ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области преобразовательной техники и может найти применение для питания потребителей как постоянного, так и переменного тока.
Известны преобразователи трехфазного переменного напряжения в постоянное (см., например, Полупроводниковые выпрямители / Под ред. Ф.И.Ковалева и Г.П.Мостковой - М.: Энергия, 1978). Все они, имея различные схемы соединения первичных и вторичных обмоток трансформатора, выполняются исключительно на трехфазном трехстержневом магнитопроводе или на групповом трансформаторе. Как известно, вентильные элементы в этих схемах работают поочередно, пропуская токи определенной длительности. В некоторых схемах, как, например, в трехфазной нулевой и шестифазной нулевой, такой характер пропускания тока вентилями вызывает появление потока вынужденного намагничивания. Кроме того, трансформатор работает на частоте питающей сети, например 50 Гц. Это обуславливает его значительные массогабаритные показатели.
Известен преобразователь трехфазного напряжения, содержащий однофазный трансформатор с одной первичной обмоткой, двумя полностью управляемыми вентилями, шестью диодами и систему управления (RU 2249906 Н02М 5/27, опубл. 20.06.05).
Недостатком данного преобразователя является невозможность регулирования напряжения.
Технический результат заключается в расширении функциональной возможности устройства за счет регулирования в широких пределах переменного, а следовательно и выпрямленного напряжения преобразователя.
Технический результат достигается тем, что преобразователь трехфазного переменного напряжения, содержит трансформатор с первичной и вторичной обмотками, расположенными на однофазном магнитопроводе, первичная обмотка которого подключена к четырехпроводной трехфазной сети через вентильный мост и управляемые вентильные элементы, а вторичная обмотка соединена с нагрузкой. Первичная обмотка трансформатора одним зажимом соединена непосредственно с выходом вентильного моста, а другим - с нулевым проводом. Вентильный мост выполнен на полностью управляемых элементах, выход которого закорочен.
На фиг.1 приведена схема устройства, на фиг.2 - векторная диаграмма, в соответствии с которой осуществляется включение вентильных элементов, на фиг.3 а-г - диаграммы управляющих импульсов и напряжений на вторичной обмотке.
Устройство (фиг.1) содержит трансформатор, на неразветвленном магнитопроводе которого размещена первичная обмотка 1 и вторичная обмотка 2. Первичная обмотка 1 одним зажимом соединена с нулевым проводом сети, а вторым зажимом с выходом вентильного моста, выполненного на полностью управляемых вентильных элементах, например IGBT-транзисторах 3-8. Вторичная обмотка 2 подключена к диодному мосту 9, на выходе которого включена нагрузка 10.
A
Z
B
X
C
Y
A
Z
A
Z
Работа схемы фиг.1 происходит в соответствии с векторной диаграммой фиг.2. Как видно из векторной диаграммы, протекание тока через вентильные элементы осуществляется в соответствии с порядком следования фазных напряжений сети U - U - U - U - U - U. Так, под действием фазного напряжения U ток протекает от зажима фазы А сети через вентильный элемент 3, первичную обмотку 1 трансформатора к зажиму 0 сети. Через 60 эл.град. вступает в действие другое фазное напряжение U, при этом полностью управляемый вентильный элемент 3 выключается, а включается вентильный элемент 8, и ток проходит от нулевого провода через первичную обмотку 1, вентильный элемент 8 к зажиму фазы С. Следует отметить, что если при работе от фазного напряжения U ток направлен в один зажим первичной обмотки 1, например "начало", то при работе от фазного напряжения U - в другой зажим, т.е. "конец". Таким образом происходит перемагничивание магнитопровода трансформатора. За период частоты напряжения сети происходит троекратное изменение направления перемагничивания и направления магнитного потока, в связи с чем, на вторичной обмотке 2 индуцируется переменное напряжение тройной частоты. Это напряжение может либо выпрямляется с помощью мостовой схемы 9, и тогда на нагрузке 10 получается напряжение с 6-кратной частотой пульсаций по отношению к напряжению питающей сети, либо использоваться для питания потребителей переменного тока.
Регулирование напряжения в схеме достигается изменением времени проводимости полностью управляемых вентилей от 0 до 60 эл.град. На фиг.3 изображены диаграммы импульсов системы управления (а и в) и напряжение вторичной обмотки трансформатора (б и г). На фиг.3а показаны импульсы системы управления с максимальной шириной (60 эл.град), при подаче которых на полностью управляемые вентильные элементы, в соответствии с векторной диаграммой фиг.2, на вторичной обмотке формируется напряжение показанное на фиг.3б. В данном случае напряжение вторичной обмотки имеет максимальное действующее значение. При уменьшении ширины импульсов управления (фиг.3в) вторичное напряжение принимает вид фиг.3г, из которой видно что действующее значение напряжение меньше чем на фиг.3б.
Таким образом, изменяя ширину импульсов управления, можно регулировать напряжение на нагрузке в широких пределах.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет регулировать напряжение от нуля до максимального значения.