RU2280312C1 - Three-phase double-channel-conversion transformer-rectifier unit - Google Patents
Three-phase double-channel-conversion transformer-rectifier unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2280312C1 RU2280312C1 RU2004137985/09A RU2004137985A RU2280312C1 RU 2280312 C1 RU2280312 C1 RU 2280312C1 RU 2004137985/09 A RU2004137985/09 A RU 2004137985/09A RU 2004137985 A RU2004137985 A RU 2004137985A RU 2280312 C1 RU2280312 C1 RU 2280312C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- windings
- transformers
- transformer
- rectifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании выпрямителей, обладающих улучшенной электромагнитной совместимостью с нагрузкой и сетью.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the design of rectifiers with improved electromagnetic compatibility with load and network.
Известно трехфазное трансформаторно-выпрямительное устройство с двухканальным преобразованием, содержащее два выпрямительных моста, соединенных параллельно по выходу. Входы каждого из мостов присоединены к вторичным трехфазным обмоткам трансформатора, соединенным по схемам различной топологии: «треугольник» - «звезда», причем отношение чисел витков упомянутых обмоток друг к другу равно . В выходной цепи устройства установлен двухобмоточный уравнительный реактор (1). Известное устройство характеризуется низкими массогабаритными показателями, обусловленными наличием громоздкого фильтра, необходимого для обеспечения заданного качества выпрямленного напряжения.A three-phase transformer-rectifier device with a two-channel conversion is known, containing two rectifier bridges connected in parallel at the output. The inputs of each of the bridges are connected to the secondary three-phase windings of the transformer, connected according to schemes of different topology: “triangle” - “star”, and the ratio of the number of turns of the mentioned windings to each other is . A double-winding surge reactor (1) is installed in the output circuit of the device. The known device is characterized by low overall dimensions, due to the presence of a bulky filter, necessary to ensure the specified quality of the rectified voltage.
Наиболее близким к данному изобретению является трехфазное трансформаторно-выпрямительное устройство с двухканальным преобразованием, содержащее два трехфазных выпрямительных моста, выходные цепи которых, предназначенные для подключения нагрузки, соединены параллельно. Входные выводы трехфазных мостов подсоединены к трехфазным вторичным обмоткам трансформаторов, соединенным по схеме «звезда». Первичные обмотки трансформаторов соединены по схемам различной топологии, с обязательным выполнением соотношения между числами их витков в √3 раз. Уравнительный реактор, служащий для снижения действующего значения тока в обмотках трансформаторов, включен в выходные цепи выпрямительных мостов, обеспечивая их одновременную параллельную работу с временем проводимости каждого вентиля в 120 эл. град.Closest to this invention is a three-phase transformer-rectifier device with a two-channel conversion, containing two three-phase rectifier bridge, the output circuit of which is designed to connect the load connected in parallel. The input terminals of the three-phase bridges are connected to the three-phase secondary windings of the transformers, connected according to the "star" scheme. The primary windings of transformers are connected according to schemes of various topologies, with the obligatory fulfillment of the ratio between the numbers of their turns by √3 times. Equalization reactor, which serves to reduce the current value in the transformer windings, is included in the output circuits of rectifier bridges, ensuring their simultaneous parallel operation with a conduction time of each valve of 120 e. hail.
Недостатком известного решения (2) является несимметричная токовая загрузка каналов, в состав каждого из которых входит выпрямительный мост с соответствующим трансформатором. Это обусловлено практической невозможностью точного выполнения разницы в √3 раз между коэффициентами трансформации трансформаторов и разницей во внутренних сопротивлениях каналов из-за различных сопротивлений вторичных обмоток. Возникающая при этом амплитудная несимметрия во входных напряжениях мостов ведет к разбалансу токов в каналах. При этом возрастают пульсации выпрямленного напряжения, а в его спектре появляются гармоники более низкой частоты, что означает снижение качества выпрямленного напряжения. Устранение этих недостатков возможно лишь путем введения дополнительных узлов, например, фильтров, уравнительных реакторов и т.д., следствием чего является ухудшение массогабаритных показателей.A disadvantage of the known solution (2) is the asymmetric current loading of channels, each of which includes a rectifier bridge with a corresponding transformer. This is due to the practical impossibility of accurately making the difference of √3 times between the transformation coefficients of the transformers and the difference in the internal resistances of the channels due to the different resistances of the secondary windings. The resulting amplitude asymmetry in the input voltage of the bridges leads to an imbalance of currents in the channels. In this case, the ripple of the rectified voltage increases, and harmonics of a lower frequency appear in its spectrum, which means a decrease in the quality of the rectified voltage. The elimination of these shortcomings is possible only by introducing additional nodes, for example, filters, surge reactors, etc., the consequence of which is the deterioration of overall dimensions.
Положительным результатом, которого можно достичь при использовании изобретения, является улучшение массогабаритных показателей за счет устранения разбаланса токов в каналах и повышения качества выпрямленного напряжения.A positive result that can be achieved by using the invention is to improve the overall dimensions by eliminating the current imbalance in the channels and improving the quality of the rectified voltage.
Положительный результат достигается тем, что в трехфазном трансформаторно-выпрямительном устройстве с двухканальным преобразованием, содержащем два трехфазных выпрямительных моста, выходные цепи которых, предназначенные для подключения нагрузки, соединены параллельно, входные выводы трехфазных выпрямительных мостов подсоединены к трехфазным вторичным обмоткам соответствующих трансформаторов, цепи трехфазных первичных обмоток первого из которых, соединенные между собой по схеме «звезда», подключены к соответствующим выводам трехфазной сети [2], трехфазные первичные обмотки второго трансформатора включены пофазно согласно и последовательно в соответствующие цепи трехфазных первичных обмоток первого трансформатора, трехфазные вторичные обмотки первого и второго трансформаторов соединены по схемам различной топологии при соотношении числа витков трехфазных вторичных обмоток, соединенных по схеме «треугольник» к числу витков трехфазных вторичных обмоток, соединенных по схеме «звезда», в пределах от 1,6 до 1,8, при этом числа витков трехфазных первичных обмоток обоих трансформаторов одинаковы.A positive result is achieved in that in a three-phase transformer-rectifier device with two-channel conversion, containing two three-phase rectifier bridges, the output circuits of which, designed to connect the load, are connected in parallel, the input terminals of the three-phase rectifier bridges are connected to the three-phase secondary windings of the respective transformers, the three-phase primary circuits windings of the first of which, interconnected according to the "star" circuit, are connected to the corresponding terminals of the phase network [2], the three-phase primary windings of the second transformer are connected in phase according to and sequentially in the corresponding circuit of the three-phase primary windings of the first transformer, the three-phase secondary windings of the first and second transformers are connected according to schemes of different topologies with the ratio of the number of turns of three-phase secondary windings connected according to the “triangle” pattern "The number of turns of three-phase secondary windings connected according to the" star "scheme, ranging from 1.6 to 1.8, while the number of turns of three-phase primary windings about oih transformers equal.
На Фиг.1 изображена электрическая схема устройства. На Фиг.2 и Фиг.3 приведены временные диаграммы, поясняющие работу схемы при чисто активной нагрузке.Figure 1 shows the electrical circuit of the device. Figure 2 and Figure 3 shows the timing diagrams explaining the operation of the circuit with a purely active load.
Устройство (Фиг.1) содержит два канала преобразования, первый из которых выполнен на первом трансформаторе 1, трехфазные цепи первичных обмоток 2 которого, соединенные между собой по схеме «звезда», подключены к соответствующим выводам трехфазной сети, а трехфазные вторичные обмотки 3, также соединенные между собой по схеме «звезда», подсоединены к входным выводам выпрямительного моста 4. Второй канал преобразования содержит второй трансформатор 5, трехфазные первичные обмотки 6 которого пофазно согласно и последовательно включены в цепи трехфазных первичных обмоток 2 первого трансформатора 1, а трехфазные вторичные 7 обмотки, соединенные между собой по схеме «треугольник», подключены к входным выводам второго выпрямительного моста 8. Оба выпрямительных моста 4 и 8 соединены по выходу параллельно. Следует отметить, что несущественно, вторичные обмотки трансформатора какого из преобразовательных каналов выполнены по схеме «звезда» или «треугольник», важно то, что они выполнены по схемам разной топологии.The device (Fig. 1) contains two conversion channels, the first of which is made on the first transformer 1, the three-phase circuits of the
Работа устройства поясняется временными диаграммами.The operation of the device is illustrated by timing diagrams.
На Фиг.2 показаны:Figure 2 shows:
9 - фазные напряжения питающей сети;9 - phase voltage of the supply network;
10 - потребляемые из сети фазные токи;10 - phase currents consumed from the network;
11 - фазные напряжения на первичной обмотке 2 трансформатора 1;11 - phase voltage on the
12 - фазные напряжения на первичной обмотке 6 трансформатора 5;12 - phase voltage on the primary winding 6 of the transformer 5;
На Фиг.3 показаны:Figure 3 shows:
13 - выпрямленное 12-пульсное напряжение (на нагрузке);13 - rectified 12-pulse voltage (on load);
14, 15 - токи на выходе выпрямительных мостов 4, 8;14, 15 - currents at the output of rectifier bridges 4, 8;
16, 17 - один из линейных токов вторичных обмоток 3, 7 (входных токов соответствующих мостов);16, 17 - one of the linear currents of the secondary windings 3, 7 (input currents of the corresponding bridges);
18 - один из фазных токов вторичной обмотки 7.18 - one of the phase currents of the secondary winding 7.
В процессе работы каждый из выпрямительных мостов попеременно (через интервал π/6) работает не только в двухвентильном, но и в трехвентильном режиме, при котором на интервалах длительностью π/6 в проводящем состоянии находятся три вентиля. Причем, если один выпрямительный мост находится в двухвентильном режиме, то второй мост - в трехвентильном режиме и наоборот. Диоды мостов на периоде питающего напряжения работают 150 эл. град. При полностью сглаженном выпрямленном токе нагрузки устройства (при наличии в выходной цепи значительной индуктивности) токи 14 на выходе каждого из мостов (Фиг.3) оказываются промодулированными прямоугольными импульсами (со скважностью 2) с частотой 6f, где f - частота сетевого напряжения, и глубиной модуляции 0,134. Потребляемый из сети ток 10 имеет коэффициент гармоник 0,152. Благодаря последовательному соединению первичных обмоток 2, 6 их токи одинаковы, поэтому вторичные фазные токи в обоих каналах (обмотках 3 и 7) синфазны, имеют такую же форму (ступенчатую с тремя ступенями на четверти периода, не считая нулевой паузы, с отношением ступеней 0,5:0,866:1,0), а по уровню отличаются между собой в √3 раз, причем в первом канале фазный ток 16 больше, чем ток 18 во втором канале. Во втором канале линейный ток 17 имеет одинаковую с фазным током 18 форму, причем по уровню линейный ток больше фазного тока в √3 раз и опережает его на угол π/6. Все шесть линейных токов имеют одинаковую ступенчатую форму, такую же, как и фазные токи. Все шесть линейных напряжений на входах мостов имеют одинаковую «квазитрапецеидальную» форму 12 (Фиг.2) и сдвинуты друг относительно друга на угол π/6. Когда выпрямительный мост 8 в пределах интервала квантования (π/6) находится в двухвентильном (естественном) режиме, при котором один из линейных токов равен 0, а в мосте 8 в проводящем состоянии находятся два вентиля, два других линейных тока имеют уровень 0,866, при этом из-за фазового сдвига π/6 между линейными и фазными токами 17, 18 (Фиг.3) ни один из трех фазных токов не равен 0. При этом токи имеют следующие уровни ступеней (в долях от ступеней линейных токов):During operation, each of the rectifier bridges alternately (through the π / 6 interval) operates not only in the two-valve, but also in the three-valve mode, in which three valves are in the conducting state at intervals of π / 6. Moreover, if one rectifier bridge is in two-valve mode, then the second bridge is in three-valve mode and vice versa. Diodes of bridges on the period of the supply voltage work 150 e. hail. With a fully smoothed rectified load current of the device (if there is a significant inductance in the output circuit), the
0,5/√3; 0,866√3; 1√3.0.5 / √3; 0.866√3; 1√3.
Соответствующие фазные токи 10 первого канала имеют те же относительные уровни ступеней, но по абсолютному значению больше фазных токов 18 второго канала в √3 раз. Одновременное протекание токов во всех трех фазах первого канала означает, что в мосте 4 в проводящем состоянии находятся три вентиля, то есть мост 4 находится в трехвентильном (вынужденном) режиме. Трансформатор 1 находится в режиме «квазикороткого замыкания», при котором одно из трех линейных напряжений 12 на входе моста 4 равно нулю (Фиг.2).The
В следующем по времени интервале квантования выпрямительный мост 4 первого канала находится в двухвентильном режиме, а мост 8 второго канала - в трехвентильном. При этом два фазных (линейных) тока 10 (16) в первом канале имеют относительные уровни ступеней 0,866, ток третьей фазы равен нулю и в проводящем состоянии находятся два вентиля. Фазные токи во втором канале такие же, как и в первом, но по уровню меньше в √3 раз. Линейные токи имеют уровни ступеней: 0,5; 0,866; 1,0. В проводящем состоянии находятся три вентиля моста 8, а трансформатор 5 работает в режиме «чистого» однофазного короткого замыкания. Однако полного однофазного короткого замыкания для всего устройства не происходит, т.к. в этот момент все фазное напряжение сети прикладывается к первичной фазной обмотке 2. В результате этих процессов фазные напряжения 11, 12 трансформаторов 1 и 5 имеют разную форму (Фиг.2). Две описанные ситуации чередуются и определяют весь процесс преобразования трехфазного напряжения. Благодаря равномерной токовой загрузке каналов схема практически нечувствительна к амплитудной несимметрии напряжений в каналах, может обеспечивать высокий уровень качества выпрямленного напряжения даже при соотношении чисел витков вторичных обмоток двух каналов 1,6 до 1,8 и позволяет избежать неоправданного переразмеривания установленной мощности элементов. Кроме того, устройство технологично и имеет оптимальные массогабаритные показатели, что делает его предпочтительным для использования в качестве выпрямителя, обладающего улучшенной электромагнитной совместимостью с нагрузкой и сетью.In the next quantization interval, the rectifier bridge 4 of the first channel is in two-valve mode, and the bridge 8 of the second channel is in three-valve mode. In this case, two phase (linear) currents 10 (16) in the first channel have relative levels of steps of 0.866, the current of the third phase is zero and two valves are in the conducting state. The phase currents in the second channel are the same as in the first, but the level is √3 times less. Line currents have level levels: 0.5; 0.866; 1,0. In the conductive state, there are three valves of the bridge 8, and the transformer 5 operates in the “pure” single-phase short circuit mode. However, a complete single-phase short circuit for the entire device does not occur, because at this moment, the entire phase voltage of the network is applied to the primary phase winding 2. As a result of these processes, the
Источники информацииInformation sources
1. Розанов Ю.К. «Основы силовой преобразовательной техники», М., Энергия, с.392, 1979 г.1. Rozanov Yu.K. "Fundamentals of power conversion technology", M., Energy, s. 392, 1979
2. «Полупроводниковые выпрямители» под ред. Ковалева Ф.И. и Мостковой Г.П., М., Энергия, с.480, 1967 г.2. "Semiconductor rectifiers" ed. Kovaleva F.I. and Mostkova G.P., M., Energy, p. 480, 1967
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004137985/09A RU2280312C1 (en) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | Three-phase double-channel-conversion transformer-rectifier unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004137985/09A RU2280312C1 (en) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | Three-phase double-channel-conversion transformer-rectifier unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2280312C1 true RU2280312C1 (en) | 2006-07-20 |
Family
ID=37028806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004137985/09A RU2280312C1 (en) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | Three-phase double-channel-conversion transformer-rectifier unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2280312C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456737C1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Four pulse converter |
RU2551904C1 (en) * | 2014-04-03 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ"" | Machine-valve generator of direct current |
RU2569668C1 (en) * | 2014-09-11 | 2015-11-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет" МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Direct current generation system |
RU2587460C1 (en) * | 2015-04-17 | 2016-06-20 | Илья Николаевич Джус | SUBSTATION BIPOLAR m-BRANCHED DC POWER TRANSMISSION LINE |
RU2653838C2 (en) * | 2013-02-28 | 2018-05-15 | Альстом Текнолоджи Лтд | Power converter comprising architecture having nonaligned arms |
RU2661890C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-07-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Variable voltage converter in constant (variants) |
RU2699303C1 (en) * | 2018-11-12 | 2019-09-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Bridge circuit imbalance voltage converter to frequency or duty ratio |
-
2004
- 2004-12-27 RU RU2004137985/09A patent/RU2280312C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456737C1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Four pulse converter |
RU2653838C2 (en) * | 2013-02-28 | 2018-05-15 | Альстом Текнолоджи Лтд | Power converter comprising architecture having nonaligned arms |
RU2551904C1 (en) * | 2014-04-03 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ"" | Machine-valve generator of direct current |
RU2569668C1 (en) * | 2014-09-11 | 2015-11-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет" МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Direct current generation system |
RU2587460C1 (en) * | 2015-04-17 | 2016-06-20 | Илья Николаевич Джус | SUBSTATION BIPOLAR m-BRANCHED DC POWER TRANSMISSION LINE |
RU2661890C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-07-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Variable voltage converter in constant (variants) |
RU2699303C1 (en) * | 2018-11-12 | 2019-09-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Bridge circuit imbalance voltage converter to frequency or duty ratio |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109742968B (en) | Diode clamping hybrid three-level double-active full-bridge converter and control method thereof | |
Castelino et al. | A bi-directional, isolated, single-stage, DAB-based AC-DC converter with open-loop power factor correction and other advanced features | |
WO2002089285A1 (en) | 18-pulse rectification system using a wye-connected autotransformer | |
CN106655737B (en) | Tapped paralleing reactor with vice-side winding rectification function | |
RU2280312C1 (en) | Three-phase double-channel-conversion transformer-rectifier unit | |
Meng et al. | A 12-pulse rectifier based on power electronic phase-shifting transformer | |
RU2637516C2 (en) | Circuit and rectification method for unbalanced two-phase dc network | |
CN108649779A (en) | A kind of control method inhibiting PWM current source type rectifier common-mode voltages | |
RU44900U1 (en) | THREE-PHASE TRANSFORMER-RECTIFIER DEVICE WITH TWO-CHANNEL CONVERSION | |
CN101521468B (en) | High-frequency three-phase medium-voltage power supply rectifier | |
RU2290741C2 (en) | Three-phase voltage rectifying device incorporating three energy flow conversion channels (alternatives) | |
RU2373628C1 (en) | Variable-to-constant voltage converter | |
RU2280311C1 (en) | Three-phase dual-channel conversion transformer-rectifier unit (alternatives) | |
Oguchi | Autotransformer-based 18-pulse rectifiers without using dc-side interphase transformers: Classification and comparison | |
RU44211U1 (en) | THREE-PHASE TRANSFORMER-RECTIFIER WITH TWO-CHANNEL CONVERSION (OPTIONS) | |
SU1345299A1 (en) | Bridge-type voltage converter | |
CN114519313B (en) | 12-Phase rectifying circuit conduction electromagnetic interference modeling method based on state conversion | |
RU2250551C2 (en) | Method for direct conversion of supply mains voltage | |
SU1265948A1 (en) | Electric-power supply device | |
RU76183U1 (en) | CONSTANT VOLTAGE CONVERTER TO VARIABLE (OPTIONS) | |
RU2292626C1 (en) | Three-phase ac-to-dc voltage converter | |
Sayed et al. | Power Factor Analysis of High-Frequency Transformer Based DC-DC Bidirectional Dual Active Bridge | |
SU1272426A1 (en) | A.c.voltage-to-d.c.voltage converter | |
SU1116507A1 (en) | Compensated a.c.voltage-to-d.c.voltage converter | |
SU1319204A1 (en) | Autotransformer source of electric power |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151228 |