МНОГОФАЗНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H01L25/03 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано в мощных проводниковых преобразователях с параллельным включением вентилей, например для электрометаллургии.

Известен многофазный статический преобразователь [1] в пространстве правой тройки ортогональных осей X, Y и Z с чередованием фаз A, B и С в положительном направлении оси X, содержащей блоки по числу фаз, расположенных по прямой, параллельной оси X, каждый из которых содержит прямолинейную фазную сборную шину и прямолинейные сборные шины положительной и отрицательной полярности, оси которых параллельны оси Y, параллельные вентильные ветви, подключенные к сборным шинам.

Недостатком данного преобразователя является то, что каждая вентильная ветвь подключается к сборным шинам индивидуально на определенном расстоянии от соседних ветвей. Такое подключение увеличивает длину сборных шин, что отражается на распределении токов между параллельными вентильными ветвями - токораспределение ухудшается.

Для устранения этого недостатка в многофазном статическом преобразователе (авт.св. N 983889) [2] содержащем фазные блоки по числу фаз, которые содержат собранные в пакет и разделенные изоляционными перегородками прямолинейные фазные сборные шины и сборные шины положительной и отрицательной полярности, параллельные вентильные ветви попарно подключены к сборным шинам с двух противоположных сторон в одной точке. Это позволило сократить общую длину сборных шин и тем самым снизить их виляние на токораспределение параллельными вентильными ветвями.

Однако при такой плотной компоновке сборных шин возникают проблемы обеспечения достаточной электрической прочности между сборными шинами, отвода тепла от них и удобства обслуживания.

Поэтому в многофазном статическом преобразователе [3] (принятом в качестве прототипа), рассматриваемом в пространстве правой тройки ортогональных осей X, Y и Z, содержащем фазные блоки по числу фаз, каждый из которых содержит прямолинейную сборную шину и прямолинейные сборные шины положительной и отрицательной полярности, оси которых параллельны оси Y, параллельные вентильные ветви, попарно подключенные к сборным шинам с двух противоположных сторон в одной точке, сборные шины положительной и отрицательной полярности смещены относительно фазной сборной шины в положительном направлении оси Z.

Принятые в прототипе меры позволяет существенно повысить надежность работы преобразователя. Однако более рациональная компоновка сборных шин может улучшить условия распределения токов между параллельными вентильными ветвями и тем самым дополнительно повысить надежность преобразователя.

В известном многофазном статическом преобразователе, рассматриваемом в пространстве правой тройки ортогональных осей X, Y и Z с чередованием фаз A, B и C в положительном направлении оси X, содержащем фазные блоки по числу фаз, расположенные по прямой, параллельной оси X, каждый из которых содержит прямолинейную фазную сборную шину, ось которой параллельна оси Y, прямолинейные сборные шины положительной и отрицательной полярности, оси которых расположены на одной прямой, параллельны оси Y и смещены относительно фазной сборной шины в положительном направлении оси Z, параллельные вентильные ветви, попарно подключенные к сборным шинам с двух противоположных сторон в одной точке, в каждом блоке сборные шины положительной и отрицательной полярности смещены относительно фазной сборной шины в отрицательном направлении оси X.

Существенным признаком предлагаемого решения является смещение в каждом блоке сборных шин положительной и отрицательной полярности относительно фазной сборной шины в отрицательном направлении оси X.

На фиг. 1 изображена схема конструкции многофазного статического преобразователя, объемное изображение в диаметрии.

Многофазный статический преобразователь (фиг. 1) в пространстве правой тройки ортогональных осей X, Y и Z с чередованием фаз A, B и C в положительном направлении оси X, содержит расположенные по прямой, параллельной оси X, фазные блоки 3 по числу фаз. Каждый блок 3 содержит прямолинейную фазную сборную шину 4, ось которой параллельна оси Y, и прямолинейные сборные шины 5 и 6 постоянного тока отрицательной и положительной полярности, оси которых расположены на одной прямой, параллельны оси Y и смещены относительно фазной сборной шины в положительном направлении оси Z на величину l. Кроме того, фазные блоки 3 содержат параллельные вентильные ветви 1, 2, i, j. m и n, попарно подключенные к сборным шинам с двух противоположных сторон в одной точке. С целью повышения надежности преобразователя путем снижения неравномерности токов параллельных вентильных ветвей 1, 2, i, j, m и n, вызванной влиянием магнитных полей преобразователя, в каждой фазном блоке 3 сборные шины 6 и 5 постоянного тока положительной и отрицательной полярности смещены относительно сборной шины 4 в отрицательном направлении оси X на величину d.

Во время работы преобразователя токи вентильных ветвей создают магнитные поля, которые наводят в вентильных ветвях соседних блоков ЭДС взаимоиндукции, вызывая в них токи небаланса, причем так, что эти токи небаланса в блоках (фиг. 1) складываются с вентильными токами нечетных ветвей и высчитываются из вентильных токов четных. Это обусловлено электромагнитной асимметрией токоведущих частей преобразователя относительно вентильных ветвей. В результате, как показали имитационные испытания (см. таблицу), нечетные ветви в блоках преобразователя загружены больше, чем четные, включенные с ними в пару. Изменение взаимного расположения сборных шин 5 и 6 и постоянного тока отрицательной и положительной полярности относительно фазных шин 4 изменяет величины токов небаланса: смещение сборных шин 5 и 6 в положительном направлении оси X увеличивает токи небаланса, а в отрицательном направлении уменьшает (фиг. 2). Таким образом, изменяя расположение сборных шин 5 и 6 постоянного тока отрицательной и положительной полярности, можно добиться снижения токов небаланса, выравнивания токов вентильных ветвей и, в конечном счете, повышения надежности работы преобразователя. Токи небаланса обусловленные электромагнитной асимметрией токоведущих частей, в преобразователе СУВ-М 8000/900 даны в таблице.

Использование: изобретение относится к области электротехники, а именно к преобразовательной технике и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, где применяются мощные многофазные полупроводниковые преобразователи с параллельным включением вентилей. Сущность изобретения: многофазный статический преобразователь в пространстве правой тройки ортогональных осей X, Y и Z с чередованием фаз A, B и C в положительном направлении оси X, содержит расположенные по прямой, параллельной оси X, фазные блоки 3 по числу фаз. Каждый блок 3 содержит прямолинейную фазную сборную шину 4, ось которой параллельна оси Y и прямолинейные сборные шины 5 и 6 постоянного тока отрицательной и положительной полярности, оси которых расположены на одной прямой, параллельны оси Y и смещены относительно фазной сборной шины в положительном направлении оси Z на величину l и в отрицательном направлении оси X на величину d. Кроме того фазные блоки 3 содержат параллельные вентильные ветви 1, 2, ...., i, j, m и n, попарно подключенные к сборным шинам с двух противоположных сторон в одной точке. 1 табл. 2 ил.

Многофазный статический преобразователь в пространстве правой тройки ортогональных осей X, Y и Z с чередованием фаз А, В и С в положительном направлении оси Х, содержащий фазные блоки по числу фаз, расположенные по прямой, параллельной оси Х, каждый из которых содержит прямолинейную фазную сборную шину, ось которой параллельна оси Y, прямолинейные сборные шины положительной и отрицательной полярности, оси которых расположены на одной прямой, параллельны оси Y и смещены относительно фазной сборной шины в положительном направлении оси Z, параллельные вентильные ветви, попарно подключенные к сборным шинам с двух противоположных сторон в одной точке, отличающийся тем, что в каждом фазном блоке сборные шины положительной и отрицательной полярности смещены относительно фазной сборной шины в отрицательном направлении оси Х.