Многофазный преобразователь на базе фазопреобразующего трансформатора
Использование: полезная модель относится к силовой преобразовательной технике, к устройствам преобразования переменного тока в постоянный, а именно устройств преобразования многофазного переменного тока. Технический результат: улучшение гармонического состава потребляемого тока, увеличение частоты пульсации на стороне постоянного тока при уменьшении массы и габаритов преобразователя. Сущность изобретения: преобразование выполняется на одном трансформаторе при любом кратном трем количестве фаз вторичного напряжения.
Заявленная полезная модель относится к силовой преобразовательной технике, к устройствам преобразования переменного тока в постоянный, а именно устройств преобразования многофазного переменного тока.
Из существующего уровня техники известен трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное (патент RU 
112545, МПК H02M 7/12, опубл. 10.01.2012),содержащий преобразовательный трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а вторая - в треугольник, два вентильных выпрямителя, соединенных последовательно и предназначенных для подключения нагрузки, каждый из которых выполнен в виде трехфазного вентильного моста.
Недостатками данного технического решения являются то, что для двенадцатифазного выпрямления с фазным регулированием требуется два трансформатора, двенадцать диодов и двенадцать тиристоров.
Также существует полезная модель фазопреобразующее устройство (патент RU 2255411, МПК H02M 5/14, опубл.20.07.2009), содержащее два основных фазопреобразующих трансформатора, выполненных по схеме Скотта и работающего в противофазе, к нейтрале, которых подсоединяется с помощью выключателей дополнительный фазопреобразующий трансформатор.
Недостатками данной модели являются громоздкое фазопреобразующее устройство, соединяющее два трансформатора с помощью которых осуществляется преобразование числа фаз и для регулирования напряжения необходимо еще два фазопреобразующих трансформатора, каждый из которых наряду с активными частями (магнитопровода, обмоток), содержит и конструктивные части (кожух, бак, и т.д.), что приводит к увеличению массы и габаритов фазопреобразующего устройства.
Наиболее близким к заявленной модели является изобретение многофазный мостовой преобразователь переменного тока в постоянный (патент RU 2387070, МПК H02M 7/10, опубл. 20.04.2010), содержащий м преобразовательных структур, каждая из которых включает шестифазный вентильный мост и трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены по схеме, образующий источник несимметричной шестифазной системы напряжений, два значения которых чередуются по величине от фазы к фазе через угол 60 эл.град, а фазные выводы источника подключены к входам переменного тока шестифазного вентильного моста, причем вторичные фазные обмотки трансформаторов соединены по одинаковым схемам, и для всех структур установлено отношение между величинами чередующихся в несимметричных шестифазных системах напряжений смежных фаз, определяемое относительно базовых топологических размеров фазных обмоток (лучей) эквивалентных несимметричных шестифазных звезд.
Недостатком данного аналога является то, что увеличение числа фаз преобразования переменного тока в постоянный достигается за счет увеличения количества трансформаторов, что приводит к ухудшению масса-габаритных и энергетических параметров.
Задачей, на решение которой, направлена заявляемая полезная модель, является улучшение гармонического состава потребляемого тока, увеличение частоты пульсации на стороне постоянного тока при уменьшении массы и габаритов преобразователя.
Поставленная задача решается многофазным преобразователем, содержащим трехфазный трансформатор, имеющий первичную обмотку, соединенную в звезду либо в треугольник, три вторичные обмотки, разделенных на части и расположенных на разных стержнях трехфазного трансформатора и соединенных между собой с помощью трех вентильных мостов, обеспечивающих сдвиг напряжений на 40 эл.град. в отличие от прототипа обмотки расположены на одном трансформаторе.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является наличие одного трансформатора при любом кратном трем количестве фаз вторичного напряжения, так как число частей вторичной обмотки зависит от числа выходных и входных фаз. Число вентилей по сравнению с прототипом не увеличивается и, следовательно, амплитуда и пульсации выходного напряжения определяются числом фаз вторичной обмотки одного трансформатора. Таким образом, как активных, так и конструктивных частей трансформатора при заданном коэффициенте пульсации имеют наименьшие значения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена девятифазная схема преобразования.
Многофазный преобразователь переменного тока в постоянный ток содержит трехфазный трансформатор, имеющий первичную обмотку 1, соединенную в звезду либо в треугольник, и три вторичные обмотки 2, 3, 4, а также последовательно подключенные три вентильных моста 5, 6, 7, обеспечивающие сдвиг переменного напряжения каждого из мостов на 40 эл.град.
Принцип работы полезной модели следующий: при включении первичной обмотки в сеть переменного тока в фазах вторичных обмоток индуктируется э.д.с uA uB uC , сдвинутые по фазе на 2
m (в девятифазной схеме на 2/9). В течение части периода 2m э.д.с. в фазе А имеет наиболее положительное значение, и один из вентилей моста 5 остается открытым. Начиная с определенного момента времени t, наиболее положительное значение приобретает э.д.с. фазы un вследствие чего открывается один из вентилей моста 6 и вступает в работу фаза В. Начиная со следующего момента t
вступает в работу фаза С и т.д.
Напряжение на выходе выпрямителя ^ в любой момент равно мгновенному значению э.д.с. фазы вторичной обмотки, в которой вентиль открыт, и, следовательно, выпрямленное напряжение ud имеет вид кривой, огибающей напряжения всех фаз. Таким образом, в идеальном преобразователе, каждая фаза вторичной обмотки трансформатора работает один раз за период в течение части периода 2m.
4
Многофазный преобразователь, содержащий трехфазный трансформатор, имеющий первичную обмотку, соединенную в звезду либо в треугольник, три вторичные обмотки, разделенные на части и расположенные на разных стержнях трехфазного трансформатора и соединенные между собой с помощью трех вентильных мостов, обеспечивающих сдвиг напряжений на 40 эл. град, отличающийся тем, что обмотки расположены на одном трансформаторе.
