ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ


RU (11) 2006162 (13) C1

(51) 5 H02M7/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4901067/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.01.09 
(45) Опубликовано: 1994.01.15 
(71) Заявитель(и): Мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева 
(72) Автор(ы): Игольников Ю.С. 
(73) Патентообладатель(и): Мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ 

Использование: изобретение относится к преобразовательной технике и может быть применено для питания различных потребителей постоянного тока. Сущность изобретения: для увеличения кратности частоты пульсаций выходного напряжения до четырех при исключении потока вынужденного намагничивания преобразователь состоит из трансформатора 1 с трехстержневым магнитопроводом 2. На одном стержне магнитопровода, например крайнем, размещена первичная фазная обмотка 3, которая подключена к фазному напряжению сети UA (клеммы A - O). На другом стержне, например среднем, размещена первичная фазная обмотка 4, которая подключается к линейному напряжению сети UBC (клеммы B - C сети). На тех же стержнях размещены вторичные обмотки 5 и 6, причем число витков обмотки 5 в раз больше числа витков обмотки 6. Каждая из обмоток 5 и 6 имеет отвод от средней точки, которые соединены вместе в точку O. Свободные зажимы обмотки 5 a и x подключены к вентильным элементам блока выпрямления напряжения, например диодам 7 и 8. Свободные зажимы обмотки 6 b и c подключены к диодам 9 и 10. Между общей точкой катодов (или анодов) диодов 7 - 10 и общей нулевой точкой O обеих звезд включена нагрузка 11. При необходимости магнитопровод может быть выполнен четырехстержневым (броневой). 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть применено для питания различных потребителей постоянного тока.

Известны преобразователи трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащее трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в звезду или треугольник, а вторичная в m-фазную звезду с нулевой точкой. Концы этих фазных обмоток присоединены к вентильным элементам, например диодам, образуя так называемую схему выпрямления с нулевой точкой. Среди этих преобразователей известны преобразователи с m = 2, 3, 6, 12.

Однако, преобразователи с m = 2, 3 имеют высокий коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, а преобразователи с m = 6, 12 - сложный трансформатор, наличие потока вынужденного намагничивания при соединении первичных обмоток звездой.

Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, на стержнях которого размещена первичная обмотка, подключенная к трехфазной сети, и вторичная, соединенная в трехлучевую звезду и подключенная к вентильным элементам по нулевой схеме.

Этот преобразователь обеспечивает лишь трехкратную частоту пульсаций выпрямленного напряжения, а в процессе преобразования в стержнях магнитопровода возникает поток вынужденного намагничивания.

Цель изобретения - увеличение кратности частоты пульсаций выходного напряжения до четырех при исключении потока вынужденного намагничивания.

Это достигается тем, что в известном преобразователе, содержащем трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, на стрежнях которого размещена первичная обмотка, подключенная к трехфазной сети, и вторичная, соединенная в звезду и подключенная к вентильным элементам по нулевой схеме, первичная обмотка выполнена в виде двух несвязанных обмоток, одна из которых размещена на одном стержне и подключена к фазному напряжению сети, а вторая размещена на другом стержне и подключена к линейному напряжению других двух фаз, причем вторичная обмотка размещена на тех же стержнях магнитопровода, что и первичная, и соединена в четырехлучевую звезду. При этом отношение числа витков одной вторичной обмотки к числу витков другой равно .

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого преобразования; на фиг. 2а, б - векторная диаграмма напряжений питающей сети; на фиг. 3 - диаграммы вторичных фазных ЭДС, е2, выпрямленного напряжения еd, анодных токов вентилей ia.

Преобразователь (фиг. 1) состоит из трансформатора 1 с трехстержневым магнитопроводом 2. На одном стержне магнитопровода, например крайнем, размещена первичная фазная обмотка 3, которая подключается к фазному напряжению сети UА (клемма А-0). На другом стержне, например среднем, размещена первичная фазная обмотка 4, которая подключается к линейному напряжению сети UВС (клемма В-С сети). На тех же стержнях размещены вторичные обмотки 5 и 6, причем число витков обмотки 5 в раз больше числа витков обмотки 6. Каждая из обмоток 5 и 6 имеет отвод от средней точки, которые соединены вместе в точку 0. Свободные зажимы обмотки 5 "а" и "х" присоединены к вентильным элементам, например диодом 7 и 8. Свободные зажимы обмотки 6 "в" и "с" присоединены к диодам 9 и 10. Между общей точкой катодов (или анодов) диодов 7-10 и общей нулевой точкой 0 обеих звезд включена нагрузка 11. При необходимости магнитопровод может быть выполнен четырехстержневым (броневой).

Формирование четырехфазного напряжения иллюстрируют диаграммы фиг. 2 а, б. Вектор UА соответствует фазному напряжению, которое прикладывается к обмотке 3 от питающей сети к зажимам ОА, вектор UВСсоответствует линейному напряжению сети, приложенному к первичной обмотке 4 при ее подключении к зажимам ВС сети. Поскольку векторы UА и UВС сдвинуты на 90 эл. град, то и вызываемые ими магнитные потоки в соответствующих стержнях также сдвинуты на 90 эл. град. Следовательно, сдвинуты на 90 эл. град. и наводимые этими потоками ЭДС в обмотках ах и bc. Соединение отводов от средних точек этих обмоток в общую точку 0 позволяет получить систему четырех ЭДС, сдвинутых друг относительно друга на 90 эл. град. , при соответствующем выборе числа витков этих обмоток (векторы , , , на фиг. 2 б). На фиг. 3 а приведены диаграммы мгновенных значений этих ЭДС и формируемая ими кривая выпрямленного напряжения, выделенная жирной линией.

Формирование выпрямленного напряжения осуществляется аналогично всем нулевым схемам, т. е. работает фаза, имеющая наибольшее мгновенное значение ЭДС в данный момент времени, и связанный с ней диод. Длительность протекания анодного тока, равная 90 эл. град, обуславливает среднее значение анодного тока через диод, равное Jd . Порядок работы диодов 7-10 показан на фиг. 3б. Поскольку к обмотке 4 приложено линейное напряжение сети, а к обмотке 3- фазное, число витков вторичной обмотки 5 должно быть в раза больше числа витков обмотки 6 (для выравнивания амплитудных и действующих значений их ЭДС). Магнитопровод трансформатора может быть выполнен четырехстержневым броневого типа (четвертый стержень показан штрихами на фиг. 1).

Таким образом, предложенный преобразователь позволяет сравнительно простым путем получить выпрямленное напряжение с четырехкратной частотой пульсаций.

Поскольку первичные фазные обмотки не соединены между собой, а также имеется стержень магнитопровода, на котором нет обмоток, в магнитопроводе отсутствует поток вынужденного намагничивания, присущий для большинства нулевых схем, где не применены дополнительные обмотки соединением в зигзаг. (56) Каганов И. Л. Электронные и ионные преобразователи, ч. III, М. -Л. : Госэнергоиздат, 1956, с. 91. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, на двух стержнях которого размещены первичные и вторичные обмотки, причем вторичные обмотки выполнены из двух полуобмоток с выведенной нулевой точкой и соединены с блоком выпрямления напряжения по четырехфазной нулевой схеме, отличающийся тем, что, с целью повышения выпрямленного напряжения с четырехкратной симметричной частотой пульсаций, первичные обмотки выполнены в виде двух гальванически несвязанных обмоток, одна из которых размещена на одном стержне и подключена к фазному напряжению сети, а вторая размещена на другом стержне и подключена к линейному напряжению других двух фаз сети, при этом отношение числа витков вторичных обмоток, размещенных на разных стержнях, равно