє розширити функціональні можливості й область застосування перетворювача Поставлена задача вирішується тим, що в перетворювачі трифазної змінної напруги у постійну, що містить трансформаторний перетворювач числа фаз, вторинні обмотки якого з'єднані з керованими двоспрямованими ключами, згідно з винаходом, первинні обмотки трансформаторного перетворювача числа фаз з'єднані у зірку, а вторинні обмотки з'єднані послідовно між собою і з ланцюгом змінного струму однофазного мостового випрямляча, до якого підключено навантаження постійного струму, крім того, відношення чисел витків первинних і вторинних обмоток трансформаторного перетворювача числа фаз обираються з вимог до величини середнього значення випрямленої напруги при нульовому куті керування за формулою w2 гт . 2к t / 0 = - W 2 - * 7 # - —-sm—•, w, їж т Технічною задачею винаходу є вдосконалення перетворювача трифазної змінної напруги у постійну, в якому з'єднання первинних обмоток т . 2% —-sm—•: їж т де wi, W2 - числа витків первинних і вторинних обмоток трансформаторного перетворювача числа фаз ВІДПОВІДНО, ІІф - діюче значення фазної напруги джерела живлення, т - пульсність перетворювача ю ю 42455 де wi, W2 - числа витків первинних і вторинних обмоток трансформаторного перетворювача числа фаз, ВІДПОВІДНО, ІІф - діюче значення фазної напруги джерела живлення, т - пульсовість перетворювача Все це поліпшує гармонічний склад випрямленої напруги та розширює функціональні можливості й область застосування перетворювача При пульсовості перетворювача, яка дорівнює 6-л, (при л>3) у випрямленій напрузі відсутні гармоніки нижче 6-л, а також при відповідному виборі відношення чисел витків первинних і вторинних обмоток трансформаторного перетворювача числа фаз можливе підвищення або зниження випрямленої напруги, тобто при низьковольтному або високовольтному випрямленні немає необхідності в додатковому трифазному трансформаторі На фігурі наведена принципова схема перетворювача трифазної змінної напруги у постійну Перетворювач містить джерело живлення 1, трансформаторний перетворювач числа фаз 2 з однофазним мостовим випрямлячем 3, ключовий комутатор 4, навантаження постійного струму 5 Первинні обмотки 6, 7, 8 трансформаторного перетворювача числа фаз 2 з'єднані між собою в зірку і підключені до джерела живлення 1 Вторинні обмотки 9, 10, 11 з'єднані між собою послідовно і підключені до ланцюга змінного струму однофазного мостового випрямляча 3 Вторинні обмотки 9, 10, 11 мають відводи 12-17 У загальному випадку КІЛЬКІСТЬ ВІДВОДІВ визначається вираженням л=т/6, де т - пульсовість схеми перетворення Ключовий комутатор 4 складається з тиристорів 18-29 (у загальному випадку з т тиристорів), котрі з'єднані зустрічно-паралельно парами та являють собою двоспрямовані ключі Через ці двоспрямовані ключі відводи 12-17 вторинних обмоток 9-11 з'єднані з виводами 30-32 До виводів ЗО, 33 підключений однофазний мостовий випрямляч 3, що складається з ДІОДІВ 34-37 До виводів 38, 39 однофазного мостового випрямляча 3 підключене навантаження постійного струму 5 Запропонований перетворювач працює таким чином Усі т=6-п тиристорів відмикаються у визначеній ПОСЛІДОВНОСТІ на рівні інтервали часу один раз протягом періоду напруги живлення, причому моменти відмикання двох тиристорів зустрічнопаралельної пари зсунені у часі на половину періоду У кожний момент часу у включеному стані знаходиться тільки один тиристор і через нього ВІДПОВІДНИЙ ВІДВІД вторинної обмотки з'єднаний з виводом відповідної обмотки У той же час відношення чисел витків секцій вторинних обмоток обрані такими, що при замкненому стані всіх тиристорів напруги на них створюють Зл-фазну 6лпульсову систему, де л>2 - число ВІДВОДІВ однієї вторинної обмотки І, таким чином, відмикання чергового тиристора відповідає закороченню чергової вихідної фазної напруги трансформаторного перетворювача числа фаз У схемі, зображеній на фігурі, тиристори 18-29 відмикаються в ПОСЛІДОВНОСТІ 20-27-29-22-24-19-21-26-28-23-25-18 Наведений алгоритм роботи вентилів відповідає фазовій ПОСЛІДОВНОСТІ напруг на тиристорах і, отже, забезпечує симетричний режим роботи перетворювача При КІЛЬКОСТІ ВІДВОДІВ л=2 від вторинних обмо ток 9, 10, 11 пульсовість перетворювача т=6-л=12 У цьому випадку коефіцієнт гармонік вхідного струму, визначений за допомогою аналізу Фур'є, складає 14,6% Збільшення КІЛЬКОСТІ ВІДВОДІВ вторин них обмоток 9, 10, 11 трансформаторного перетворювача числа фаз 2 і КІЛЬКОСТІ тиристорів ключового комутатора 4 дозволяє збільшити пульсовість перетворювача і, отже, поліпшити гармонічний склад вхідних токів і вихідної напруги Середнє значення випрямленої напруги при нульовому куті керування в перетворювачі, що пропонується, залежить від напруги джерела живлення 1 і від відношення чисел витків первинних обмоток 6-8 і вторинних обмоток 9-11 трансформаторного перетворювача числа фаз 2 Відношення чисел витків первинних і вторинних обмоток трансформаторного перетворювача числа фаз обираються з вимог до величини середнього значення випрямленої напруги при нульового куті керування за формулою .J2-U m 2л: , їж т де wi, W2 - числа витків первинних і вторинних обмоток трансформаторного перетворювача числа фаз, ВІДПОВІДНО, ІІф - діюче значення фазної напруги джерела живлення, т - пульсовість перетворювача ВІДПОВІДНИЙ вибір відношення чисел витків первинних та вторинних обмоток трансформаторного перетворювача числа фаз дозволяє використовувати його для підвищення або зниження вихідної напруги, у такий спосіб усувається потреба, у порівнянні з прототипом, у додатковому трифазному трансформаторі Позитивними властивостями запропонованого перетворювача трифазної змінної напруги у постійну в порівнянні з прототипом є усунення у випрямленій напрузі гармонічних складових нижче 6-л, тоді як у прототипі при пульсовості 6-л (при л>3) у випрямленій напрузі містяться гармоніки нижче 6 п Використання однофазного мостового випрямляча замість трифазного дозволяє зменшити КІЛЬКІСТЬ використовуваних ДІОДІВ З шести до чотирьох 42455 ФІГ. 42455 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку Обсяг обл -вид арк 2002 р Формат 60x84 1/8 Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22