RU2408131C1 - Ac-to-dc voltage converter (versions) - Google Patents
Ac-to-dc voltage converter (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2408131C1 RU2408131C1 RU2010111616/07A RU2010111616A RU2408131C1 RU 2408131 C1 RU2408131 C1 RU 2408131C1 RU 2010111616/07 A RU2010111616/07 A RU 2010111616/07A RU 2010111616 A RU2010111616 A RU 2010111616A RU 2408131 C1 RU2408131 C1 RU 2408131C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminal
- circuit
- windings
- additional
- series
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в первом варианте для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, 6-пульсное на двух однофазных трансформаторах, вторичные обмотки которых включены по мостовой схеме выпрямления на 4-х диодах, а во втором варианте - тоже в постоянное, 12-пульсное.The invention relates to a conversion technique and can be used in the first embodiment for converting a three-phase alternating voltage to constant, 6-pulse on two single-phase transformers, the secondary windings of which are connected by a rectification bridge circuit on 4 diodes, and in the second embodiment, also into a constant , 12-pulse.
Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное (аналог обоих вариантов), содержащий три однофазных трансформатора, первичные обмотки которых подключены к основным и дополнительным парам встречно-параллельно включенных вентилей, дополнительные пары указанных вентилей соединены в звезду, общая точка которой подключена к нулевому входному выводу, а вторичные обмотки подключены к входам однофазных выпрямителей, выходы которых соединены параллельно, образуя выпрямитель с числом вентилей, кратным шести, каждая первичная обмотка выполнена с отводом, подключенным к свободному выводу соответствующей дополнительной пары встречно-параллельно включенных вентилей, конец каждой указанной обмотки через соответствующую основную пару встречно-параллельно включенных вентилей подключен к выходному выводу, а начало указанной обмотки соединено с концом обмотки опережающей фазы, причем указанный отвод от первичной обмотки делит ее витки в отношенииA known converter of alternating voltage to DC (analogue of both options), containing three single-phase transformers, the primary windings of which are connected to the main and additional pairs of counter-parallel connected valves, additional pairs of these valves are connected to a star, the common point of which is connected to the zero input terminal, and secondary windings are connected to the inputs of single-phase rectifiers, the outputs of which are connected in parallel, forming a rectifier with the number of valves multiple of six, each primary the failure is performed with a tap connected to the free terminal of the corresponding additional pair of counter-parallel connected valves, the end of each specified winding through the corresponding main pair of counter-parallel connected valves is connected to the output terminal, and the beginning of the specified winding is connected to the end of the leading phase winding, and this tap from the primary winding divides its turns in relation
где: w1 - число витков от начала первичной обмотки до отвода;where: w 1 - the number of turns from the beginning of the primary winding to the tap;
w2 - число витков от отвода до конца первичной обмотки (см. А.с. №995239, кл. Н02М 7/12, 24.03.81).w 2 - the number of turns from the tap to the end of the primary winding (see A.S. No. 995239,
Недостатком этого преобразователя, обеспечивающего 12-пульсное или 6-пульсное выпрямление соответственно на 12-и или 6-и тиристорах, является сложность, заключающаяся в необходимости 3-х однофазных трансформаторов и 6-и диодов, угол проводимости каждого из которых равен 120 эл.град. или 60 эл.град. соответственно в случае соединения их по мостовой или однополупериодной схеме, что свидетельствует об относительно низком использовании диодов и вторичных обмоток по току.The disadvantage of this converter, which provides 12-pulse or 6-pulse rectification on 12 or 6 thyristors, respectively, is the complexity of the need for 3 single-phase transformers and 6 diodes, the conductivity angle of each of which is 120 e. hail. or 60 el. hail. accordingly, if they are connected via a bridge or half-wave circuit, which indicates a relatively low use of diodes and secondary current windings.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что вторичная обмотка трехфазного трансформатора соединена в трехфазную группу. Противоречие заключается в том, что в процессе работы устройства должны быть задействованы все три фазных напряжения этой обмотки, т.е. 12 (или 6) интервалов дискретности по 30 (или 60) эл.град. каждый должны быть распределены между шестью диодами и тремя или шестью вторичными обмотками. Более плотному распределению препятствует завышенное количество этих обмоток и диодов.The set of reasons that prevent the desired technical result from being obtained is that the secondary winding of a three-phase transformer is connected to a three-phase group. The contradiction lies in the fact that during the operation of the device all three phase voltages of this winding must be involved, i.e. 12 (or 6) discrete intervals of 30 (or 60) electrical degrees each must be distributed between six diodes and three or six secondary windings. A denser distribution is prevented by an overestimated amount of these windings and diodes.
Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное (аналог первого варианта), содержащий два однофазных трансформатора с вторичными обмотками, подключенными к входам однофазных выпрямителей, выходы которых соединены параллельно, образуя выпрямитель с числом вентилей, кратным четырем, с двумя первичными фазными обмотками, подключенными промежуточными выводами, делящими витки каждой из них на равные части, к выводам первой пары встречно-параллельно включенных управляемых вентилей, одной парой разноименных крайних выводов обеих обмоток - к разноименным фазным входным выводам, а другой парой разноименных крайних выводов - к выводам второй и третьей пар встречно-параллельно включенных управляемых вентилей, свободные выводы которых подключены к свободному фазному входному выводу (см. А.с. №1457124, кл. Н02М 7/17, 01.06.87).A known converter of three-phase AC to DC (analogue of the first option), containing two single-phase transformers with secondary windings connected to the inputs of single-phase rectifiers, the outputs of which are connected in parallel, forming a rectifier with the number of valves multiple of four, with two primary phase windings connected by intermediate leads dividing the turns of each of them into equal parts, to the terminals of the first pair of counter-parallel-connected controlled valves, one pair of opposite extreme x conclusions of both windings - to opposite phase input terminals, and another pair of opposite extreme conclusions - to the terminals of the second and third pairs of counter-parallel connected controlled valves, the free terminals of which are connected to a free phase input terminal (see A.S. No. 1457124,
Недостатком этого преобразователя, обеспечивающего 6-пульсное выпрямление на 6-и тиристорах и 4-х диодах, является сложность конструктивного исполнения трансформаторов, связанная с необходимостью подключения вторичных обмоток по однополупериодной выпрямительной схеме, снижающей использование этих обмоток по мощности. Кроме того, сложность заключается в наличии промежуточного вывода в каждой первичной обмотке, делящего ее на равные части для равномерного распределения нагрузки между диодами и трансформаторами.The disadvantage of this converter, which provides 6-pulse rectification on 6 thyristors and 4 diodes, is the complexity of the design of transformers associated with the need to connect secondary windings in a half-wave rectifier circuit, which reduces the use of these windings in power. In addition, the difficulty lies in the presence of an intermediate terminal in each primary winding, dividing it into equal parts for uniform load distribution between diodes and transformers.
Наличие промежуточных выводов приводит к тому, что в двух из шести интервалах дискретности к нагрузке подключаются параллельно вторичные обмотки двух трансформаторов при последовательном подключении к сети половинного числа витков их первичных обмоток, а в остальных интервалах дискретности к нагрузке подключается вторичная обмотка только одного из трансформаторов. По этой причине две из шести пульсаций в форме выпрямленного напряжения имеют несколько большую амплитуду. Возможная замена промежуточных выводов крайними для подключения той же пары тиристоров создает неравные углы проводимости вторичных обмоток разных трансформаторов и подключенных к ним диодов.The presence of intermediate leads leads to the fact that in two of the six intervals of discreteness, the secondary windings of two transformers are connected to the load in parallel with the serial connection of half the number of turns of their primary windings, and in the remaining intervals of discreteness, the secondary winding of only one of the transformers is connected to the load. For this reason, two of the six ripples in the form of a rectified voltage have a slightly larger amplitude. The possible replacement of the intermediate terminals by the extreme ones for connecting the same pair of thyristors creates unequal conduction angles of the secondary windings of different transformers and the diodes connected to them.
Недостатком является также относительно невысокое использование диодов по току (угол проводимости каждого диода с двухступенчатой формой тока равен 120 эл.град.).The disadvantage is the relatively low use of current diodes (the conduction angle of each diode with a two-stage current shape is 120 electric degrees).
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в нарушении нормальной работы преобразователя в случае подключения замкнутого соединения вторичных обмоток его трансформаторов по мостовой схеме (при разомкнутом соединении вторичных обмоток его трансформаторов по мостовой схеме на 4-х диодах невозможен баланс ампер-витков). Кроме того, она заключается в неравных условиях проводимости тиристоров, подключенных к разнотипным выводам и, как следствие, в неравных токах диодов в двух из шести интервалов дискретности, проявляющихся в виде «биений» в форме выпрямленного напряжения.The set of reasons that impede the achievement of the required technical result is a violation of the normal operation of the converter if a closed connection of the secondary windings of its transformers is connected via a bridge circuit (when the secondary windings of its transformers are open connected by a bridge circuit on 4 diodes, it is impossible to balance ampere-turns). In addition, it consists in unequal conduction conditions of thyristors connected to different types of conclusions and, as a result, in unequal currents of diodes in two of six intervals of discreteness, manifested in the form of “beats” in the form of a rectified voltage.
Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное (аналог второго варианта), содержащий шесть двухполюсников, выполненных в виде встречно-параллельно включенных управляемых вентилей, два однофазных трансформатора с вторичными фазными обмотками, подключенными к входам однофазных выпрямителей, выходы которых соединены параллельно, образуя выпрямитель с числом вентилей, кратным четырем, с двумя первыми первичными фазными обмотками, подключенными одной парой разноименных или одноименных крайних выводов обеих обмоток к двум фазным входным выводам, промежуточными выводами от √3/2 части их витков, отсчитываемых от указанных фазных входных выводов, - к первому двухполюснику, а другой парой крайних выводов через второй и третий двухполюсники - к нулевому входному выводу, с двумя вторыми соответственно встречно или согласно последовательно включенными первичными фазными обмотками, образующими с четвертым двухполюсником последовательную цепь, включенную между нулевым входным выводом и общей точкой пятого и шестого двухполюсников, с двумя третьими первичными фазными обмотками, третьи первичные фазные обмотки соединены соответственно встречно или согласно последовательно и включены между третьим фазным входным выводом и общей точкой пятого и шестого двухполюсников, свободные выводы которых подключены соответственно ко второму и третьему двухполюсникам, причем соотношение чисел витков первой и третьей первичных обмоток равно 
Недостатком этого преобразователя, обеспечивающего 12-пульсное выпрямление на 12-и тиристорах, является сложность конструктивного исполнения трансформаторов, связанная с необходимостью подключения вторичных обмоток по однополупериодной выпрямительной схеме, снижающей использование этих обмоток по мощности. Недостатком является также то, что в одних интервалах дискретности загружается один из трансформаторов, а в других - оба. Это приводит к формированию неравных амплитуд пульсаций в форме выпрямленного напряжения. Угол проводимости каждого диода равен 120 эл.град.The disadvantage of this converter, providing 12-pulse rectification on 12 thyristors, is the complexity of the design of transformers associated with the need to connect secondary windings in a half-wave rectifier circuit, which reduces the use of these windings in power. The disadvantage is that in some intervals of discreteness one of the transformers is loaded, and in others - both. This leads to the formation of unequal ripple amplitudes in the form of a rectified voltage. The conduction angle of each diode is 120 electric degrees.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в нарушении нормальной работы преобразователя в случае замкнутого соединения вторичных обмоток его трансформаторов по мостовой схеме (при разомкнутом соединении вторичных обмоток его трансформаторов по мостовой схеме на 4-х диодах невозможен баланс ампер-витков). Кроме того, она заключается в неравных условиях проводимости тиристоров, подключенных к промежуточным и крайним выводам и, как следствие, в неравных токах диодов, проявляющихся в виде «биений» в форме выпрямленного напряжения.The set of reasons that impede the achievement of the required technical result is a violation of the normal operation of the converter in the case of a closed connection of the secondary windings of its transformers in a bridge circuit (with an open connection of the secondary windings of its transformers in a bridge circuit on 4 diodes, it is impossible to balance ampere-turns). In addition, it consists in unequal conduction conditions of thyristors connected to intermediate and extreme terminals and, as a result, in unequal currents of diodes, which manifest themselves in the form of “beats” in the form of a rectified voltage.
Наиболее близким к первому варианту техническим решением является первый вариант преобразователя переменного напряжения в постоянное (прототип), содержащего два однофазных трансформатора с первичными и вторичными обмотками, например секционированными, подключенными каждая первичная одним выводом к первой общей точке основных встречно-параллельно включенных управляемых вентилей, вторая общая точка которых соединена с фазным входным выводом, а свободным выводом - непосредственно к входному выводу смежной фазы, дополнительными встречно-параллельно включенными управляемыми вентилями, подключенными первой общей точкой к крайнему выводу одной первичной обмотки, две вторичные обмотки, одна пара разноименных выводов которых образует общий вывод, а другая подключена к одноименным электродам диодов, соединенных другой парой электродов с первым выходным выводом, второй выходной вывод, в любой полости, образованной вторичной обмоткой, размещен один стержень с первичной обмоткой каждого трансформатора, вторая общая точка дополнительных управляемых вентилей подключена к соответствующему выводу цепи, содержащей совместно с парой основных управляемых вентилей другую первичную обмотку, и замыкает последовательную цепь, состоящую из всех управляемых вентилей и одной из первичных обмоток, а общий вывод вторичных обмоток подключен ко второму выходному выводу (см. патент №2358379, кл. Н02М 7/155, 08.05.2008).Closest to the first option, the technical solution is the first version of an AC to DC converter (prototype), containing two single-phase transformers with primary and secondary windings, for example, sectioned, each primary connected with one output to the first common point of the main counter-parallel connected controlled valves, the second the common point of which is connected to the phase input terminal, and the free terminal directly to the input terminal of the adjacent phase, additional meetings but controlled valves connected in parallel, connected by the first common point to the extreme terminal of one primary winding, two secondary windings, one pair of opposite terminals of which forms a common terminal, and the other connected to the same electrode diodes connected by another pair of electrodes to the first output terminal, the second output conclusion, in any cavity formed by the secondary winding, there is one rod with the primary winding of each transformer, the second common point of the additional controlled valves is connected to The appropriate conclusion circuit containing a pair of basic together with controlled valves another primary winding, and closes the series circuit, consisting of all controlled valves and one of the primary windings, and the total output of secondary winding connected to the second output terminal (see. patent No. 2358379,
Недостатком этого 6-пульсного преобразователя является невозможность подключения имеющейся конфигурации вторичных обмоток трансформаторов по мостовой схеме для дальнейшего повышения использования вторичных обмоток по мощности (за счет удвоения использования их по напряжению), а неодинаковое распределение нагрузки между первичными обмотками препятствует унификации магнитопроводов. Основным недостатком является сложное конструктивное исполнение трансформатора для магнитопроводов стержневого типа, а для витых ленточных кольцевидной формы - ограничение по верхнему пределу мощности преобразователя.The disadvantage of this 6-pulse converter is the inability to connect the existing configuration of the secondary windings of the transformers in a bridge circuit to further increase the use of secondary windings in power (by doubling their use in voltage), and the uneven load distribution between the primary windings prevents the unification of the magnetic circuits. The main disadvantage is the complex design of the transformer for the core type of magnetic cores, and for twisted ring-shaped tape-type ones, the upper limit of the power of the converter is limited.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что, при подключении по мостовой схеме имеющейся конфигурации вторичных обмоток трансформаторов, эти обмотки дважды за период входят в режим переходного процесса, при котором возрастающие и убывающие волны тока периодически оказываются относительно друг друга в противофазе в общей неразветвленной цепи вторичной обмотки. Кроме того, угол проводимости одной из первичных обмоток равен 240 эл.град., а другой - 120 эл.град., т.е. сечения этих обмоток отличаются в 
Наиболее близким ко второму варианту техническим решением является второй вариант того же преобразователя (см. патент №2358379, кл. Н02М 7/155, 08.05.2008) переменного напряжения в постоянное (прототип), содержащего два однофазных трансформатора с первичными и вторичными обмотками, например секционированными, подключенными каждая первичная первым крайним выводом к фазному входному выводу, а вторым крайним выводом и промежуточным выводом, делящим ее число витков в отношении 1:(√3-1), большее из которых отсчитывается от первого крайнего вывода, к первым общим точкам встречно-параллельно включенных управляемых вентилей, вторые общие точки которых соединены соответственно с входным выводом смежной фазы и нулевым входным выводом, третьей первичной обмоткой, подключенной аналогично первым двум крайними выводами к соответствующим фазным входным выводам, двумя вторичными обмотками, одна пара разноименных выводов которых образует общий вывод, а другая подключена к одноименным электродам диодов, соединенных другой парой электродов с первым выходным выводом, второй выходной вывод, дополнительные встречно-параллельно включенные управляемые вентили, в любой полости, образованной вторичной обмоткой, размещен один стержень с первичной обмоткой каждого трансформатора, общий вывод вторичных обмоток подключен ко второму выходному выводу, третья первичная обмотка выполнена на одном трансформаторе, а на другом - дополнительная первичная обмотка, с числом витков, равным числу витков основной между первым крайним и промежуточным выводами, подключенная одним выводом к первому крайнему выводу третьей первичной обмотки, а другим - к первой общей точке упомянутых дополнительных вентилей, вторая общая точка которых соединена с нулевым входным выводом.Closest to the second option, the technical solution is the second version of the same converter (see patent No. 2358379,
Стержень каждого трансформатора может быть навит из стальной ленты и имеет в продольном сечении кольцевидную форму, а в общей полости вторичных обмоток размещены стержни обоих трансформаторов.The core of each transformer can be wound from steel tape and has a ring-shaped shape in longitudinal section, and the rods of both transformers are placed in the common cavity of the secondary windings.
Преобразователь может содержать межфазный распределитель тока, выполненный на дополнительном трансформаторе, первичная обмотка которого соединена в «звезду» и подключена одними выводами и общей точкой других выводов соответственно к фазным и нулевому входным выводам.The converter may comprise an interphase current distributor made on an additional transformer, the primary winding of which is connected to a “star” and connected by one of the terminals and a common point of the other terminals, respectively, to the phase and zero input terminals.
Недостатком этого 12-пульсного преобразователя является невозможность подключения имеющейся конфигурации вторичных обмоток трансформаторов по мостовой схеме для дальнейшего повышения использования вторичных обмоток по мощности. Основным недостатком является сложное конструктивное исполнение трансформатора для магнитопроводов стержневого типа, а для витых ленточных кольцевидной формы - ограничение по верхнему пределу мощности преобразователя.The disadvantage of this 12-pulse converter is the inability to connect the existing configuration of the secondary windings of the transformers in a bridge circuit to further increase the use of secondary windings in power. The main disadvantage is the complex design of the transformer for the core type of magnetic cores, and for twisted ring-shaped tape-type ones, the upper limit of the power of the converter is limited.
Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что, при подключении по мостовой схеме имеющейся конфигурации вторичных обмоток трансформаторов, эти обмотки шесть раз за период входят в режим переходного процесса, при котором возрастающие и убывающие волны тока периодически оказываются относительно друг друга в противофазе в общей неразветвленной цепи вторичной обмотки.The set of reasons that impede the achievement of the required technical result is that, when the existing configuration of the secondary windings of the transformers is connected via the bridge circuit, these windings enter the transient process six times during a period in which increasing and decreasing current waves periodically appear relative to each other in antiphase in the common unbranched circuit of the secondary winding.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в реализации возможности работы преобразователя при условии подключения выполненных на разных магнитопроводах вторичных обмоток его трансформаторов по схеме мостового выпрямителя, независимо от периодичности (m=6 или m=12) выпрямления, а также возможности при этом в одном из приложений первого варианта одинакового распределения нагрузки между первичными обмотками магнитопроводов, с учетом отсутствия «биений» в форме выпрямленного напряжения, получения угла проводимости каждого диода 180 эл.град. и с неограниченным верхним пределом мощности.The problem to which the proposed technical solution is directed is to realize the possibility of operation of the converter provided that the secondary windings of its transformers made on different magnetic circuits are connected according to the bridge rectifier scheme, regardless of the frequency of rectification (m = 6 or m = 12), as well as the possibility of rectification this, in one of the applications of the first variant of the same load distribution between the primary windings of the magnetic cores, taking into account the absence of “beats” in the form of a rectified voltage, obtaining conduction angle of each diode 180 el.grad. and with unlimited upper power limit.
Эта задача в первом варианте изобретения решается тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор на двух магнитопроводах с первичными обмотками, подключенными каждая одним выводом к первому выводу соответствующего основного двухполюсника, второй вывод которого соединен с соответствующим фазным входным выводом, а свободным выводом - непосредственно к входному выводу смежной фазы, дополнительный двухполюсник, подключенный первым выводом к крайнему выводу одной первичной обмотки, а вторым выводом к соответствующему выводу цепи, содержащей основной двухполюсник и другую первичную обмотку, и замыкающий первую последовательную цепь, состоящую из всех трех двухполюсников и одной из первичных обмоток, кроме того, трансформатор содержит вторичные обмотки, образующие последовательно соединенную цепь с выводом средней точки, подключенную одним крайним выводом к электроду основного диода, другой электрод которого соединен с одноименным с ним электродом другого основного диода и выводом нагрузки, при этом каждый двухполюсник обладает двусторонней проводимостью и содержит, по крайней мере, один управляемый вентиль, содержит дополнительные диоды, соответствующий электрод одного из которых соединен с упомянутым крайним выводом последовательной цепи вторичных обмоток, размещенных на разных магнитопроводах, одноименный с ним электрод другого диода соединен со свободным электродом основного диода и упомянутой средней точкой, одноименные свободные электроды дополнительных диодов соединены со свободным выводом нагрузки, крайние выводы упомянутой цепи вторичных обмоток замкнуты, один из двухполюсников выполнен полностью управляемым.This problem in the first embodiment of the invention is solved in that the AC to DC converter comprising a transformer on two magnetic circuits with primary windings, each connected by one terminal to the first terminal of the corresponding main two-terminal network, the second terminal of which is connected to the corresponding phase input terminal, and the free terminal is directly to the input terminal of the adjacent phase, an additional two-terminal device connected by the first terminal to the extreme terminal of one primary winding, and the second terminal m to the corresponding terminal of the circuit containing the main two-terminal and another primary winding, and closing the first series circuit, consisting of all three two-terminal and one of the primary windings, in addition, the transformer contains secondary windings forming a series-connected circuit with a midpoint output connected by one extreme terminal to the electrode of the main diode, the other electrode of which is connected to the same electrode of the other main diode and the output of the load, while each two-terminal device has t with two-sided conductivity and contains at least one controlled valve, it contains additional diodes, the corresponding electrode of one of which is connected to the aforementioned terminal of the serial circuit of the secondary windings located on different magnetic cores, the same electrode of the other diode is connected to the free electrode of the main diode and the aforementioned midpoint, the same free electrodes of additional diodes are connected to the free output of the load, the extreme terminals of the mentioned secondary circuits c closed, one of the two-terminal is made entirely manageable.
Дополнительный двухполюсник может дополнительно замыкать вторую последовательную цепь (далее везде первый дополнительный двухполюсник), состоящую из одного основного двухполюсника, обеих первичных обмоток и пары фазных входных выводов.The additional two-terminal can additionally close the second serial circuit (hereinafter referred to as the first additional two-terminal), consisting of one main two-terminal, both primary windings and a pair of phase input terminals.
Дополнительный двухполюсник может дополнительно замыкать третью последовательную цепь (далее везде второй дополнительный двухполюсник), состоящую из одного основного двухполюсника и пары фазных входных выводов.An additional two-terminal can additionally close the third serial circuit (hereinafter referred to as the second additional two-terminal), consisting of one main two-terminal and a pair of phase input terminals.
В преобразователь, в котором дополнительный двухполюсник замыкает вторую последовательную цепь, может быть введен еще один дополнительный двухполюсник, замыкающий третью последовательную цепь, состоящую из одного основного двухполюсника и пары фазных входных выводов.In the converter, in which an additional two-terminal circuit closes the second serial circuit, another additional two-terminal circuit that closes the third series circuit, consisting of one main two-terminal and a pair of phase input terminals, can be introduced.
Каждый двухполюсник может быть выполнен в виде тиристора, включенного в диагональ моста на вспомогательных диодах, причем тиристор одного из двухполюсников выполнен со звеном принудительной коммутации.Each two-terminal can be made in the form of a thyristor, included in the diagonal of the bridge on auxiliary diodes, and the thyristor of one of the two-terminal devices is made with a forced switching link.
Каждый двухполюсник может быть выполнен в виде тиристоров, образующих совместно с вспомогательными диодами полууправляемый мост, причем тиристоры одного из двухполюсников выполнены со звеном принудительной коммутации.Each two-terminal can be made in the form of thyristors, which together with auxiliary diodes form a semi-controlled bridge, and the thyristors of one of the two-terminal devices are made with a forced switching link.
Полностью управляемый двухполюсник может быть выполнен в виде встречно-последовательно включенных двухоперационных тиристоров, с каждым из которых встречно-параллельно включен или интегрирован в его полупроводниковую структуру вспомогательный диод.A fully controllable two-terminal network can be made in the form of counter-series-connected two-stage thyristors, with each of which an auxiliary diode is counter-parallel connected or integrated into its semiconductor structure.
Каждый естественно запираемый двухполюсник может быть выполнен в виде встречно-параллельно включенных тиристоров.Each naturally lockable two-terminal network can be made in the form of on-parallel connected thyristors.
Каждый естественно запираемый двухполюсник может быть выполнен в виде встречно-параллельно включенных диодно-тиристорных ветвей.Each naturally locked dvukhpolosnykh can be made in the form of counter-parallel connected diode-thyristor branches.
Дополнительный двухполюсник, замыкающий вторую последовательную цепь, выполнен полностью управляемым, одна пара одноименных обмоток, приведенных к одному магнитопроводу, включена встречно-последовательно, а другая - согласно-последовательно.An additional two-terminal circuit that closes the second series circuit is made completely controllable, one pair of the same name windings, connected to one magnetic circuit, is turned on in series, and the other in series.
Дополнительный двухполюсник замыкает вторую последовательную цепь, основной двухполюсник, включенный в ту же последовательную цепь, выполнен полностью управляемым, а обе пары одноименных обмоток, приведенных к одному магнитопроводу, включены согласно-последовательно.An additional two-terminal circuit closes the second series circuit, the main two-terminal circuit included in the same series circuit is made completely controllable, and both pairs of the same windings connected to the same magnetic circuit are connected in series.
Дополнительный двухполюсник замыкает третью последовательную цепь, основной двухполюсник, включенный в третью последовательную цепь, выполнен полностью управляемым, одна пара одноименных обмоток, приведенных к одному магнитопроводу, включена встречно-последовательно, а другая - согласно-последовательно.An additional two-terminal circuit closes the third series circuit, the main two-terminal circuit included in the third series circuit is made completely controllable, one pair of the same name windings, connected to one magnetic circuit, is turned on in series, and the other is connected in series.
Дополнительный двухполюсник замыкает третью последовательную цепь, основной двухполюсник, включенный вне третьей последовательной цепи, выполнен полностью управляемым, а обе пары одноименных обмоток, приведенных к одному магнитопроводу, включены согласно-последовательно.An additional two-terminal circuit closes the third series circuit, the main two-terminal circuit included outside the third series circuit is made completely controllable, and both pairs of the same windings connected to the same magnetic circuit are connected in series.
В преобразователе с двумя дополнительными двухполюсниками дополнительный двухполюсник, замыкающий вторую последовательную цепь, выполнен полностью управляемым, одна пара одноименных обмоток, приведенных к одному магнитопроводу, включена встречно-последовательно, а другая - согласно-последовательно.In the converter with two additional two-terminal circuits, the additional two-terminal circuit blocking the second series circuit is made completely controllable, one pair of the same name windings, connected to one magnetic circuit, is connected in opposite-sequence and the other in series-sequence.
Во втором варианте изобретения эта задача решается тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор на двух магнитопроводах с первичными обмотками, подключенными каждая первым крайним выводом к фазному входному выводу, а вторым крайним выводом и промежуточным выводом, делящим ее число витков в отношении 1:(√3-1), большее из которых отсчитывается от первого крайнего вывода, к первым выводам основных двухполюсников, вторые выводы которых соединены соответственно с входным выводом смежной фазы и нулевым входным выводом, третьей первичной обмоткой, выполненной на одном магнитопроводе и подключенной аналогично первым двум совместно с последовательно соединенным с ней первым дополнительным двухполюсником к соответствующим фазным входным выводам, четвертой первичной обмоткой, выполненной на другом магнитопроводе с числом витков, равным числу витков основной между первым крайним и промежуточным выводами, подключенной одним выводом к первому крайнему выводу третьей первичной обмотки, а другим - к первому выводу второго дополнительного двухполюсника, второй вывод которого соединен с нулевым входным выводом, вторичными обмотками, образующими последовательно соединенную цепь с выводом средней точки, подключенную одним крайним выводом к электроду основного диода, другой электрод которого соединен с одноименным с ним электродом другого основного диода и выводом нагрузки, при этом каждый двухполюсник обладает двусторонней проводимостью и содержит, по крайней мере, один управляемый вентиль, содержит дополнительные диоды, соответствующий электрод одного из которых соединен с упомянутым крайним выводом последовательной цепи вторичных обмоток, размещенных на разных магнитопроводах, одноименный с ним электрод другого - со свободным электродом основного диода и упомянутой средней точкой, одноименные свободные электроды дополнительных диодов соединены со свободным выводом нагрузки, крайние выводы упомянутой цепи вторичных обмоток замкнуты, а второй дополнительный двухполюсник выполнен полностью управляемым.In the second embodiment of the invention, this problem is solved in that the AC to DC converter comprising a transformer on two magnetic circuits with primary windings, each connected by the first extreme terminal to the phase input terminal, and the second extreme terminal and an intermediate terminal dividing its number of turns in relation to 1 : (√3-1), the larger of which is measured from the first extreme terminal, to the first terminals of the main two-terminal networks, the second terminals of which are connected respectively to the input terminal of the adjacent phase and zeros m input terminal, a third primary winding made on one magnetic circuit and connected similarly to the first two together with a first additional two-terminal conductor connected in series to the corresponding phase input terminals, a fourth primary winding made on another magnetic circuit with the number of turns equal to the number of main turns between the first extreme and intermediate conclusions connected by one terminal to the first extreme terminal of the third primary winding, and the other to the first terminal of the second additional a two-terminal device, the second terminal of which is connected to the zero input terminal, secondary windings forming a series-connected circuit with a midpoint terminal connected by one extreme terminal to the electrode of the main diode, the other electrode of which is connected to the same electrode of the other main diode and the load terminal, while each two-terminal network has two-sided conductivity and contains at least one controlled valve, contains additional diodes, the corresponding electrode of one of which is connected nen with the mentioned extreme terminal of the serial circuit of secondary windings located on different magnetic cores, the electrode of the same name with the other with the free electrode of the main diode and the aforementioned midpoint, the same free electrodes of additional diodes are connected to the free output of the load, the extreme terminals of the mentioned circuit of the secondary windings are closed, and the second additional two-terminal is made fully controllable.
Каждый двухполюсник может быть выполнен в виде тиристора, включенного в диагональ моста на вспомогательных диодах, причем тиристор одного из двухполюсников выполнен со звеном принудительной коммутации.Each two-terminal can be made in the form of a thyristor, included in the diagonal of the bridge on auxiliary diodes, and the thyristor of one of the two-terminal devices is made with a forced switching link.
Каждый двухполюсник может быть выполнен в виде тиристоров, образующих совместно с вспомогательными диодами полууправляемый мост, причем тиристоры одного из двухполюсников выполнены со звеном принудительной коммутации.Each two-terminal can be made in the form of thyristors, which together with auxiliary diodes form a semi-controlled bridge, and the thyristors of one of the two-terminal devices are made with a forced switching link.
Второй дополнительный двухполюсник может быть выполнен в виде встречно-последовательно включенных двухоперационных тиристоров, с каждым из которых встречно-параллельно включен или интегрирован в его полупроводниковую структуру вспомогательный диод.The second additional bipolar can be made in the form of counter-series-connected two-stage thyristors, with each of which an auxiliary diode is counter-parallel connected or integrated into its semiconductor structure.
Каждый естественно запираемый двухполюсник может быть выполнен в виде встречно-параллельно включенных тиристоров.Each naturally lockable two-terminal network can be made in the form of on-parallel connected thyristors.
Каждый естественно запираемый двухполюсник может быть выполнен в виде встречно-параллельно включенных диодно-тиристорных ветвей.Each naturally locked dvukhpolosnykh can be made in the form of counter-parallel connected diode-thyristor branches.
Преобразователь может содержать межфазный распределитель тока (МРТ), выполненный на дополнительном трансформаторе, фазные обмотки которого подключены одними выводами и общей точкой других выводов соответственно к фазным и нулевому входному выводам.The converter may contain an interphase current distributor (MRI) made on an additional transformer, the phase windings of which are connected by one terminal and the common point of the other terminals, respectively, to the phase and zero input terminals.
Независимо от конфигурации схемы МРТ он должен содержать общий вывод, соединенный с нулевым входным выводом, через который течет ток, разветвляющийся далее на две или три части, каждая из которых напрямую или, в свою очередь, разветвляясь на равные или неравные части, поступает в одну из фаз питающей сети. Различаются трансформаторы этих распределителей числом и типом магнитопроводов, конфигурацией и расчетной мощностью трехфазной группы обмоток.Regardless of the configuration of the MRI circuit, it should contain a common output connected to a zero input terminal, through which current flows, branching further into two or three parts, each of which directly or, in turn, branching into equal or unequal parts, enters into one from the phases of the supply network. The transformers of these distributors differ in the number and type of magnetic cores, configuration and rated power of the three-phase group of windings.
Например, в одном случае (см. патент №2365019 от 04.07.2008. Устройство для межфазного распределения тока.) МРТ содержит трансформатор, выполненный на двух магнитопроводах с фазными обмотками, соединенными в разомкнутую последовательную цепь, подключенными каждая промежуточным выводом к нулевому входному выводу, а крайними выводами к соответствующему фазному входному выводу, при этом промежуточный вывод делит число витков каждой фазной обмотки на неравные части, вдвое меньшие из которых соединены с разноименными фазными входными выводами.For example, in one case (see patent No. 2365019 dated 07/04/2008. Device for interphase current distribution.) MRI contains a transformer made on two magnetic cores with phase windings connected to an open serial circuit, each connected by an intermediate terminal to a zero input terminal, and the extreme leads to the corresponding phase input terminal, while the intermediate terminal divides the number of turns of each phase winding into unequal parts, half of which are connected to unlike phase input terminals.
В другом случае (см. патент №2379818 от 15.07.2008. Устройство для межфазного распределения тока.) МРТ содержит трансформатор, выполненный на трех магнитопроводах с фазными обмотками, соединенными в замкнутую последовательную цепь, подключенными каждая промежуточным выводом к нулевому входному выводу, а крайним выводом к соответствующему фазному входному выводу, при этом промежуточный вывод делит число витков каждой фазной обмотки на равные части.In another case (see patent No. 2379818 dated July 15, 2008. Device for interphase current distribution.) MRI contains a transformer made on three magnetic cores with phase windings connected in a closed serial circuit, each connected by an intermediate terminal to the zero input terminal, and the last output to the corresponding phase input output, while the intermediate output divides the number of turns of each phase winding into equal parts.
Технический результат, достигаемый в обоих вариантах предлагаемого относительно прототипа, заключается в снятии ограничения для верхнего предела мощности преобразователя за счет реализации возможности подключения замкнутого соединения вторичных обмоток по мостовой схеме при переходе к магнитопроводам стержневого типа, упрощении конструктивного исполнения стержневых трансформаторов, а также получении в одном из приложений первого варианта равенства сечений первичных обмоток, при том же суммарном коэффициенте использования обмоток трансформаторов по мощности и диодов по току. Снижается вдвое обратное напряжение диодов.The technical result achieved in both versions of the proposed prototype is to remove the limit for the upper power limit of the converter by realizing the possibility of connecting a closed connection of the secondary windings in a bridge circuit when switching to rod-type magnetic circuits, simplifying the design of rod transformers, and also obtaining in one from the applications of the first version of the equality of the cross sections of the primary windings, with the same total utilization coefficient of the windings to power transformers and diode current. The reverse voltage of the diodes is halved.
Технический результат, достигаемый в обоих вариантах предлагаемого относительно аналогов, заключается в упрощении конструктивного исполнения трансформаторов и повышении использования их вторичных обмоток по мощности. В первом варианте устраняются вышеупомянутые «биения» в форме выпрямленного напряжения, а в частном случае использования дополнительной пары управляемых вентилей и выбранного алгоритма их работы достигается равенство сечений первичных обмоток. При этом угол проводимости диодов увеличивается до 180 эл.град.The technical result achieved in both versions of the proposed relatively analogues is to simplify the design of transformers and increase the use of their secondary windings in power. In the first embodiment, the above-mentioned "beats" in the form of rectified voltage are eliminated, and in the particular case of using an additional pair of controlled valves and the selected algorithm for their operation, equality of the cross sections of the primary windings is achieved. In this case, the conduction angle of the diodes increases to 180 electric degrees.
На фиг.1 приведена принципиальная схема преобразователя трехфазного переменного напряжения в постоянное, 6-пульсное с первым дополнительным полностью управляемым двухполюсником; на фиг.2 - с первым дополнительным двухполюсником и основным полностью управляемым двухполюсником; на фиг.3 - со вторым дополнительным двухполюсником и основным полностью управляемым двухполюсником; на фиг.4 - со вторым дополнительным двухполюсником и другим основным полностью управляемым двухполюсником; на фиг.5 - с первым и вторым дополнительными двухполюсниками, первый из которых выполнен полностью управляемым; на фиг.6 приведена принципиальная схема преобразователя трехфазного переменного напряжения в постоянное, 12-пульсное со вторым дополнительным полностью управляемым двухполюсником.Figure 1 shows a schematic diagram of a converter of three-phase AC to DC, 6-pulse with the first additional fully controllable two-terminal; figure 2 - with the first additional two-terminal and the main fully controllable two-terminal; figure 3 - with a second additional two-terminal and the main fully controllable two-terminal; figure 4 - with a second additional bipolar and other main fully controlled bipolar; figure 5 - with the first and second additional two-pole, the first of which is made fully controllable; in Fig.6 shows a schematic diagram of a converter of three-phase AC to DC, 12-pulse with a second additional fully controlled two-terminal.
Преобразователь на фиг.1 содержит два основных двухполюсника, один из которых выполнен в виде встречно-параллельно включенных тиристоров 1, 2, а другой аналогично 3, 4, а также первый дополнительный двухполюсник, выполненный на двухоперационных (далее везде - запираемых) тиристорах 5, 6 и вспомогательных диодах 7, 8, соединенных по схеме короткозамкнутого однофазного моста с анодной группой тиристоров и катодной группой диодов, трансформаторы, выполненные на магнитопроводах 9, 10 с первичными (вторичными) обмотками соответственно 11, 12 (13, 14). Вторичные обмотки 13, 14 соединены согласно-последовательно и подключены общими точками разноименных выводов (конец обмотки 13 соединен с началом обмотки 14, анодом диода 17 и катодом диода 18, а конец обмотки 14 соединен с началом обмотки 13, анодом диода 15 и катодом диода 16) к входу моста на диодах 15-18, между общими точками разноименных электродов которых включена нагрузка 19. Конец (начало) обмотки 11 (12) подключен к входному выводу фазы А (С), начало (конец) обмотки 11 (12) подключено к одному выводу встречно-параллельно соединенной пары тиристоров 1, 2 (3, 4), другой вывод которых подключен к входному выводу фазы В. Между началами обмоток 11 и 12 подключены входные выводы короткозамкнутого однофазного моста на запираемых тиристорах 5, 6 и диодах 7, 8 первого дополнительного двухполюсника.The Converter in figure 1 contains two main two-terminal, one of which is made in the form of on-parallel connected thyristors 1, 2, and the other is similar to 3, 4, as well as the first additional two-terminal, made on two-operational (hereinafter referred to as lockable)
Тиристоры и диоды преобразователя в течение периода выпрямленного напряжения проводят соответствующие токи в следующей очередности: 1-17-16, 5-7-17-16, 3-15-18, 2-15-18, 6-8-15-18, 4-17-16. Как видно, угол проводимости каждого тиристора 60 эл.град., а диода вторичного моста - 180 эл.град. При этом угол проводимости обмоток трансформатора 9 (10) равен 240 (120) эл.град.The thyristors and diodes of the converter during the period of the rectified voltage conduct the corresponding currents in the following order: 1-17-16, 5-7-17-16, 3-15-18, 2-15-18, 6-8-15-18, 4-17-16. As you can see, the conduction angle of each thyristor is 60 electric degrees, and the diode of the secondary bridge is 180 electric degrees. The angle of conductivity of the windings of the transformer 9 (10) is 240 (120) el.
В преобразователе имеют место три различных типа коммутационных процессов.The converter has three different types of switching processes.
1. Естественная коммутация между тиристорами 1, 2 и 5, 6 в виде внутреннего процесса работы только одного трансформатора 9, при котором протеканию тока во вторичной обмотке 14 препятствуют запертые тиристоры 3, 4.1. Natural switching between
2. Принудительная коммутация между тиристорами 5, 6 и 3, 4 для предотвращения развития короткого замыкания внутри контура вторичных обмоток 13, 14 в течение данного процесса коммутации. Каждый запираемый тиристор должен поддерживаться в запертом состоянии вплоть до включения парного с ним запираемого тиристора.2. Forced switching between
3. Естественная коммутация между тиристорами 3, 4 и 1, 2, при которой протеканию тока во вторичной обмотке 14 препятствует встречная полярность напряжений в процессе коммутации внутри контура обмоток 13, 14 и, как следствие, небаланс ампер-витков при выключении тиристорами 3 или 4 первичной обмотки 12 трансформатора 10.3. Natural switching between
Из фиг.1 видно, что первый дополнительный двухполюсник с запираемыми тиристорами 5, 6 и диодами 7, 8 замыкает последовательную цепь, содержащую первичные обмотки 11, 12, двухполюсник с тиристорами 3, 4 и фазные входные выводы А, В и, вместе с тем, последовательную цепь, содержащую все двухполюсники и первичную обмотку 12. При этом если приведенные к одному из трансформаторов первичные обмотки включить согласно-последовательно, то их вторичные обмотки необходимо включить встречно-последовательно, т.к. только в этом случае запираемые тиристоры 5, 6 защищают контур вторичных обмоток 13, 14 от короткого внутреннего замыкания.Figure 1 shows that the first additional two-terminal with
В основных двухполюсниках вместо каждой пары тиристоров 1, 2 и 3, 4 можно использовать симметричный тиристор. Это содействует возможности использования в двухполюсниках с естественно запираемыми тиристорами минимального количества полупроводниковых элементов. В промышленной сети 3-фазного напряжения величина межфазовой амплитудной асимметрии может существенно превышать разность падений напряжений между контурами первичной цепи преобразователя с дополнительным и каждым из основных двухполюсников (в случае неодинакового количества их полупроводниковых элементов), и поэтому эта разность, с учетом значительного импеданса первичных обмоток трансформатора, не оказывает заметного влияния на симметрию формы выпрямленного напряжения. Однако в случае подключения преобразователя к пониженному 3-фазному напряжению основные двухполюсники могут быть выполнены аналогично дополнительному, но на естественно запираемых тиристорах и вспомогательных диодах, в частности, путем включения их во встречно-параллельные ветви, каждая из которых состоит из согласно-последовательно соединенных тиристора и диода. Это сводит к минимуму разность падений напряжений в разных контурах первичной цепи преобразователя. Двухполюсник, пренебрегая потерями, может быть выполнен и на одном тиристоре, запираемом естественно или принудительно, путем включения его в диагональ (между выходными выводами) моста на 4-х вспомогательных диодах (см. B.C.Руденко, В.И.Сенько, И.М.Чиженко. Основы преобразовательной техники. М., 1980 г., стр.172).In the main two-terminal circuits, instead of each pair of
В случае применения запираемых тиристоров вспомогательные диоды дополнительно выполняют функцию так называемых «антипараллельных» и, проводя обратный ток, защищают запираемый тиристор от перенапряжения индуктивного характера. Кроме того, эти диоды дополнительно используются для обеспечения адекватной работы запираемых тиристоров при больших углах отпирания, т.е. в зоне первичных токов, сравнимых по величине с током удержания и намагничивающим (см. ООО ЦПМК РУСТЭЛ - официальный импортер "ABB Switzerland Semiconductors " по URL-адресу http://www.fmccrustel.ru/cat_index.php?cid=911). Уместно отметить, что во всех управляемых с первичной стороны преобразовательных устройствах с сильно понижающим коэффициентом трансформации, с целью упрощения управления макетным образцом при больших углах отпирания тиристоров, можно использовать шунтирование каждой первичной обмотки трансформатора небольшим по величине резистором.In the case of the use of lockable thyristors, auxiliary diodes additionally perform the function of the so-called “antiparallel” and, by conducting a reverse current, protect the lockable thyristor from overvoltage of an inductive nature. In addition, these diodes are additionally used to ensure adequate operation of lockable thyristors at large unlock angles, i.e. in the zone of primary currents comparable in magnitude to the holding current and magnetizing current (see LLC CPMK RUSTEL - official importer of ABB Switzerland Semiconductors at the URL http://www.fmccrustel.ru/cat_index.php?cid=911). It is appropriate to note that in all converting devices controlled from the primary side with a greatly lowering transformation coefficient, in order to simplify the control of the prototype sample at large opening angles of the thyristors, it is possible to use shunting of each transformer primary winding with a small resistor.
«Антипараллельный» диод может быть интегрирован в полупроводниковую структуру каждого запираемого тиристора и соединен с ним встречно-параллельно в процессе заводского изготовления. На фиг.1 это диод 8 (7) с тиристором 5 (6). В этом случае полностью управляемый дополнительный двухполюсник представляет собой встречно-последовательное соединение двух указанных запираемых тиристоров.An “antiparallel” diode can be integrated into the semiconductor structure of each lockable thyristor and connected to it counter-parallel in the factory manufacturing process. Figure 1 is a diode 8 (7) with a thyristor 5 (6). In this case, a fully controllable additional two-terminal network is an in-series connection of the two indicated lockable thyristors.
В случае применения в полностью управляемом дополнительном двухполюснике одного или двух однооперационных тиристоров вспомогательные диоды также необходимы для обеспечения принудительной коммутации этих тиристоров (см. Бар В.И. Основы преобразовательной техники. Курс лекций. Тольятти, 2002, стр.83, рис.16.2а, рис.16.2б).If one or two single-operation thyristors are used in a fully controlled additional two-terminal network, auxiliary diodes are also necessary to ensure forced switching of these thyristors (see Bar V.I. Fundamentals of converter technology. Lecture course. Tolyatti, 2002, p. 83, Fig. 16.2a , Fig. 16.2b).
Целесообразно более обстоятельно описать общий принцип функционирования вторичных обмоток трансформаторов преобразователя, выявленный в процессе его построения. Схему соединения указанных вторичных обмоток можно представить в виде «треугольника» с короткозамкнутой соединительной цепью вместо вычлененной из него одной из трех фазных обмоток.It is advisable to describe in more detail the general principle of functioning of the secondary windings of the transformers of the converter, revealed during its construction. The connection diagram of these secondary windings can be represented in the form of a "triangle" with a short-circuited connecting circuit instead of one of the three phase windings isolated from it.
Привычное представление о «треугольнике» вторичных обмоток связано с тем, что, при прочих равных условиях, геометрическая сумма первых гармоник его трех фазных напряжений и токов должна быть равна нулю:The usual idea of the "triangle" of the secondary windings is due to the fact that, ceteris paribus, the geometric sum of the first harmonics of its three phase voltages and currents should be zero:
Однако в преобразователях с управлением по первичной стороне трансформатора возможны и другие условия правильного функционирования «треугольника», например в 12-пульсном выпрямителе (см. А.с. №995240, кл. Н02М 7/12, 07.02.83) в соответствующей половине интервалов дискретности:However, in converters controlled by the primary side of the transformer, other conditions for the correct functioning of the “triangle” are possible, for example, in a 12-pulse rectifier (see A.S. No. 995240,
илиor
а в другом 12-пульсном выпрямителе (см. А.с. №995239, кл. Н02М 7/12, 24.03.81):and in another 12-pulse rectifier (see A.S. No. 995239,
Последний из приведенных примеров свидетельствует о том, что, при управлении с первичной стороны, для правильного функционирования «треугольника», в процессе формирования очередной пульсации напряжения, необходимо и достаточно наличие всего одного из трех напряжений его фаз (см. напряжения в столбцах). Кроме того, равенство нулю того или иного напряжения может означать и возможность отсутствия создающей это напряжение обмотки трансформатора с последующим определением более предпочтительного варианта схемы. При этом протеканию фазного тока по другим фазным обмоткам «треугольника», в обход нагрузки, препятствует небаланс ампер-витков, создаваемый запертыми тиристорами. В предлагаемом преобразователе полностью управляемые двухполюсники с соответствующими управляемыми вентилями предотвращают опасное протекание тока в замкнутом контуре вторичных фазных обмоток в тех интервалах дискретности, в которых упомянутый небаланс ампер-витков не соблюдается.The last of the given examples indicates that, when controlled from the primary side, for the correct functioning of the "triangle", in the process of forming the next voltage ripple, it is necessary and sufficient to have only one of the three voltages of its phases (see voltages in the columns). In addition, the fact that this or that voltage is equal to zero may also mean the possibility of the absence of the transformer winding that creates this voltage, with the subsequent determination of a more preferred circuit variant. In this case, the flow of phase current through other phase windings of the “triangle”, bypassing the load, is prevented by the imbalance of ampere turns created by locked thyristors. In the proposed converter, fully controllable two-terminal circuits with corresponding controllable valves prevent dangerous current flow in the closed loop of the secondary phase windings in those discrete intervals in which the mentioned unbalance of ampere-turns is not observed.
Преобразователь на фиг.2 отличается от преобразователя на фиг.1 тем, что вместо двухполюсника с тиристорами 3, 4 подключен двухполюсник с тиристорами 5, 6 и диодами 8, 7, а вместо двухполюсника с тиристорами 5, 6 и диодами 8, 7 подключен двухполюсник с тиристорами 3, 4. Кроме того, один общий вывод первого дополнительного двухполюсника подключен к концу, а не к началу обмотки 12. Соответственно один общий вывод основного двухполюсника на тиристорах 5, 6 и диодах 8, 7 оказывается подключенным к началу, а не к концу обмотки 12. В результате полностью управляемым выполнен основной двухполюсник с тиристорами 5, 6 и диодами 8, 7.The converter in FIG. 2 differs from the converter in FIG. 1 in that instead of a two-terminal with
Тиристоры и диоды преобразователя в течение периода выпрямленного напряжения проводят соответствующие токи в следующей очередности: 1-17-16, 4-17-16, 7-5-17-16, 2-15-18, 3-15-18, 8-6-15-18. Как видно, угол проводимости каждого тиристора 60 эл.град., а диода вторичного моста - 180 эл.град. При этом угол проводимости обмоток трансформатора 9 (10) равен 240 (120) эл.град.The thyristors and diodes of the converter during the period of the rectified voltage conduct the corresponding currents in the following order: 1-17-16, 4-17-16, 7-5-17-16, 2-15-18, 3-15-18, 8- 6-15-18. As you can see, the conduction angle of each thyristor is 60 electric degrees, and the diode of the secondary bridge is 180 electric degrees. The angle of conductivity of the windings of the transformer 9 (10) is 240 (120) el.
Принудительное выключение тиристоров 5, 6 перед включением тиристоров 2, 1 защищает контур вторичных обмоток 13, 14 от короткого внутреннего замыкания. В преобразователе имеют место те же три различных типа коммутационных процессов. В связи с отсутствием магнитной связи между трансформаторами приведенные к одному из них первичные и вторичные обмотки могут быть включены и встречно-последовательно, но одинаково, т.е. одноименно-последовательно.Forced shutdown of
Из фиг.2 видно, что первый дополнительный двухполюсник с тиристорами 3, 4 замыкает последовательную цепь, содержащую первичные обмотки 11, 12, двухполюсник с запираемыми тиристорами 5, 6 и диодами 7, 8, фазные входные выводы А, В и, вместе с тем, последовательную цепь, содержащую все двухполюсники и первичную обмотку 12.Figure 2 shows that the first additional two-terminal with
Преобразователь на фиг.3 отличается от преобразователя на фиг.2 тем, что вместо первого дополнительного двухполюсника с тиристорами 3, 4, подключенного между началом обмотки 11 и концом обмотки 12, подключен второй дополнительный двухполюсник с теми же тиристорами между концом обмотки 11 и началом обмотки 12, а приведенные к одному из трансформаторов первичные обмотки включены встречно-последовательно.The converter in figure 3 differs from the converter in figure 2 in that instead of the first additional two-terminal with
Из фиг.3 видно, что второй дополнительный двухполюсник с тиристорами 3, 4 замыкает последовательную цепь, содержащую двухполюсник с тиристорами 5, 6 и диодами 7, 8 и фазные входные выводы А, В и, вместе с тем, последовательную цепь, содержащую все двухполюсники и первичную обмотку 11.Figure 3 shows that the second additional two-terminal with
При этом, если приведенные к одному из трансформаторов первичные обмотки включить согласно-последовательно, то их вторичные обмотки необходимо включить встречно-последовательно, т.к. только в этом случае выключение запираемых тиристоров 5, 6 перед включением тиристоров 2,1 защищает контур вторичных обмоток 13, 14 от короткого внутреннего замыкания. Очередность включения тиристоров и диодов в точности совпадает с очередностью для преобразователя на фиг.2. В преобразователе имеют место те же три различных типа коммутационных процессов. Угол проводимости обмоток трансформатора 9 вдвое меньше, чем в трансформаторе 10 и равен 120 эл.град.At the same time, if the primary windings brought to one of the transformers are turned on in series, then their secondary windings must be turned on in series, as only in this case, turning off the
Преобразователь на фиг.4 отличается от преобразователя на фиг.1 тем, что вместо первого дополнительного двухполюсника с тиристорами 5, 6 и диодами 7, 8, подключенного между началами обмоток 11 и 12, подключен второй дополнительный двухполюсник с тиристорами 3, 4 между концами обмоток 11 и 12. Вследствие этого полностью управляемым выполнен основной двухполюсник с запираемыми тиристорами 5, 6 и диодами 7, 8, подключенный одним общим выводом к началу обмотки 11, а другим - к входному выводу фазы В и к одному общему выводу основного двухполюсника с тиристорами 1, 2, другой общий вывод которого соединен с концом обмотки 12. В результате приведенные к одному из трансформаторов первичные и вторичные обмотки оказываются включенными согласно-последовательно, а могут быть включены и встречно-последовательно, но одинаково, т.е. одноименно-последовательно. Тиристоры и диоды преобразователя в течение периода выпрямленного напряжения проводят соответствующие токи в следующей очередности: 7-5-17-16, 4-15-18, 2-15-18, 8-6-15-18, 3-17-16, 1-17-16. Как видно, угол проводимости каждого тиристора 60 эл.град., а диода вторичного моста - 180 эл.град. При этом угол проводимости обмоток трансформатора 9 (10) равен 120 (240) эл.град. Здесь принудительное выключение тиристоров 5, 6 перед включением тиристоров 3, 4 защищает контур вторичных обмоток 13, 14 от короткого внутреннего замыкания. В преобразователе имеют место те же три различных типа коммутационных процессов. Из фиг.4 видно, что второй дополнительный двухполюсник с тиристорами 3, 4 замыкает последовательную цепь, содержащую основной двухполюсник с тиристорами 1, 2 и фазные входные выводы А, В и, вместе с тем, последовательную цепь, содержащую все двухполюсники и первичную обмотку 11.The converter in FIG. 4 differs from the converter in FIG. 1 in that instead of the first additional two-terminal with
Преобразователь на фиг.5 отличается от преобразователя на фиг.1 тем, что, кроме первого дополнительного двухполюсника с запираемыми тиристорами 5, 6 и диодами 7, 8, подключенного к началам обмоток 11, 12, содержит и второй дополнительный двухполюсник с тиристорами 20, 21, подключенный к концам обмоток 11, 12.The converter in figure 5 differs from the converter in figure 1 in that, in addition to the first additional two-terminal with
Тиристоры и диоды преобразователя в течение периода выпрямленного напряжения проводят соответствующие токи в следующей очередности: 1-17-16, (7-5-17-16, 20-15-18), 3-15-18, 2-15-18, (8-6-15-18, 21-17-16), 4-17-16. Здесь в каждой из двух скобок указаны номера вентилей, проводящих токи в течение половины одного интервала дискретности длительностью 60 эл.град., причем тиристоры 5, 6 (20, 21) проводят токи в течение первой (второй) половины соответствующего интервала. Как видно, угол проводимости каждого из тиристоров 1, 2, 3, 4 (5, 6, 20, 21) равен 60 (30) эл.град., а диода вторичного моста - 180 эл.град., при этом угол проводимости обмотки каждого трансформатора равен 180 эл.град.The thyristors and diodes of the converter during the period of the rectified voltage conduct the corresponding currents in the following order: 1-17-16, (7-5-17-16, 20-15-18), 3-15-18, 2-15-18, (8-6-15-18, 21-17-16), 4-17-16. Here, in each of the two brackets, the numbers of the valves that conduct currents for half of one discrete interval of 60 electric degrees are indicated, and
Запираемые тиристоры 5, 6, совместно с тиристорами 20,21, обеспечивают возможность переключения питающего напряжения между трансформаторами не в конце, а в середине соответствующего из шести интервалов дискретности в течение каждого периода выпрямленного напряжения. Однако при этом на тиристоры основных и дополнительных двухполюсников ложится разная нагрузка. Но при сильно понижающем коэффициенте трансформации это не приводит к дальнейшему увеличению числа тиристоров.
Приведенные на фиг.1-4 схемы преобразователей 3-фазного переменного напряжения в постоянное, 6-пульсное, иллюстрируют разнообразие возможностей соединения обмоток трансформаторов и связанным с этим выбором точек подключения полностью управляемого двухполюсника. Схема преобразователя аналогичного назначения на фиг.5 иллюстрирует возможность усреднения расчетной мощности трансформаторов.The schemes of converters of 3-phase alternating voltage to direct, 6-pulse, shown in Figs. 1-4 illustrate the variety of possibilities for connecting transformer windings and the associated choice of connection points for a fully controlled two-terminal network. Figure 5 illustrates the possibility of averaging the rated power of transformers.
Преобразователь на фиг.6, в отличие от преобразователя на фиг.5, дополнительно содержит основной двухполюсник с встречно-параллельно включенными тиристорами 22, 23 (24, 25), один общий вывод которого подключен к нулевому входному выводу, а другой - к промежуточному выводу, делящему число витков обмотки 11 (12) на части в отношении 1:(√3-1), большая из которых отсчитывается от входного вывода фазы А (С). Кроме того, трансформатор преобразователя с первичной обмоткой 11 (12) дополнительно содержит обмотку 26 (27), конец которой подключен к входному выводу фазы В, а начало к одному общему выводу второго дополнительного двухполюсника с тиристорами 5, 6 и диодами 7, 8 (первого дополнительного двухполюсника с встречно-параллельно включенными тиристорами 20, 21), другой общий вывод которого подключен к нулевому входному выводу (к входному выводу фазы А). Число витков обмотки 27 равно числу витков обмотки 11 или 12 и в √3 раз больше числа витков обмотки 26. Преобразователь дополнительно содержит МРТ, выполненный на трехфазном трансформаторе 28, обмотка которого соединена в «звезду» и подключена концами к фазным входным выводам, а общей точкой начал - к нулевому входному выводу 0.The converter in Fig. 6, in contrast to the converter in Fig. 5, additionally contains a main two-terminal with counter-parallel connected thyristors 22, 23 (24, 25), one common terminal of which is connected to the zero input terminal, and the other to the intermediate terminal dividing the number of turns of the winding 11 (12) into parts with respect to 1: (√3-1), the largest of which is measured from the input terminal of phase A (C). In addition, the transformer of the converter with the primary winding 11 (12) further comprises a winding 26 (27), the end of which is connected to the input terminal of phase B, and the beginning to one common terminal of the second additional two-terminal with
Тиристоры и диоды преобразователя в течение периода выпрямленного напряжения проводят соответствующие токи в следующей очередности: 21-17-16, 23-17-16, 1-17-16, 24-17-16, 3-17-16, 8-6-17-16, 20-15-18, 22-15-18, 2-15-18, 25-15-18, 4-15-18, 7-5-15-18. Как видно, угол проводимости каждого тиристора 60 эл.град., а диода вторичного моста - 180 эл.град. При этом угол проводимости вторичной обмотки каждого трансформатора равен 180 эл.град. Здесь принудительное выключение тиристоров 5, 6 перед включением тиристоров 21, 20 защищает контур вторичных обмоток 13, 14 от короткого внутреннего замыкания. Каждый запираемый тиристор должен поддерживаться в запертом состоянии вплоть до включения парного с ним запираемого тиристора.The thyristors and diodes of the converter during the period of the rectified voltage conduct the corresponding currents in the following order: 21-17-16, 23-17-16, 1-17-16, 24-17-16, 3-17-16, 8-6- 17-16, 20-15-18, 22-15-18, 2-15-18, 25-15-18, 4-15-18, 7-5-15-18. As you can see, the conduction angle of each thyristor is 60 electric degrees, and the diode of the secondary bridge is 180 electric degrees. In this case, the conduction angle of the secondary winding of each transformer is 180 electric degrees. Here, the forced shutdown of
Принцип действия МРТ, приведенного на фиг.6, заключается в делении тока нулевой последовательности на три равные части, распределяемые между фазными обмотками трансформатора МРТ и соответственно фазными входными выводами.The principle of operation of the MRI shown in Fig.6 is to divide the zero sequence current into three equal parts distributed between the phase windings of the MRI transformer and, accordingly, the phase input terminals.
Подключение МРТ, в зависимости от его схемы, в той или иной мере увеличивает суммарную расчетную мощность и габариты трансформаторного оборудования преобразователя. Однако уместно принять во внимание, что, за счет компенсации в сети (путем межфазного распределения токов МРТ и геометрического сложения их с первичными фазными токами преобразовательного трансформатора) генерируемого преобразователем тока нулевой последовательности, МРТ снижает требуемую для питания преобразователя мощность сети. Подтверждением этому служит то, что несмотря на неравенство нулю суммы первичных фазных токов преобразовательного трансформатора сумма вторичных фазных токов сетевого трансформатора остается равной нулю. В результате отбираемая от трансформатора питающей сети мощность оказывается меньше мощности преобразовательного трансформатора (причем, без учета мощности трансформатора МРТ), пропорционально неравной нулю разности вторичного тока первого и первичного тока второго. По крайней мере, эл. счетчик, включенный между фазными входными выводами и выводами обмоток трансформатора МРТ, показывает при активной нагрузке примерно на 10,5% меньшую величину, чем тот же счетчик, включенный между выводами обмоток трансформатора МРТ и соответствующими выводами обмоток преобразовательного трансформатора. Таким образом, благодаря МРТ повышается экономичность предлагаемого 12-пульсного выпрямителя до уровня экономичности такого 12-пульсного выпрямителя, сумма первичных фазных токов которого равна нулю. При этом преимущественные технико-экономические показатели предлагаемого заключаются в возможности реализации двухполупериодного 12-пульсного выпрямления на двух трансформаторах и 4-х диодах с углом проводимости каждого диода 180 эл.град. При 6-пульсном выпрямлении те же показатели достигаются без МРТ и в еще более простом исполнении.Connecting an MRI, depending on its scheme, to one degree or another increases the total rated power and dimensions of the transformer equipment of the converter. However, it is appropriate to take into account that, due to compensation in the network (by interphase distribution of the MRI currents and geometric addition of them with the primary phase currents of the converter transformer) generated by the zero-sequence current converter, the MRI reduces the network power required for the converter. This is confirmed by the fact that despite the fact that the sum of the primary phase currents of the converter transformer is not zero, the sum of the secondary phase currents of the mains transformer remains equal to zero. As a result, the power taken from the supply network transformer is less than the power of the transformer transformer (and, without taking into account the power of the MRI transformer), proportionally to the difference of the secondary current of the first and primary current of the second that is not equal to zero. At least email. a counter connected between the phase input terminals and the terminals of the windings of the MRI transformer shows an active load of approximately 10.5% less than the same counter included between the terminals of the windings of the MRI transformer and the corresponding terminals of the windings of the transformer transformer. Thus, thanks to MRI, the proposed 12-pulse rectifier improves the efficiency to the level of profitability of such a 12-pulse rectifier, the sum of the primary phase currents of which is equal to zero. In this case, the preferred technical and economic indicators of the proposed are the possibility of implementing a half-wave 12-pulse rectification on two transformers and 4 diodes with a conduction angle of each diode of 180 el. With 6-pulse rectification, the same results are achieved without MRI and in an even simpler design.
Claims (23)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010111616/07A RU2408131C1 (en) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Ac-to-dc voltage converter (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010111616/07A RU2408131C1 (en) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Ac-to-dc voltage converter (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2408131C1 true RU2408131C1 (en) | 2010-12-27 |
Family
ID=44055913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010111616/07A RU2408131C1 (en) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Ac-to-dc voltage converter (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2408131C1 (en) |
-
2010
- 2010-03-25 RU RU2010111616/07A patent/RU2408131C1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8923026B2 (en) | Power conversion circuits | |
| JP6181132B2 (en) | Power converter | |
| US9748848B2 (en) | Modular multilevel DC/DC converter for HVDC applications | |
| EP3238315B1 (en) | Modular multi-level converter with thyristor valves | |
| US20050146226A1 (en) | Multi-pulse converter circuits | |
| US20090027934A1 (en) | Electric Transformer-Rectifier | |
| He et al. | Safe-commutation strategy for the novel family of quasi-Z-source AC–AC converter | |
| US6320773B1 (en) | Transformer/rectifier for aircraft ground power unit | |
| KR101297080B1 (en) | Half bridges multi-module converter using series compensation | |
| US11025171B2 (en) | Power conversion apparatus having Scott-T transformer | |
| US9136776B2 (en) | Current supply arrangement for the rectifying three-phase AC current into multi-pulse DC current | |
| RU2365019C1 (en) | Current phase-to-phase distributor | |
| RU2392728C1 (en) | Converter of three-phase ac voltage (versions) | |
| Singh et al. | Power quality improvements in isolated twelve-pulse AC-DC converters using delta/double-polygon transformer | |
| RU2379818C1 (en) | Device for interphase current distribution | |
| CN110518785A (en) | A kind of heavy-duty rectifier using DC side mixing Harmonic Injection Method | |
| RU2408131C1 (en) | Ac-to-dc voltage converter (versions) | |
| RU2358379C1 (en) | Ac-to-dc voltage converter (versions) | |
| JP3696855B2 (en) | Rectifier | |
| RU2469457C1 (en) | Converter of three-phase ac voltage into dc voltage (versions) | |
| Iwaszkiewicz et al. | 18-pulse rectifier in arrangement with coupled three-phase reactor | |
| CN212435577U (en) | Power converter apparatus with fault current turn-off capability | |
| RU2604829C1 (en) | Three-phase alternating voltage converter into direct voltage (versions) | |
| RU2604491C1 (en) | Three-phase alternating voltage cascade converter (versions) | |
| RU2732193C2 (en) | Three-phase alternating voltage converter (embodiments) |