Источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации

Источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации предназначен для преобразования переменного напряжения в постоянное для питания тяговых нагрузок электрического транспорта и для электротехнологических установок.

Содержит два трансформаторных источника симметричных трехфазных переменных ЭДС, формируемых на вторичных обмотках 1, 2, 3 и 4, 5, 6 и двадцать четыре вентиля 7...30, из которых сформирован трехступенчатый выпрямитель, состоящий из трех четырехячейковых вентильных мостов, соединенных параллельно однополярными выходами 31, 32, 33, образующими анодный выходной вывод устройства и однополярными выходами 34, 35, 36, образующими катодный выходной вывод устройства, к которым подключена нагрузка 37, при этом вторичные обмотки 1 и 3 являются источником ЭДС, к которой ортогональна ЭДС обмоток 5 и 6, а выводы источников указанной пары ортогональных ЭДС подключены к входам вентильного моста, имеющего выходные выводы 31 и 34; вторичные обмотки 1 и 2 являются источником ЭДС, к которой ортогональна ЭДС обмоток 4 и 6, а выводы источников указанной пары ортогональных ЭДС подключены к входам вентильного моста, имеющего выходные выводы 32 и 35; вторичные обмотки 2 и 3 являются источником ЭДС, к которой ортогональна ЭДС обмоток 4 и 5, а выводы источников указанной пары ортогональных ЭДС подключены к входам вентильного моста, имеющего выходные выводы 33 и 36.

Источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации обеспечивает трехканальное четырехпульсное выпрямление.

Полезная модель относится к электротехнике и силовой преобразовательной технике и предназначается для преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение для питания тяговых нагрузок электрического транспорта и для электротехнологических установок на постоянном токе.

Известен источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации, содержащий двадцать четыре вентиля и трехфазный трансформатор с вентильными обмотками, образующими шестиугольную замкнутую звезду с двенадцатью отводами от граней звезды. [1].

Недостатком этого источника является большое число частей вентильных (вторичных) обмоток и, соответственно, большая величина установленной мощности трансформатора.

Наиболее близким к полезной модели, принятым за прототип, является источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации параллельного типа («собственно 12-фазная двухтактная параллельная вентильная схема»), содержащий два симметричных трехфазных источника переменных напряжений и двенадцать вентилей, из которых сформированы два трехфазных моста, причем каждый источник соединен со своим трехфазным мостом, а мосты соединены параллельно [2].

В этом источнике с 12-кратной частотой пульсации не реализовано трехканальное четырехпульсное выпрямление.

Задача полезной модели - создание источника постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации, обеспечивающего трехканальное четырехпульсное выпрямление.

Указанная задача достигается тем, что источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации содержит два симметричных трехфазных источника переменных ЭДС, линейные напряжения которых сдвинуты по фазе на одну двенадцатую часть периода друг относительно друга и двадцать четыре вентиля, при этом из трехфазных источников ЭДС сформированы три пары источников линейных ортогональных ЭДС, а из всех вентилей источника сформированы три четырехячейковых вентильных моста, причем каждый мост соединен по переменным входам с парой источников линейных ортогональных ЭДС, а пары линейных ортогональных ЭДС источников, соединенных со смежными мостами, сдвинуты между собой на треть периода, при этом однополярные выходы мостов соединены вместе и образуют выходные выводы устройства, к которым подключена нагрузка.

На Фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого источника при исполнении ее с двумя трансформаторами;

на Фиг.2 - векторные диаграммы источников ортогональных ЭДС; на Фиг.3 - фрагмент волновых диаграмм напряжений на вторичных обмотках трансформаторов, линейных напряжений и кривой выпрямленного напряжения одной ступени выпрямителя; на Фиг.4 - волновые диаграммы выпрямленного напряжения трех ступеней выпрямителя и кривая выходного выпрямленного напряжения; на Фиг.5 - принципиальная электрическая схема предлагаемого источника, выполненного с одним трансформатором.

Источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации (Фиг.1) содержит два трансформаторных источника симметричных трехфазных переменных ЭДС, формируемых на вторичных обмотках 1, 2, 3 и 4, 5, 6 и двадцать четыре вентиля 7...30, из которых сформирован трехступенчатый выпрямитель, состоящий из трех четырехячейковых вентильных мостов, соединенных параллельно однополярными выходами

31, 32, 33, образующими анодный выходной вывод устройства и однополярными выходами 34, 35, 36, образующими катодный выходной вывод устройства, к которым подключена нагрузка 37, при этом вторичные обмотки 1 и 3 являются источником ЭДС, к которой ортогональна ЭДС обмоток 5 и 6, а выводы источников указанной пары ортогональных ЭДС подключены к входам вентильного моста, имеющего выходные выводы 31 и 34; вторичные обмотки 1 и 2 являются источником ЭДС, к которой ортогональна ЭДС обмоток 4 и 6, а выводы источников указанной пары ортогональных ЭДС подключены к входам вентильного моста, имеющего выходные выводы 32 и 35; вторичные обмотки 2 и 3 являются источником ЭДС, к которой ортогональна ЭДС обмоток 4 и 5, а выводы источников указанной пары ортогональных ЭДС подключены к входам вентильного моста, имеющего выходные выводы 33 и 36.

Принцип работы устройства (Фиг.1) иллюстрируется векторными (Фиг.2) и волновыми (Фиг.3 и Фиг.4) диаграммами. Векторные диаграммы показывают, как из напряжений на вторичных обмотках трехфазного трансформатора формируются три источника линейных ортогональных ЭДС, сдвинутых между собой на 120 эл. градусов. Относительные числа витков вторичных обмоток, обеспечивающие формирование ортогональных ЭДС, при построении обмоток, указанном на Фиг.1, приняты равными - «1,0». При построении вторичных обмоток, показанном на Фиг.5, за «1,0» приняты относительные числа витков обмоток, соединенных треугольником, а за «0,577» - относительные числа витков обмоток, соединенных звездой. На выходе каждой из трех ступеней преобразования выпрямителя формируются кривые выпрямленного напряжения с 4-кратной частотой пульсации (Фиг.3). Выходное напряжение трех параллельно соединенных ступеней преобразования приведено на Фиг.4. Видно, что на выходных выводах источника формируется выпрямленное напряжение с 12-кратной частотой пульсации. Анализ алгоритма работы обмоток и вентилей показывает, что ток

нагрузки протекает через вторичные обмотки в течении 120 эл. град., а через вентили в течении 60 эл. градусов.

Коэффициент установленной мощности устройства такой же, как и у прототипа. При исполнении устройства на одном трансформаторе (Фиг.5), и при питании нагрузки от трех параллельных ступеней выпрямителя, объединенных уравнительным трехфазным реактором, коэффициент установленной мощности трансформаторной части устройства равен 1,029.

Получены новые возможности по применению источника, так как он состоит из трех выпрямителей с 4-кратной частотой пульсации выпрямленного напряжения (вместо двух 6-пульсных выпрямителей в устройстве прототипа), которые можно нагружать отдельными потребителями. Уменьшена токовая нагрузка на вентили и обмотки, что снижает интенсивность отказов этих элементов и повышает надежность устройства в целом.

Таким образом, предлагаемый источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации обеспечивает трехканальное 4-пульсное выпрямление.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. а.с.ссср №1265949. Многофазный преобразователь электрической энергии / А.М.Репин - Заяв.№3763196/24-07; Заявл. 25.06.84; Опубл. 23.10.86; Бюл. №39.

2. Размадзе Ш.М. Преобразовательные схемы и системы.- М.: Высшая школа, 1967.-528 с.

Источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации, содержащий два симметричных трехфазных источника переменных ЭДС, линейные напряжения которых сдвинуты по фазе на одну двенадцатую часть периода относительно друг друга и двенадцать вентилей, отличающийся тем, что из трехфазных источников ЭДС сформированы три пары источников линейных ортогональных ЭДС и в устройство введены двенадцать дополнительных вентилей, при этом из всех вентилей источника сформированы три четырехячейковых вентильных моста, причем каждый мост соединен по переменным входам с парой источников линейных ортогональных ЭДС, а пары линейных ортогональных ЭДС источников, соединенных со смежными мостами, сдвинуты между собой на треть периода, при этом однополярные выходы мостов соединены вместе и образуют выходные выводы устройства, к которым подключена нагрузка.