ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2014715 (13) C1

(51) 5 H02M5/257 

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

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

(21) Заявка: 4907836/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.02.06 
(45) Опубликовано: 1994.06.15 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Электромашина" 
(72) Автор(ы): Инешин А.П. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Электромашина" 

(54) ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 

Изобретение относится к электротехнике. Сущность изобретения: устройство предназначено для питания напряжением переменного тока однофазной нагрузки 1 и содержит трансформатор, выполненный на трехстержневом магнитопроводе 2, на среднем стержне которого расположена вспомогательная обмотка 3, а основная обмотка трансформатора выполнена в виде двух идентичных секций 4 и 5, расположенных на крайних стержнях магнитопровода 2 и соединенных между собой последовательно и согласно. Крайние выводы основной обмотки 4 - 5 подключены непосредственно к выводам для подключения первой и второй фаз питающей трехфазной сети, а общая точка 6 соединения ее секций 4 и 5 подключена к выводу для подключения третьей фазы сети через пару 7 встречно-параллельно включенных тиристоров. Цепи управляющих электродов тиристоров подключены к выходу блока 8 их фазоимпульсного управления. Введенный в устройство реверсивный мост 9 содержит четыре размыкающихся контакта. Автоматизированное управление осуществляется блоком управления 14. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различных нагрузок регулируемым напряжением переменным током.

Известны различные устройства тиристорных преобразователей напряжения/ в том числе переменного напряжения в переменное/ описанные/ например/ в [1] .

Из известных устройств наиболее близким по назначению и технической сущности является выбираемое в качестве прототипа устройство однофазного тиристорного преобразователя переменного напряжения в переменное/ описанное в [2].

Преобразователь прототипа содержит однофазный вольтодобавочный автотрансформатор с основной и вспомогательной обмотками/ включенными между собой последовательно и согласно/ причем общая точка соединения этих обмоток подключена к первой входной клемме устройства/ вторая входная клемма которого одновременно является и второй выходной клеммой/ связанной с нагрузкой и с общей точкой соединения анода и катода первой пары встречно-параллельно соединенных тиристоров/ другая общая точка соединения анода и катода которой связана со свободным выводом основной обмотки трансформатора. Свободный конец вспомогательной обмотки трансформатора/ шунтированной второй парой встречно-параллельно соединенных тиристоров/ образует при этом первую выходную клемму устройства/ связанной с его однофазной нагрузкой.

Статический и установившийся режим работы устройства прототипа характеризуется вольтодобавочным регулированием напряжения переменного тока на нагрузке/ при котором в начале каждого полупериода напряжение питания блока управления отпирает вторую пару тиристоров/ связывая таким образом нагрузки с однофазным входным источником напряжения переменного тока. Далее/ с помощью блока фазоимпульсного управления отпираются симметрично в каждом полупериоде тиристоры первой пары/ подключающие основную обмотку трансформатора к питающей сети. При этом/ благодаря трансформации напряжения от основной обмотки к вспомогательной/ осуществляется запирание тиристоров второй пары и автотрансформаторное увеличение выходного напряжения на нагрузке. Причем при выключенных тиристорах первой пары/ за счет выполнения вспомогательной обмоткой трансформатора функции балластного реактивного сопротивления - неуправляемого реактора/ устройство прототипа позволяет при необходимости уменьшить напряжение на нагрузке устройства по сравнению с величиной напряжения входного источника за счет падения напряжения/ создаваемого током нагрузки на упомянутой вспомогательной обмотке автотрансформатора.

Недостатками устройства прототипа являются:

а) его сложность/ обусловленная наличием двух пар встречно-параллельно включенных тиристоров с их усложненной системой управления/ содержащей блок опережающего включения тиристоров второй пары и блок отстающего фазоимпульсного управления тиристоров первой пары;

б) недостаточное быстродействие/ обусловленное коммутацией основной обмотки трансформатора с разрывом цепи его намагничивающего тока тиристорами первой пары;

в) ограниченные регулировочные возможности/ связанные с неуправляемым процессом понижения напряжения на нагрузке при описанном режиме использования вспомогательной обмотки трансформатора в качестве последовательно включаемого неуправляемого реактора.

Целью изобретения является упрощение/ улучшение динамических характеристик и расширение регулировочных возможностей тиристорного преобразователя напряжения.

Поставленная цель достигается тем/ что в тиристорный преобразователь переменного напряжения в переменное/ содержащий трансформатор с основной и вспомогательной обмотками/ выводы основной обмотки которого связаны с выводами для подключения фаз питающей сети через пару встречно-параллельно включенных тиристоров/ выводы для подключения однофазной нагрузки/ связанные через вспомогательную обмотку автотрансформатора с выводами для подключения фаз сети/ введен реверсивный мост/ трансформатор выполнен на трехстержневом магнитопроводе/ на среднем стержне которого расположена вспомогательная обмотка/ а его основная обмотка выполнена в виде двух идентичных секций/ расположенных на крайних стержнях магнитопровода и соединенных между собой последовательно и согласно; при этом крайние выводы основной обмотки подключены непосредственно к выводам для подключения первой и второй фаз сети/ а общая точка ее секций подключена через пару встречно-параллельно включенных тиристоров к выводу для подключения третьей фазы; кроме того/ вспомогательная обмотка трансформатора подключена к диагонали реверсивного моста/ другая диагональ которого подключена между выводами для подключения третьей фазы питающей сети и выводом для подключения однофазной нагрузки/ другой вывод для подключения которой соединен с выводом для подключения нейтрали сети.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема тиристорного преобразователя напряжения.

Устройство предназначено для питания напряжением переменного тока однофазной нагрузки 1 и содержит трансформатор/ выполненный на трехстержневом магнитопроводе 2/ на среднем стержне которого расположена вспомогательная (вторичная) обмотка 3/ а основная (первичная) обмотка трансформатора выполнена в виде двух идентичных секций 4 и 5/ расположенных на крайних стержнях магнитопровода 2 и соединенных между собой последовательно и согласно. При этом крайние выводы основной обмотки 4-5 подключены непосредственно к выводам для пдключения первой (А) и второй (С) фаз питающей трехфазной сети/ а общая точка 6 соединения ее секций 4 и 5 подключена к выводу для подключения третьей (В) фазы сети через пару 7 встречно-параллельно включенных тиристоров/ цепи управляющих электродов которых подключены к выходу блока 8 их фазоимпульсного управления. Введенный в устройство реверсивный мост 9 содержит четыре размыкающихся (нормально замкнутых) контакта/ попарно размыкаемых при поочередном срабатывании двух контакторов с их управляющими обмотками 10 и 11/ и связывает по автотрансформаторной схеме подключения вспомогательную обмотку 3 трансформатора с выводами 12 и 13 для подключения однофазной нагрузки 1 и с выводами для подключения третьей (В) фазы сети и для подключения ее нейтрали (О). Причем нейтраль (О) сети соединена/ например/ с выводом 12 однофазной нагрузки 1/ вспомогательная обмотка 3 трансформатора подключена к одной диагонали реверсивного моста 9/ другая диагональ которого подключена между выводом 13 нагрузки 1 и выводом (В) третьей фазы сети.

Автоматизированное управление тиристорным преобразователем производится с помощью блока управления 14/ аналоговый вход 15 переменного тока которого связан с выводами 12-13 однофазной нагрузки устройства/ а выходная цепь 16 постоянного тока которого подключена к управляющему входу упомянутого блока 8 фазоимпульсного управления парой встречно-параллельно включенных тиристоров 7/ синхронизация работы которого с питающей сетью (А/ В/ С) обеспечивается связью его вспомогательного входа переменного тока 17 с выводами (В/ С) для подключения второй и третьей фаз сети. Кроме того/ блок 14 имеет два выхода 18 и 19 релейного действия/ связанные с управляющими обмотками 10 и 11 контакторов с их общим выходным реверсивным контактным мостом 9/ первая пара размыкающих контактов 20 и 21 управляется первым контактором 10/ а/ соответственно/ вторая пара контактов 22 и 23 управляется вторым контактором 11.

При начальном подключении устройства к питающей трехфазной сети (А/ В/ С/ О) напряжение на выводах 12-13 однофазной нагрузки 1 определяется фазным напряжением UBO/ поскольку один вывод (12) нагрузки 1 непосредственно связан с выводом (О) для подключения нейтрали сети/ а ее другой вывод (13) соединен через нормально-замкнутые контакты реверсивного моста 9 с выводом (В) для подключения третьей фазы сети. При этом пара встречно-параллельно включенных тиристоров 7 закрыта блоком 8 их фазоимпульсного управления/ секции 4 и 5 основной обмотки трансформатора соединены последовательно и подключены к линейному напряжению UAC/ причем/ ввиду идентичности параметров секций напряжения между ними распределяются поровну/ а магнитный поток основной обмотки 4-5 замыкается по внешнему контуру трехстержневого магнитопровода 2 однофазного трансформатора/ минуя его средний стержень и потому не наводя в расположенном на этом стержне вспомогательной обмотке 3 вторичного (трансформируемого) напряжения.

Далее/ блок 14 управления устройством/ на аналоговый вход 15 которого поступает напряжение однофазной нагрузки 1/ сравнивает его с заданной (номинальной) величиной и/ например/ в случае его недостаточной величины / т.е. меньшей номинальной/ включает по релейному выходу 18 обмотку 10 первого контактора/ который размыкает свои контакты 20 и 21 в схеме реверсивного моста 9 и подключат последовательно и согласно вспомогательную (вторичную) обмотку 3 в цепь питания однофазной нагрузки 1 устройства. Одновременно/ блок 14 по своей выходной цепи 16 постоянного тока подает сигнал управления необходимой величины на вход блока 8 фазоимпульсного управления парой 7 встречно-параллельно включенных тиристоров/ отпирая их и подключая тем самым общую точку 6 соединения секций 4-5 основной (первичной) обмотки трансформатора к выводу (В) подключения третьей фазы питающей сети. При этом исходные напряжения на секциях 4 и 5 основной обмотки увеличиваются по величине и одновременно сдвигаются по фазе/ в результате чего в среднем стержне магнитопровода 2 трансформатора ответвляется часть магнитного потока переменного тока основной обмотки 4-5 и/ соответственно/ возникает вторичное напряжение на вспомогательной (вторичной) обмотке 3 трансформатора.

В итоге векторное сложение фазного напряжения UBO питающей сети и упомянутого вторичного напряжения на вспомогательной обмотке 3 трансформатора приводит к увеличению результирующего напряжения переменного тока на клеммах 12-13 однофазной нагрузки 1 до необходимого (номинального) уровня/ который далее автоматически поддерживается с заданной степенью точности блоком 14 автоматизированного управления устройством.

Соответственно/ при необходимости уменьшения напряжения на однофазной нагрузке 1 устройства до уровня меньшего/ чем фазное напряжение UBO/ подаваемое на цепь нагрузки 1 с вывода (О) нейтрали сети и с вывода (В) подключения третьей фазы сети/ достаточно изменить в сторону уменьшения внутреннюю уставку напряжения блока управления 14/ с которой он производит упомянутое сравнение напряжения нагрузки 1/ поступающее на аналоговый вход 15 блока 14 как сигнал отрицательной обратной связи. Это приводит к следующему/ поэтапному во времени применению состояния блока 14 управления устройством:

а) быстрому съему выходного напряжения управления постоянного тока с выходной цепи 16 блока 14 и соответствующему запиранию тиристорной пары 7 по сигналу ее блока 8 фазоимпульсного управления/ вызывающему прекращение трансформации напряжения переменного тока от секций 4-5 основной обмотки трансформатора к его вспомогательной (вторичной) обмотке 3;

б) отключению обмотки 10 первого контактора и последующему включению обмотки 11 второго контактора/ производимому по второму релейному выходу 19 блока управления 14 устройства/ что вызывает изменение состояния реверсивного моста 9 и соответствующее последовательное и встречное подключение вспомогательной обмотки 3 трансформатора в цепь однофазной нагрузки 1 устройства;

в) повторная подача выходного напряжения постоянного тока с цепи 16 блока 14 на вход блока 8 фазоимпульсного управления тиристорной пары 7 вновь приводит к трансформации напряжения с секций 4-5 основной обмотки трансформатора на его вспомогательную обмотку 3 и его векторному вычитанию упомянутого фазного напряжения UBO питающей сети/ в результате чего результирующее напряжение переменного тока на клеммах 12-13 однофазной нагрузки 1 устройства снижается и стабилизируется на заданном уровне с величиной меньшей/ чем величина фазного напряжения UBO питающей сети.

Положительный технико-экономический эффект/ создаваемый при использовании предлагаемого устройства тиристорного преобразователя переменного напряжения в переменное/ определяется следующим:

- его упрощением/ связанным с меньшим количеством используемых тиристоров;

- повышением быстродействия/ обусловленным тиристорной коммутацией общей точки 6 соединения секций 4 и 5 основной обмотки трансформатора/ производимой без разрыва контура протекания его намагничивающего (реактивного) тока;

- расширением регулировочных возможностей устройства/ стабилизация выходного напряжения переменного тока которого производится как в режиме вольтодобавочного/ так и в режиме вольтовычитающего регулирования/ осуществляемого в обоих случаях блоком фазоимпульсного управления тиристорами и в соответствующем состоянии реверсивного моста/ подключающего последовательно в цепь нагрузки согласно или встречно вспомогательную (вторичную) обмотку трансформатора устройства. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ в переменное, содержащий трансформатор с основной и вспомогательными обмотками, выводы основной обмотки которого связаны с выводами для подключения фаз питающей сети через пару встречно параллельно включенных тиристоров, выводы для подключения однофазной нагрузки, связанные через вспомогательную обмотку автотрансформатора с выводами для подключения фаз сети, отличающийся тем, что, с целью упрощения, улучшения динамических характеристик и расширения регулировочных возможностей, введен реверсивный мост, трансформатор выполнен на трехстержневом магнитопроводе, на среднем стержне которого расположена вспомогательная обмотка, а его основная обмотка выполнена в виде двух идентичных секций, расположенных на крайних стержнях магнитопровода и соединенных между собой последовательно и согласно, при этом крайние выводы основной обмотки подключены непосредственно к выводам для подключения первой и второй фаз сети, а общая точка ее секций подключена через пару встречно параллельно включенных тиристоров к выводу для подключения третьей фазы, кроме того, вспомогательная обмотка трансформатора подключена к диагонали реверсивного моста, другая диагональ которого подключена между выводами для подключения третьей фазы питающей сети 4 выводом для подключения однофазной нагрузки, другой вывод для подключения которой соединен с выводом для подключения нейтрали сети.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru