RU208998U1 - SEMICONDUCTOR RECTIFIER - Google Patents
SEMICONDUCTOR RECTIFIER Download PDFInfo
- Publication number
- RU208998U1 RU208998U1 RU2021127747U RU2021127747U RU208998U1 RU 208998 U1 RU208998 U1 RU 208998U1 RU 2021127747 U RU2021127747 U RU 2021127747U RU 2021127747 U RU2021127747 U RU 2021127747U RU 208998 U1 RU208998 U1 RU 208998U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- rectifier
- winding
- star
- circuit
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 97
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 abstract description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/06—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
- H02M7/08—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in parallel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области силовой электротехники и может использоваться для питания как силовых сетей постоянного тока, так и промышленных потребителей и технологических процессов.Из уровня техники известны различные виды полупроводниковых выпрямителей, предназначенных для питания нагрузки постоянным током с достаточным качеством. Одним из показателей качества питания является число пульсаций на выходе полупроводникового выпрямителя, влияет на уровень переменной составляющей выходного напряжения. Чем более число пульсаций схемы выпрямления, тем лучше качество напряжения.Базовая схема трехфазного выпрямительного моста не обеспечивает достаточное для промышленных потребителей качество напряжения, либо потребует габаритных фильтров для сглаживания. По этой причине наиболее применимой является двенадцатипульсная схема выпрямления, основанная на получении фазового сдвига в 30 градусов на второй трехфазной обмотке по схеме “треугольник” относительно схемы “звезда”, что обеспечивает шестифазный режим работы выпрямителя. Однако применение обмотки по схеме “треугольник” требует в 1,7 раза большее число витков для сохранения того же уровня напряжения, что и по схеме “звезда”. Это ухудшает габариты и массу силового трансформатора выпрямителя. В других решениях может быть использовано алгоритмическое формирование фазового сдвига, по типу “боковых пульсаций” - однако, это связано потребность в управляемых ключах (тиристорах), и невозможностью естественной коммутации диодами.В предлагаемом решении представлена простая схема выпрямителя на диодах, реализующая двенадцатипульсный режим выпрямления при одной обмотке по схеме “звезда”, оснащенной добавочными обмотками, дающими фазовый сдвиг 30 градусов. Диоды подключаются к такой составной обмотке в двух уровнях - к отводам основных катушек обмотки по схеме “звезда”, и к наружным отводам добавочных обмоток, обеспечивающих фазовый сдвиг при сохранении уровня напряжения неизменным.The utility model relates to the field of power electrical engineering and can be used to power both DC power networks and industrial consumers and technological processes. Various types of semiconductor rectifiers are known from the prior art, designed to supply a DC load with sufficient quality. One of the indicators of power quality is the number of ripples at the output of a semiconductor rectifier, which affects the level of the variable component of the output voltage. The greater the number of ripples in the rectifier circuit, the better the voltage quality. The basic three-phase rectifier bridge circuit does not provide sufficient voltage quality for industrial consumers, or it will require overall filters for smoothing. For this reason, the twelve-pulse rectification scheme is most applicable, based on obtaining a phase shift of 30 degrees on the second three-phase winding according to the “delta” circuit relative to the “star” circuit, which provides a six-phase rectifier operation. However, delta winding requires 1.7 times more turns to maintain the same voltage level as wye. This worsens the dimensions and weight of the rectifier power transformer. In other solutions, the algorithmic formation of a phase shift can be used, according to the type of “lateral ripples” - however, this is due to the need for controlled switches (thyristors), and the impossibility of natural switching by diodes. The proposed solution presents a simple diode rectifier circuit that implements a twelve-pulse rectification mode with one winding according to the “star” scheme, equipped with additional windings giving a phase shift of 30 degrees. Diodes are connected to such a composite winding in two levels - to the taps of the main winding coils according to the “star” scheme, and to the outer taps of the additional windings, which provide a phase shift while maintaining the voltage level unchanged.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель. Полезная модель относится к области силовой электротехники и может использоваться для питания силовых сетей постоянного тока, промышленных потребителей и технологических процессов.The field of technology to which the utility model belongs. The utility model relates to the field of power electrical engineering and can be used to power DC power networks, industrial consumers and technological processes.
Уровень техники. Из уровня техники известен трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное [патент РФ на изобретение №2331960], включающий в себя трехфазный преобразовательный трансформатор с первичной обмоткой, соединенной в «звезду», и двумя трехфазными вторичными обмотками. Одна из обмоток соединена по схеме звезды, другая по схеме треугольника. Также имеется вольтодобавочный трансформатор с одной трехфазной первичной и двумя трехфазными вторичными обмотками, соединенными в каждой фазе с вторичными обмотками преобразовательного трансформатора, и два идентичных и соединенных последовательно трехфазных выпрямительных моста. К фазам вторичной обмотки преобразовательного трансформатора, соединенной в «звезду», подключена вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора, последовательно с которой включен управляемый реактор, образующий совместно с вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора цепь, параллельно которой включен неуправляемый реактор, концы обмоток которого образуют с концами цепей, содержащих последовательно соединенную вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора и обмотку управляемого реактора общие точки, соединенные с первым выпрямительным мостом. Вторая вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора соединена по схеме зигзаг и подключена ко второй вторичной обмотке преобразовательного трансформатора, соединенной в «треугольник». Концы каждой фазы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, соединенной по схеме зигзаг, соединяются с управляемыми реакторами. Неуправляемые реакторы соединяются параллельно цепи, состоящей из вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, соединенной по схеме зигзаг, и последовательно с ней соединенной обмоткой управляемого реактора, при этом концы обмоток управляемого и неуправляемого реакторов образуют в каждой фазе общую точку, соединенную со вторым вентильным мостом.The level of technology. A three-phase adjustable AC-to-DC converter is known from the prior art [RF patent for invention No. 2331960], which includes a three-phase converter transformer with a star-connected primary winding and two three-phase secondary windings. One of the windings is connected according to the star circuit, the other according to the triangle circuit. There is also a booster transformer with one three-phase primary and two three-phase secondary windings connected in each phase to the secondary windings of the converter transformer, and two identical three-phase rectifier bridges connected in series. The secondary winding of the booster transformer is connected to the phases of the secondary winding of the converter transformer, connected in a "star", the secondary winding of the booster transformer is connected in series with which a controlled reactor is connected, which together with the secondary winding of the booster transformer forms a circuit, in parallel with which an uncontrolled reactor is connected, the ends of the windings of which form with the ends of circuits containing a series-connected secondary winding of a booster transformer and a winding of a controlled reactor common points connected to the first rectifier bridge. The second secondary winding of the booster transformer is connected according to the zigzag scheme and connected to the second secondary winding of the converter transformer connected in a "triangle". The ends of each phase of the secondary winding of the booster transformer, connected according to the zigzag scheme, are connected to controlled reactors. Uncontrolled reactors are connected in parallel with a circuit consisting of a secondary winding of a booster transformer connected according to a zigzag scheme, and a winding of a controlled reactor connected in series with it, while the ends of the windings of the controlled and uncontrolled reactors form a common point in each phase, connected to the second valve bridge.
К недостаткам такого решения можно отнести наличие дополнительного вольтодобавочного трансформатора и сглаживающих реакторов, что увеличивает массу и габариты установки; кроме этого, регулирование выходного напряжения за счет соответствующего управляемого реактора ведет к снижению КПД преобразователя. The disadvantages of this solution include the presence of an additional booster transformer and smoothing reactors, which increases the weight and dimensions of the installation; in addition, the regulation of the output voltage due to the corresponding controlled reactor leads to a decrease in the efficiency of the converter.
Также известен статический выпрямитель [патент РФ на полезную модель №144830], предназначенный для питания силовых промышленных электроустановок и линий электропередач постоянного тока, и содержащий два последовательно включенных трехфазных выпрямительных моста, один из которых выполняется на неуправляемых вентилях, другой выполнен на управляемых вентилях, оба выпрямительных моста подключаются к отдельным трехфазным вторичным обмоткам трансформатора. Вторичные трехфазные обмотки имеют коэффициенты трансформации, соотносящиеся между собой как 1:2,8 и имеют одинаковую схему включения звездой. Управляемый выпрямительный мост формирует 6 пульсаций выпрямленного напряжения, состоящих из фрагментов фронтов полуволн, коммутируемых в моменты равенства фронтов модулей полуволн напряжения разных фаз, при этом нарастающий и спадающий фронты чередуются. В результате пульсации неуправляемого и управляемого выпрямительных мостов оказываются сдвинуты на угол π/6, а на выходе выпрямителя образуется суммарное напряжение, имеющее 12 симметричных пульсаций за период питающей сети. Also known is a static rectifier [RF patent for utility model No. 144830], designed to power power industrial electrical installations and DC power lines, and containing two series-connected three-phase rectifier bridges, one of which is performed on uncontrolled valves, the other is made on controlled valves, both rectifier bridges are connected to separate three-phase secondary windings of the transformer. The secondary three-phase windings have transformation ratios that are related to each other as 1:2.8 and have the same star connection scheme. The controlled rectifier bridge generates 6 rectified voltage ripples, consisting of fragments of half-wave fronts, switched at the moments of equality of the fronts of the voltage half-wave modules of different phases, while the rising and falling fronts alternate. As a result, the ripples of the uncontrolled and controlled rectifier bridges are shifted by an angle of π/6, and a total voltage is formed at the rectifier output, which has 12 symmetrical ripples per period of the supply network.
К недостаткам такого решения можно отнести низкое для ряда областей качество выходного напряжения из-за наличия двенадцати пульсаций выпрямленного напряжения при питании от трехфазной силовой сети переменного тока.The disadvantages of this solution include the low quality of the output voltage for a number of areas due to the presence of twelve ripples of the rectified voltage when powered from a three-phase AC mains.
Также известен полупроводниковый выпрямитель [патент РФ на изобретение №2673250], содержащий два трехфазных стержневых трансформатора, первичные трехфазные обмотки которых подключены к питающей сети. Первичная трехфазная обмотка одного трансформатора имеет соединение звездой, трехфазная обмотка второго трансформатора имеет соединение в треугольник. Все вторичные обмотки подключены к выпрямительным мостам, и соединяются по схеме звездой. Каждый упомянутый трехфазный стержневой трансформатор имеет две вторичные обмотки, при соотношении числа витков между вторичными обмотками в каждом трансформаторе, приближенно равном произведению натурального числа e на квадратный корень из двух. Вторичные обмотки трансформаторов, имеющие равное число витков, объединяются в пару обмоток, оснащенную общей нейтралью. Трехфазные выпрямительные мосты, подключенные к упомянутым парам вторичных обмоток с равным числом витков, объединяются между собой параллельно и согласно в общую нейтраль. Выходы трехфазных выпрямительных мостов, объединенных в пары и подключенных к парам вторичных обмоток с равным числом витков, между двумя такими парами выпрямительных мостов соединяются друг с другом последовательно и согласно.Also known is a semiconductor rectifier [RF patent for invention No. 2673250], containing two three-phase rod transformers, the primary three-phase windings of which are connected to the mains. The primary three-phase winding of one transformer has a star connection, the three-phase winding of the second transformer has a delta connection. All secondary windings are connected to rectifier bridges, and are connected according to the star scheme. Each mentioned three-phase rod transformer has two secondary windings, with the ratio of the number of turns between the secondary windings in each transformer approximately equal to the product of the natural number e and the square root of two. The secondary windings of transformers, having an equal number of turns, are combined into a pair of windings equipped with a common neutral. Three-phase rectifier bridges connected to the mentioned pairs of secondary windings with an equal number of turns are combined with each other in parallel and according to a common neutral. The outputs of three-phase rectifier bridges, paired and connected to pairs of secondary windings with an equal number of turns, between two such pairs of rectifier bridges are connected to each other in series and according to.
К недостаткам такого решения можно отнести необходимость в управляемых полупроводниковых приборах (например, тиристорах или IGBT транзисторах), что усложняет конструкцию. Для формирования выходного напряжения используется четыре вторичных трехфазных обмотки - что ухудшает массу и габариты. The disadvantages of this solution include the need for controlled semiconductor devices (for example, thyristors or IGBT transistors), which complicates the design. To form the output voltage, four secondary three-phase windings are used - which worsens the weight and dimensions.
Данное техническое решение является наиболее близким по своей технической сущности прототипом.This technical solution is the closest prototype in its technical essence.
Раскрытие полезной модели. Из уровня техники известны различные виды полупроводниковых выпрямителей, предназначенных для питания нагрузки постоянным током с достаточным качеством. Одним из показателей качества питания является число пульсаций на выходе полупроводникового выпрямителя, влияет на уровень переменной составляющей выходного напряжения. Чем более число пульсаций схемы выпрямления, тем лучше качество напряжения.Disclosure of utility model. In the prior art, various types of semiconductor rectifiers are known that are designed to supply a load with direct current with sufficient quality. One of the indicators of power quality is the number of ripples at the output of a semiconductor rectifier, which affects the level of the variable component of the output voltage. The greater the number of ripples in the rectifier circuit, the better the quality of the voltage.
Базовая схема трехфазного выпрямительного моста не обеспечивает достаточное для промышленных потребителей качество напряжения, либо потребует габаритных фильтров для сглаживания. По этой причине наиболее применимой является двенадцатипульсная схема выпрямления, основанная на получении фазового сдвига в 30 градусов на второй трехфазной обмотке по схеме “треугольник” относительно схемы “звезда”, что обеспечивает шестифазный режим работы выпрямителя. Однако применение обмотки по схеме “треугольник” требует в 1,7 раза большее число витков для сохранения того же уровня напряжения, что и по схеме “звезда”. Это ухудшает габариты и массу силового трансформатора выпрямителя. В других решениях может быть использовано алгоритмическое формирование фазового сдвига, по типу “боковых пульсаций” - однако, это связано потребность в управляемых ключах (тиристорах), и невозможностью естественной коммутации диодами. В таком случае принудительно формируется фазовый сдвиг дополнительного выпрямительного моста, при их последовательном включении, сами обмотки питающего трансформатора работают раздельно и не имеют гальванической связи между собой. Применение таких схем позволяет отказаться от схемы “треугольник” и их подобных, уменьшив количество витков, и снизив тем самым габариты и себестоимость трансформаторов. Минусом всех таких вариантов является ограничение глубины регулирования уровня выходного напряжения выпрямителя без потери числа пульсаций, что объясняется как раз меньшим числом витков дополнительной трехфазной обмотки по схеме “звезда”, подключенной к выпрямительному мосту с тиристорами.The basic circuit of a three-phase rectifier bridge does not provide sufficient voltage quality for industrial consumers, or it will require overall filters for smoothing. For this reason, the twelve-pulse rectification scheme is most applicable, based on obtaining a phase shift of 30 degrees on the second three-phase winding according to the “delta” circuit relative to the “star” circuit, which provides a six-phase rectifier operation. However, delta winding requires 1.7 times more turns to maintain the same voltage level as wye. This worsens the dimensions and weight of the rectifier power transformer. In other solutions, the algorithmic formation of a phase shift can be used, according to the type of “lateral ripples” - however, this is due to the need for controlled switches (thyristors), and the impossibility of natural switching by diodes. In this case, a phase shift of the additional rectifier bridge is forcibly formed, when they are connected in series, the windings of the supply transformer themselves operate separately and do not have a galvanic connection between them. The use of such circuits makes it possible to abandon the “triangle” circuit and similar ones, reducing the number of turns, and thereby reducing the dimensions and cost of transformers. The downside of all such options is the limitation of the depth of regulation of the rectifier output voltage level without loss of the number of ripples, which is explained by just a smaller number of turns of an additional three-phase winding according to the “star” circuit connected to a rectifier bridge with thyristors.
В предлагаемом решении представлена простая схема выпрямителя на диодах, реализующая двенадцатипульсный режим выпрямления при одной обмотке по схеме “звезда”, оснащенной добавочными обмотками, дающими фазовый сдвиг 30 градусов. Диоды подключаются к такой составной обмотке в двух уровнях - к отводам основных катушек обмотки по схеме “звезда”, и к наружным отводам добавочных обмоток, обеспечивающих фазовый сдвиг при сохранении уровня напряжения неизменным.The proposed solution presents a simple diode rectifier circuit that implements a twelve-pulse rectification mode with one star winding equipped with additional windings giving a phase shift of 30 degrees. Diodes are connected to such a composite winding in two levels - to the taps of the main winding coils according to the “star” scheme, and to the outer taps of the additional windings, which provide a phase shift while maintaining the voltage level unchanged.
Принципиальная схема предлагаемого решения показана на фиг. 1, откуда видно, что в состав полупроводникового выпрямителя входит силовой трехфазный трансформатор, имеющий вторичную обмотку, включенную по схеме “звезда”. Данная обмотка формирует трехфазную систему напряжений, выпрямляемую шестью диодами, подключенными к ее отводам, их отводы объединены в анодную и катодную группу. Однако число пульсаций от основной вторичной обмотки будет составлять 6 за период питающей сети, что считается недостаточным для большинства промышленных нагрузок [1]. Для получения 12 пульсаций за период питающей сети, требуется фазовый сдвиг 30 электрических градусов, получаемый в предлагаемом решении при помощи дополнительных обмоток, также представленных на фиг. 1.The schematic diagram of the proposed solution is shown in Fig. 1, which shows that the composition of the semiconductor rectifier includes a three-phase power transformer having a secondary winding connected according to the “star” circuit. This winding forms a three-phase voltage system, rectified by six diodes connected to its taps, their taps are combined into an anode and a cathode group. However, the number of ripples from the main secondary winding will be 6 per period of the supply network, which is considered insufficient for most industrial loads [1]. To obtain 12 ripples per period of the supply network, a phase shift of 30 electrical degrees is required, which is obtained in the proposed solution using additional windings, also shown in Fig. one.
Входы дополнительных обмоток подключается к отводам фаз основной обмотки, выходы - к парам диодов, подключенных выходами к общим для всех диодов схемы анодной и катодной группы. Дополнительная обмотка является составной, и содержит витки последующей фазы, что позволяет получить фазовый сдвиг, а также меньшее число витков текущей фазы для уравнивания амплитуды ЭДС на выходе дополнительной обмотки, как это и показано на векторной диаграмме фиг. 2. Автор обращает внимание, что использование простейших пояснений “вход”, “выход” и т.п. соответствует регламенту, это же касается и векторной диаграммы, что уже применялось. Полученный в результате суммирования напряжений вектор на фиг. 2 имеет требуемый сдвиг 30 электрических градусов. При работе ток переходит с диода на диод в режиме естественной коммутации.The inputs of the additional windings are connected to the phase taps of the main winding, the outputs are connected to pairs of diodes connected by outputs to the circuits of the anode and cathode groups common to all diodes. The additional winding is composite, and contains turns of the next phase, which makes it possible to obtain a phase shift, as well as a smaller number of turns of the current phase to equalize the amplitude of the EMF at the output of the additional winding, as shown in the vector diagram of Fig. 2. The author draws attention to the fact that the use of the simplest explanations “input”, “output”, etc. complies with the regulations, the same applies to the vector diagram, which has already been applied. The vector obtained as a result of the summation of stresses in Fig. 2 has a required shift of 30 electrical degrees. During operation, the current passes from diode to diode in natural switching mode.
На фиг. 3 представлен график выходного напряжения из программной среды Матлаб-Симулинк, на периоде питающей сети, где видно получение 12 пульсаций выпрямленного напряжения. Отказ от вторичной обмотки по схеме “треугольник” дает экономию габаритов, в остальном работа такого решения не будет отличаться от обычного 12-пульсного выпрямителя.In FIG. Figure 3 shows the graph of the output voltage from the Matlab-Simulink software environment, on the period of the supply network, where you can see the receipt of 12 ripples of the rectified voltage. The rejection of the secondary winding according to the “triangle” scheme saves dimensions, otherwise the operation of such a solution will not differ from a conventional 12-pulse rectifier.
Предлагаемое техническое решение является новым и имеет следующие принципиальные отличия от прототипа:The proposed technical solution is new and has the following fundamental differences from the prototype:
- основная вторичная обмотка включена по схеме “звезда”;- the main secondary winding is connected according to the “star” scheme;
- к отводам основной вторичной обмотки подключены добавочные обмотки, каждая из которых включает в себя витки последующей за отводом основной вторичной обмотки фазы, а также витки его фазы; - additional windings are connected to the taps of the main secondary winding, each of which includes turns of the phase following the tap of the main secondary winding, as well as turns of its phase;
- пропорция витков равна 0,5774 и 0,1547 относительно витков данной катушки основной вторичной обмотки соответственно;- the proportion of turns is equal to 0.5774 and 0.1547 relative to the turns of a given coil of the main secondary winding, respectively;
- диоды подключаются к внешним отводам добавочных обмоток, и к отводам основной вторичной обмотки, свободные выводы диодов объединяются в анодную и катодную группы.- diodes are connected to the external taps of the additional windings, and to the taps of the main secondary winding, the free leads of the diodes are combined into the anode and cathode groups.
Таким образом, вся совокупность существенных признаков полезной модели ранее неизвестна и приводит к новому техническому результату - обеспечению двенадцатипульсного режима выпрямления.Thus, the entire set of essential features of the utility model is previously unknown and leads to a new technical result - providing a twelve-pulse rectification mode.
Предлагаемое решение завершает цикл работ автора (полезные модели №139772, 176888, 180741, 182989, 187850, 187622, изобретения №2673250, 2703984) и является последней поданной заявкой.The proposed solution completes the cycle of works of the author (utility models No. 139772, 176888, 180741, 182989, 187850, 187622, inventions No. 2673250, 2703984) and is the last filed application.
Краткое описание чертежей. На фигуре 1 изображена электрическая принципиальная схема предлагаемого решения. На фигуре 2 изображена векторная диаграмма для одной добавочной обмотки. На фигуре 3 изображен график выходного напряжения предлагаемого решения.Brief description of the drawings. The figure 1 shows the electrical circuit diagram of the proposed solution. The figure 2 shows a vector diagram for one additional winding. The figure 3 shows a graph of the output voltage of the proposed solution.
В предлагаемом решении представлена простая схема выпрямителя на диодах, реализующая двенадцатипульсный режим выпрямления при одной обмотке по схеме “звезда”, оснащенной добавочными обмотками, дающими фазовый сдвиг 30 градусов. Диоды подключаются к такой составной обмотке в двух уровнях - к отводам основных катушек обмотки по схеме “звезда”, и к наружным отводам добавочных обмоток, обеспечивающих фазовый сдвиг при сохранении уровня напряжения неизменным.The proposed solution presents a simple diode rectifier circuit that implements a twelve-pulse rectification mode with one star winding equipped with additional windings giving a phase shift of 30 degrees. Diodes are connected to such a composite winding in two levels - to the taps of the main winding coils according to the “star” scheme, and to the outer taps of the additional windings, which provide a phase shift while maintaining the voltage level unchanged.
Принципиальная схема предлагаемого решения показана на фиг. 1, откуда видно, что в состав полупроводникового выпрямителя входит силовой трехфазный трансформатор, имеющий вторичную обмотку (1), включенную по схеме “звезда”. Данная обмотка формирует трехфазную систему напряжений, выпрямляемую шестью диодами, подключенными к ее отводам, их отводы объединены в анодную и катодную группу. Однако число пульсаций от основной вторичной обмотки будет составлять 6 за период питающей сети, что считается недостаточным для большинства промышленных нагрузок [1]. Для получения 12 пульсаций за период питающей сети, требуется фазовый сдвиг 30 электрических градусов, получаемый в предлагаемом решении при помощи дополнительных обмоток (2), также представленных на фиг. 1.The schematic diagram of the proposed solution is shown in Fig. 1, which shows that the composition of the semiconductor rectifier includes a three-phase power transformer having a secondary winding (1) connected according to the “star” circuit. This winding forms a three-phase voltage system, rectified by six diodes connected to its taps, their taps are combined into an anode and a cathode group. However, the number of ripples from the main secondary winding will be 6 per period of the supply network, which is considered insufficient for most industrial loads [1]. To obtain 12 ripples per period of the supply network, a phase shift of 30 electrical degrees is required, which is obtained in the proposed solution using additional windings (2), also shown in Fig. one.
Входы дополнительных обмоток подключается к отводам фаз основной обмотки, выходы - к парам диодов, подключенных выходами к общим для всех диодов схемы анодной и катодной группы. Дополнительная обмотка является составной, и содержит витки последующей фазы, что позволяет получить фазовый сдвиг, а также меньшее число витков текущей фазы для уравнивания амплитуды ЭДС на выходе дополнительной обмотки, как это и показано на векторной диаграмме фиг. 2. Автор обращает внимание, что использование простейших пояснений “вход”, “выход” и т.п. соответствует регламенту, это же касается и векторной диаграммы, что уже применялось. Полученный в результате суммирования напряжений вектор на фиг. 2 имеет требуемый сдвиг 30 электрических градусов. При работе ток переходит с диода на диод в режиме естественной коммутации.The inputs of the additional windings are connected to the phase taps of the main winding, the outputs are connected to pairs of diodes connected by outputs to the circuits of the anode and cathode groups common to all diodes. The additional winding is composite, and contains turns of the next phase, which makes it possible to obtain a phase shift, as well as a smaller number of turns of the current phase to equalize the amplitude of the EMF at the output of the additional winding, as shown in the vector diagram of Fig. 2. The author draws attention to the fact that the use of the simplest explanations “input”, “output”, etc. complies with the regulations, the same applies to the vector diagram, which has already been applied. The vector obtained as a result of the summation of stresses in Fig. 2 has a required shift of 30 electrical degrees. During operation, the current passes from diode to diode in natural switching mode.
На фиг. 3 представлен график выходного напряжения из программной среды Матлаб-Симулинк, на периоде питающей сети, где видно получение 12 пульсаций выпрямленного напряжения. Отказ от вторичной обмотки по схеме “треугольник” дает экономию габаритов, в остальном работа такого решения не будет отличаться от обычного 12-пульсного выпрямителя.In FIG. Figure 3 shows the graph of the output voltage from the Matlab-Simulink software environment, on the period of the supply network, where you can see the receipt of 12 ripples of the rectified voltage. The rejection of the secondary winding according to the “triangle” scheme saves dimensions, otherwise the operation of such a solution will not differ from a conventional 12-pulse rectifier.
Предлагаемое техническое решение является новым, и имеет следующие принципиальные отличия от прототипа:The proposed technical solution is new and has the following fundamental differences from the prototype:
- основная вторичная обмотка включена по схеме “звезда”;- the main secondary winding is connected according to the “star” scheme;
- к отводам основной вторичной обмотки подключены добавочные обмотки, каждая из которых включает в себя витки последующей за отводом основной вторичной обмотки фазы, а также витки его фазы; - additional windings are connected to the taps of the main secondary winding, each of which includes turns of the phase following the tap of the main secondary winding, as well as turns of its phase;
- пропорция витков равна 0,5774 и 0,1547 относительно витков данной катушки основной вторичной обмотки соответственно;- the proportion of turns is equal to 0.5774 and 0.1547 relative to the turns of a given coil of the main secondary winding, respectively;
- диоды подключаются к внешним отводам добавочных обмоток, и к отводам основной вторичной обмотки, свободные выводы диодов объединяются в анодную и катодную группы.- diodes are connected to the external taps of the additional windings, and to the taps of the main secondary winding, the free leads of the diodes are combined into the anode and cathode groups.
Таким образом, вся совокупность существенных признаков полезной модели ранее неизвестна и приводит к новому техническому результату - обеспечению двенадцатипульсного режима выпрямления.Thus, the entire set of essential features of the utility model is previously unknown and leads to a new technical result - providing a twelve-pulse rectification mode.
Краткое описание чертежей. На фигуре 1 изображена электрическая принципиальная схема предлагаемого решения. Здесь 1 - основная вторичная обмотка, 2 - добавочные обмотки. На фигуре 2 изображена векторная диаграмма для одной добавочной обмотки. На фигуре 3 изображен график выходного напряжения предлагаемого решения.Brief description of the drawings. The figure 1 shows the electrical circuit diagram of the proposed solution. Here 1 is the main secondary winding, 2 are additional windings. The figure 2 shows a vector diagram for one additional winding. The figure 3 shows a graph of the output voltage of the proposed solution.
Список использованной литературы.List of used literature.
1. Фрумкин А.М. Теоретические основы электротехники: учебное пособие для техникумов. М.: Высшая школа, 1982, 407 с.1. Frumkin A.M. Theoretical foundations of electrical engineering: a textbook for technical schools. Moscow: Higher school, 1982, 407 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021127747U RU208998U1 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | SEMICONDUCTOR RECTIFIER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021127747U RU208998U1 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | SEMICONDUCTOR RECTIFIER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU208998U1 true RU208998U1 (en) | 2022-01-26 |
Family
ID=80445206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021127747U RU208998U1 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | SEMICONDUCTOR RECTIFIER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU208998U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2798943C1 (en) * | 2023-02-06 | 2023-06-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Adjustable transformer-rectifier device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1301055A (en) * | 1970-02-24 | 1972-12-29 | Volt Quebec Lab | Ac/dc power supply |
| US20150222200A1 (en) * | 2012-09-05 | 2015-08-06 | Rolando BUTGOS | Interleaved 12-pulse rectifier |
| US20180287483A1 (en) * | 2015-09-28 | 2018-10-04 | Safran Electrical & Power | A 12-phase transformer rectifier |
| RU2673250C1 (en) * | 2017-09-22 | 2018-11-23 | Евгений Николаевич Коптяев | Semiconductor rectifier |
-
2021
- 2021-09-22 RU RU2021127747U patent/RU208998U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1301055A (en) * | 1970-02-24 | 1972-12-29 | Volt Quebec Lab | Ac/dc power supply |
| US20150222200A1 (en) * | 2012-09-05 | 2015-08-06 | Rolando BUTGOS | Interleaved 12-pulse rectifier |
| US20180287483A1 (en) * | 2015-09-28 | 2018-10-04 | Safran Electrical & Power | A 12-phase transformer rectifier |
| RU2673250C1 (en) * | 2017-09-22 | 2018-11-23 | Евгений Николаевич Коптяев | Semiconductor rectifier |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2798943C1 (en) * | 2023-02-06 | 2023-06-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Adjustable transformer-rectifier device |
| RU2802419C1 (en) * | 2023-03-10 | 2023-08-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Adjustable transformer-rectifier device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3058649B1 (en) | Modular thyristor-based rectifier circuits | |
| Meng et al. | Dual passive harmonic reduction at DC link of the double-star uncontrolled rectifier | |
| RU2673250C1 (en) | Semiconductor rectifier | |
| RU144830U1 (en) | TWELVE RECTIFIER | |
| US9837926B2 (en) | Rectifier for converting three-phase AC voltage to 12-pulse DC voltage | |
| RU208998U1 (en) | SEMICONDUCTOR RECTIFIER | |
| RU151148U1 (en) | CONVERTER WITH 24X AC RATING VOLTAGE FREQUENCY | |
| RU180741U1 (en) | SEMICONDUCTOR RECTIFIER | |
| RU139772U1 (en) | THREE-PHASE RECTIFIER WITH IMPROVED OVERALL INDICATORS | |
| RU182989U1 (en) | SYMMETRIC SEMICONDUCTOR RECTIFIER | |
| Mysiak | A 24‐pulse diode rectifier with coupled three‐phase reactor | |
| RU176888U1 (en) | SEMICONDUCTOR RECTIFIER | |
| RU2469457C1 (en) | Converter of three-phase ac voltage into dc voltage (versions) | |
| RU203267U1 (en) | AC voltage regulator | |
| RU144509U1 (en) | CONVERTER WITH 24X AC RATING VOLTAGE FREQUENCY | |
| RU2373628C1 (en) | Variable-to-constant voltage converter | |
| RU187850U1 (en) | MULTI-PHASE RECTIFIER | |
| RU2297707C2 (en) | Three-phase current rectifier | |
| Khramshin et al. | Methodic of calculation of the non-sinusoidal voltage index within electrical networks with high-voltage frequency convertors | |
| RU2340073C1 (en) | Three-phase ac-to-dc voltage transducer (versions) | |
| Oguchi | Autotransformer-based 18-pulse rectifiers without using dc-side interphase transformers: Classification and comparison | |
| RU187622U1 (en) | REVERSE MULTI-PHASE RECTIFIER | |
| Panchbhai et al. | 24 pulse uncontrolled rectifier | |
| Meng et al. | General Turns Ratio Design Method for Passive Pulse x-Multiplication Circuits of Parallel-Connected Multipulse Rectifiers | |
| RU2389126C1 (en) | Three-phase ac voltage converter |