Источник постоянного напряжения с 12-ти кратной частотой пульсации

ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С 12 - ТИ КРАТНОЙ
ЧАСТОТОЙ ПУЛЬСАЦИИ
Полезная модель относится к электротехнике и силовой нреобразовательной технике и предназначается для преобразования переменного напряжения в постоянное для питания электропотребителей постоянного тока, не допускающих большие пульсации выпрямленного напряжения, или при питании от сети переменного напряжения критичных к влиянию на них преобразователей.
Известен источник постоянного напряжения с 72-кратной частотой пульсации, содержащий трехфазный трансформаторный источник переменных напряжений и два трехфазных вентильных моста, соединенных последовательно 1.
Недостатком данного устройства является большое число последовательно включенных вентилей, обтекаемых полным током нагрузки, что создает большие потери в вентилях мостов и значительно снижает КПД источника в целом.
Наиболее близким к полезной модели, принятым за прототип, является источник постоянного напряжения с 72-кратной частотой пульсации, состоящий из трехфазного трансформатора с одной первичной и двумя вторичными системами обмоток, первая система вторичных обмоток которого соединена в звезду, а вторая - в треугольник и двух
трехфазных вентильных мостов, собранных по схеме Ларионова, выводы каждой системы вторичных обмоток трансформатора соединены с разными плечами одного из вентильных мостов в местах последовательного соединения вентилей, оба вентильных моста соединены между собой последовательно, образуя однонаправленное включение вентилей, а свободные выводы вентильных мостов образуют выходные выводы устройства 2.
М. Кл. Н 02 М 7/08
Недостатком данного устройства является наличие четырех последовательно включенных вентилей в цепи постоянного тока, что обуславливает большие потери в вентилях мостов и, как следствие низкий КПД устройства.
Задача полезной модели - создание источника постоянного напряжения с 72-ти кратной частотой пульсации с уменьшенным количеством последовательно включенных вентилей в цепи постоянного тока и обладаюп,его более высоким 1СПД.
Указанная задача достигается тем, что источник постоянного напряжения с 72-ти кратной частотой пульсаций содержит трехфазный трансформатор и двенадцать вентилей, при этом на стержнях трансформатора размеш;ены одна первичная и две вторичных системы обмоток, которые образуют соединения в звезду и треугольник, выводы каждой из этих систем вторичных обмоток соединены с трехплечим мостом, состоящим из трех цепочек, образованных последовательным соединением трех однонаправленных вентилей, крайние электроды вентилей трехплечего моста соединены вместе и образуют выходные выводы устройства, причем выводы вторичных обмоток, соединенных в звезду и треугольник подключены к разным плечам моста таким образом, что выводы обмоток собранных в звезду включены через один вентиль от отрицательного вывода устройства, а выводы обмоток, собранных в треугольник, включены через один вентиль от положительного вывода устройства, к тому же выводы фаз а и с обмоток, собранных в звезду, соединены с крайними цепочками трехплечего моста, а вывод фазы в соединен соответственно со средней цепочкой трехплечего моста, причем выводы фаз айв обмоток, собранных в треугольник, также соединены с крайними цепочками трехплечего моста, но при этом фаза а этих обмоток должна быть подключена к противоположному крайнему плечу моста по сравнению с выводами обмоток, соединенных в звезду, а вывод фазы с соединен со средней цепочкой трехплечего моста, кроме того, выводы фаз
a, в, с обмоток, собранных в звезду, соединены с помощью одиночных вентилей, подключенных анодами к этим выводам, соответственно с выводами фаз с, а, в обмоток, собранных в треугольник.
На фиг.1 источник постоянного напряжения с 72-ти кратной частотой пульсации содержит трехфазный трансформатор 1, первичные обмотки 2, 3, 4 которого соединены в звезду и подключены к фазам А, В, С трехфазной питающей сети и две системы вторичных обмоток 5, 6, 7, соединенных в звезду и 8, 9, 10, соединенных в треугольник и двенадцать вентилей 11...22, причем девять однонаправленных вентилей И... 19 образуют трехплечий мост, каждое плечо которого состоит из трех последовательно соединенных вентилей, соответственно 11... 13, 14... 16, 17... 19, крайние электроды вентилей трехплечего моста 11, 14, 17 и 13, 16, 19 соединены вместе и образуют соответственно анодный 23 и катодный 24 выходы устройства, к которым подключена нагрузка 25, выводы обмоток 5, 6, 7, соединенных в звезду, подключены к трехплечему мосту соответственно в точках 26, 27, 28, а выводы обмоток 8, 9, 10, соединенных в треугольник подключены в точках 29, 30, 31 трехплечего моста, между выводами обмоток 5и10;6и8;7и9 включены одиночные вентили соответственно 20, 21, 22, аноды которых соединены с обмотками 5, 6, 7.
На фиг.2, на фиг.З и на фиг.4 принцип работы устройства иллюстрируется волновыми и векторными диаграммами, а также представленной таблицей, в которой указан алгоритм работы вентилей и обмоток трансформатора за каждый интервал времени, равный 30 эл. град, и соответствующий одной пульсности выпрямленного напряжения.
Здесь Ualb, UbIcI, UclaJ, Ua2b2, Ub2c2, Uc2a2  ЛИНеЙНЬШ НаПрЯЖеНИЯ,
действующие между выводами al, Ы, с1 и а2, Ь2, с2 is...o - токи, протекающие по обмоткам 5... 10, а i л с - токи, протекающие по обмоткам 2, 3, 4 трехфазного трансформатора 1; w - кривая выпрямленного напряжения.
ши
Из таблицы видно, что вентили 12, 15, 18 находятся в проводящем состоянии 30 эл. град, за нериод выпрямления Г, соответствующий рабочей частоте трехфазной сети, вентили 20...22 проводят ток 90 эл. град., а вентили И, 13, 14, 16, 17, 19 проводят ток 120 эл. град. При этом достигается оптимальная продолжительность работы обмоток, составляющая 240 эл. град., как для эквивалентных многопульсовых схем выпрямления, что способствует хорошему использованию типовой мощности трехфазного трансформатора 1, которая равна 1,047 от выпрямленной мощности, а количество последовательно включенных вентилей в цепи постоянного тока снижается на один вентиль и составляет всего три вентиля.
Сокращение количества последовательно включенных вентилей в цепи постоянного тока ведет к снижению потерь активной мощности в выпрямителях на 25% по сравнению с потерями в известных выпрямителях 2, Применение распространенных схем соединений обмоток трансформаторов и эффективное использование их типовой мощности способствует снижению приведенных затрат, связанных с изготовлением данного устройства, и обуславливает его широкую область применения, например, на тяговых подстанциях электрического транспорта.
Источники информации:
1.Шляпошников Б.М, Игнитронные выпрямители. М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1947.-736 с.
2.Двенадцатипульсовые полупроводниковые выпрямители тяговых подстанций / Б.С.Барковский, Г.С.Магай, В.П.Маценко и др.; Под ред. М.Г.Шалимова.-М.: Транспорт, 1990.-127 с.
Ш.