Преобразователь переменного напряжения в постоянное

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 11 474085

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.12.70 (21) 1604710/24-7 с присоединением заявки Ме (51) М. Кл. H 02m 7 06

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 14.06.75. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 14.10.75 (53) УДК 621,314.58 (088.8) (72) Автор изобретения

Н. П. Правдин (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯ)КЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

2и

) и+1

ГосУдаРственный комитет (23) Приори

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания группы нагрузок постоянного тока.

Известен двухфазный мостовой выпрямитель, выполненный по схеме Гретца, который требует четыре вентиля на одну нагрузку при одном источнике питания, В отличие от двухфазного нулевого выпрямителя со средним выводом вентильной обмотки, требующего два гентиля на одну нагрузку, мостовая схема имеет более выгодный энергетический баланс мощностей — меньшее отношение мощности источника питания к мощности нагрузки и малые потери в источнике питания.

Предлагаемый преобразователь переменного напряжения в постоянное отличается от известного тем, что мостовая схема выпрямления дополнена по числу нагрузок подключенными к зажимам переменного тока моста параллельно соединенными цепочками, каждая из которых состоит из двух встречно включенных вентилей так, что цепочки, в которых вентили соединены катодами, чередуются с цепочками, в которых вентили соединены анодами, причем каждая нагрузка подключается между общими точками вентилей цепочек.

Иа чертеже дана схема описываемого преобразователя.

Группа последовательно включенных единичных нагрузок 1 — 6, каждая из которых соединена со смежными ей в цепочке нагрузками встречно, одноименными полюсами, питается через вентили 7 — 20 от вентпльной обмотки группового источника питания 21. Два

5 вывода обмотки источника через пары вентилей, связанных катодами, соединены с каждым положительным полюсом цепочки нагрузок, а через пары вентилей, связанных анодами, — с каждым отрицательным ее полюсом.

10 Если в описываемой схеме каждая пара положительных (отрицательных) выводов пары смежных нагрузок соединена, соответственно, с катодами (анодами) пары вентилей, то в двухфазной мостовой схеме требуется два

15 вентиля для подключения к источнику каждого вывода нагрузки. Б данном случае по два вентиля на вывод требуется только для двух крайних выводов цепочки.

При и единичных нагрузках необходимо

20 2п + 2 вентилей, в то время как в двухфазной мостовой схеме — 4n вентилей. Относительная экономия количества вентилей в описываемой схеме IIO сравнению с мостовой, OIIределяемая отношением

25 при увеличении п к пределу приближается к

30 двойной. Так, при десяти питающихся от од47408= ного источника нагрузках имеет место почти двойная экономия Bol:òèëåè: Л1 =- 1,82.

Соединеппыс между собой последовательно единичные нагрузки прн работе преобразователя вклю гаются вент1.лями параллельно друг друту на выводы источ1.пка питания. Отключение любым коммутяцио Нь1м аппаратом (на чертеже не показан) цепи любой единичной нагрузки, соединя1ощей ее с общей точкой связи вентилей смежной нагрузки, не влечет за собон нарушений режима работы других нагрузок. 1 акое выполнение схемы выпрямлепия позволяет повысить надежность в работе преобразователя зя счет cíèженпя числа вентилей на единичную нагрузку и невозможности распространения аварийного режима на остальные элементы схемы прп аварии Ila одном из них, как это имеет место в групповой мостовой схеме.

Если в групповой схеме нарушение коммутационных свойств или шунтирование одного пз вентилей связано с вкл1о;еппем па короткое замыкание всей вентилей второго плеча схемы и при неизбежном разбросе характеристик срабатывания быстродействующих предохранителей, регулярных нарушениях селективности их действия по отношению к групповому аппарат «зя1 Iитьl может быть cI35, lllo ключеннем всей групповой нагрузки, то в описываемой схеме эти нарушения работы связаны только с аварийным током в одном вентиле, спаренном с поврежденным. Сочетание быстродейству ющей зашиты отдельных вентилей с групповой защитой источника питания нормального быстродействия легко обеспечивает необходимую селективпость. Шунтирование отдельных нагрузок не связано с коротким замыканием всех вентилей.

Кроме того, предложенная схема обеспечивает возможность автономного регулирования тока объединенных в ней единичных нагрузок.

При введении в схему попарно регулируемых нагрузок регулирование их возмоя но с применением симметричного управления парами вентилей, связанных одноименными электродами с одноименными полюсами пар нагрузок, а при введении в схему одиночно регулируемых нагрузок регулирование их возможно с применением несимметричного управления этими вентилями. Одинаковый угол регулирования каждого вентиля в паре при симметричном управлении обусловливает равенство токов спаренных нагрузок в обя полупер иода.

Ток от источника питания 21 к общему полюсу двух смежных нагрузок, например, 3 и 4 подводится в один полупериод через вентиль

12 и отводится черзе вентили 13 и 17, а в другой полупернод через вентиль 14 и отводится через вентили 11 и 15. В симметричном режиме углы регулирования вентилей данной пары дол5кны быть одинаковыми, а углы регулирования смежных пар вентилей — меньшими их или равными нулю. Автономное ре5

65 гулировяние тока спяренньlх нагрузок В цепочке (например, пары нагрузок 5 — 4) достигается разделением функции выпрямления и управления связанных с этими нагрузками пар вентилей. 11ары вентилей, связанные с крайними полюсами пары нагрузок (вентили

11, 15 и 15, li), общие со смежными нагрузками, 13(llloalzs»oT I ozraIIO фу нкции выпрямления; пара вентилей, связанная со средней

1очкой спаренной нагрузки (вентили 12 и 14), дополнительно выполняет функции управления. 1аким образом, описываемая схема с автономно регулируемыми парами нагрузок требует управляемых вентилей меньше половины пх оощего числа.

Предложенная схема облегчает также комплексное решение проблемы надежности электрог1ривода. 11звестно, что применение тиристоров в цепях возбуждения повышает экономичность регулирования возбуждения привода и elo быстродействие, но вместе с. тем ввиду повышеннои чувствительности тиристоров к перегрузкам по току и напряжению снижает надеж11ость по сравнению с реостатной системои регулирования возбуждения.

11овышение падежпосгп системы тирис1 орного возбуждения электроприводом может быть достигнуто расчленением оомотки возбуждения на две части и включением их на источник питания через отдельные группы тиристоров. Описываемая схема с соединением в цепочку расчлененных на две части обмоток возбуждения нескольких двигателей обеспечивает возможность продолжения работы двигателя и связанной с ним технологической линии при любой аварии в одной из его цепей возбуждения, требуя при этом меньше вентилеи, чем двухфазная мостовая или трехфазная схема питания, и улучшая энергетический баланс мощностей источника питания и нагрузки, Ilo условиям надежности ряд приводов технологических линий, например приводов рольгангов, прокатных клетей, выполняется двухдвигательным, Спаренные нагрузки в цепочке могут также разделять отдельные совместно регулируемые группы нагрузок.

Две нагрузки, включаемые в рассматриваемую схему, имеют возможность независимо друг от друга регулирования тока изменением угла отпирания вентилей, но в отличие от мостовой схемы требуют не восемь, а шесть вентилей. Крайние нагрузки схемы, объединяющей любое число их (например, нагрузки 1 и

b) также имеют возможность автономного от других нагрузок регулирования их тока в любом диапазоне, если вентили, общие со смежной нагрузкой, — неуправляемые.

Б одной схеме смежные нагрузки могут иметь разные номинальные токи, При высокоиндуктивных нагрузках, обеспечивающих хорошее сглаживание тока (обмотки возбуждения), нагрузках, использующих тепловой эффект действия тока (печи со474085 противления), и малоиндуктивных нагрузках (якорь двигателя), питаемых током повышенной частоты, несимметричное управление парами вентилей, подключенных к общему выводу смежных нагрузок цепочки, позволяет осуществлять автономное управление током каждой единичной нагрузки в цепочке. Каждый вентиль изменением угла регулирования обусловливливает в течение полупериода величину тока двух смежных нагрузок, но вместе с тем общий ток каждой нагрузки в течение двух полупериодов может определяться углом регулирования любого из связанных с ней четырех вентилей. Напряжение от источника питания 21 к общему полюсу двух смежных нагрузок цепочки, например нагрузок 3 и 4, в один из полупериодов подводится через один вентиль 12 и к двум противоположным полюсам этой пары нагрузок — через два вентиля

l3 и 17. Одинаковое изменение равных токов нагрузок 3 и 4 может быть достигнуто либо изменением угла регулирования вентиля 12, либо аналогичным изменением угла вентилей

13 и 17. Для того, чтобы сделать различными токи нагрузок 3 и 4, например уменьшить ток нагрузки 4, можно увеличить угол регулирования вентиля 17. Связанное с этим нежелательное уменьшение тока нагрузки 5 компенсируется уменьшением угла регулирования вентиля 18 во второй полупериод. Уменьшение тока нагрузки 3 вместе с уменьшением тока нагрузки 4 во второй полупериод при увеличении угла регулирования вентиля 14 компенсируется увеличением угла регулирования вентиля 13 в первый полупериод.

Таким образом достигается снижение тока в нагрузке 4 при сохранении неизменными токов нагрузок 3 и 5. Аналогично, одновременно с изменением тока нагрузки 4 могут автономно изменяться токи любых других единичных нагрузок. Приведенные для несимметричного управления вентилями зависимости при небходимости могут быть реализованы в виде схемы фазового управления.

Следовательно, описываемая схема может быть использована для групп неуправляемых нагрузок, групп совместно управляемых нагрузок, групп автономно управляемых пар нагрузок, а также для групп автономно регулируемых единичных нагрузок.

Автономному регулированию и снижению тока отдельных нагрузок вплоть до нуля наличие гальванической связи цепочки нагрузок не препятствует. При запирании тока единичной нагрузки (например, нагрузки 4) вентилями, связанными с одним или другим ее выьодом (вентилем 17 или 14), обходной контур

10 протекания тока в этой нагрузке через другие вентили (через вентили 12, 20 или 10 и 15) отсутствует, поскольку между этими вентилями в цепочке нагрузок имеются ее выводы, которые благодаря другим работающим вен15 тилям (вентилю 16 или 11, питающему совместно с вентилем 20 или 10 нагрузки 5 и 2) становятся эквипотенциальными выводу, связанному с вентилями 12 и 14.

Для питания неуправляемых нагрузок опи20 сываемый преобразователь может быть эффективно использован взамен мостового во всех случаях, когда число питающихся от данного источника нагрузок с равными или различными номиналами по току не менее

25 двух.

Предлагаемый преобразователь с неуправляемыми или управляемыми вентилями в отличие от групповой мостовой схемы, питаюцей нагрузки большой суммарной мощности, 30 нс требует токовыравнивающих дросселей.

Предмет изобретения

Преобразователь переменного напряжения

35 в постоянное для групповых нагрузок, питаемый от общего источника переменного напряжения, содержащий мостовую схему выпрямления и вентили, отличающийся тем, что мостовая схема выпрямления дополнена

40 по числу нагрузок подключенными к зажимам переменного тока моста параллельно соединенными цепочками, каждая из которых состоит из двух встречно включенных вентилей так, что цепочки, в которых вентили соедине45 пы катодами, чередуются с цепочками, в которых вентили соединены анодами, причем каждая нагрузка подключается между общими точками вентилей цепочек.

16

Составитель В. Самвелов

Редактор А. Пейсоченко Техред 3. Тараненко Корректор Т. Добровольская

Заказ 2493/5 Изд. № 1586 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2