СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ КОМПЕНСИРОВАННЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫМ АГРЕГАТОМ Российский патент 1997 года по МПК H02M7/06 H02P13/06 

Изобретение относится к технике преобразования электрической энергии переменного тока в энергию постоянного тока с помощью вентильных преобразователей, управление которыми (регулирование выпрямленного напряжения) осуществляется путем переключения ответвлений от обмоток трансформаторов.

Известен способ симметричного управления вентильными преобразователями с помощью устройств РПН (устройств регулирования напряжения под нагрузкой), в котором при переключении ответвлений от регулировочных обмоток РО, как правило, включаемых в цепь сетевых обмоток СО, во всех фазах всех РО число включенных витков сохраняется одинаковым [1]
Недостатком данного способа является недопустимая для ряда потребителей ступень дискретного регулирования напряжения. Уменьшить ступень сверх определенного предела при сохранении симметрии регулирования не представляется возможным из-за резкого усложнения конструкции и габаритов переключающего устройства и преобразовательного трансформатора.

Известен способ несимметричного (пофазного) управления вентильными преобразователями, в котором для уменьшения ступени дискретного изменения выпрямленного напряжения осуществляют поочередное переключение ответвлений от РО. Сначала переключается одна фаза, например A, затем другая B и далее - третья C [2]
Недостатком такого способа, выбранного в качестве ближайшего аналога, является то, что при имеющем место в этом случае неравном числе витков фаз РО в преобразовательных трансформаторах искажаются магнитные потоки, возникает перекос напряжений и токов по амплитуде и фазе, при соединении обмоток РО и СО в треугольник появляются поток и ток нулевого следования фаз. В результате возникает необходимость в дополнительных мероприятиях, снижающих указанные отрицательные явления, возрастают потери электрической энергии в преобразователях, ухудшаются энергетические показатели агрегатов.

Изобретение решает задачу снижения ступени дискретного регулирования выпрямленного напряжения на нагрузке в необходимых режимах при сохранении пофазной симметрии в работе преобразовательных трансформаторов, исключающей искажения магнитных потоков, напряжений, токов, а также возрастание потерь и ухудшение энергетических показателей агрегатов. Для этого в многофазном компенсированном выпрямительном агрегате, например по патенту [3] состоящем минимум из двух преобразовательных блоков, каждый из которых содержит преобразовательный трансформаторов с устройством РПН и подключенное к его вентильным обмоткам ВО выпрямительное устройство, выводами постоянного тока связанное с нагрузкой, и общего для двух блоков компенсирующего устройства в виде реактора, зашунтированного конденсаторной батареей, в режимах нагрузки, некритичных к плавности изменения напряжения, регулирование выпрямленного напряжения всего агрегата осуществляют симметрично одновременно устройствами РПН обоих блоков, а в режимах с повышенными требованиями к плавности (малой дискретности) изменения напряжения регулирование выпрямленного напряжения агрегата выполняют несимметрично, поблочно, поочередно с помощью РПН трансформаторов первого и второго преобразовательных блоков, причем число витков в регулировочной обмотке трансформаторов каждого из блоков сохраняют одинаковым во всех фазах.

На чертеже представлена принципиальная схема одного из возможных многофазных компенсированных выпрямительных агрегатов (двенадцатифазного нулевого преобразователя [3 и 4] в котором реализован предлагаемый способ управления. Агрегат состоит из двух шестифазных преобразовательных блоков 1 и 2. Каждый блок содержит трансформатор 3 или 4, а также выпрямительные устройства 5 или 6. Выпрямительные устройства подключены к вентильным обмоткам трансформаторов 7 или 8, а выводами постоянного тока связаны с нагрузкой 9. Каждый трансформатор оборудован РПН 10 или 11 (РПН обозначены стрелками). Регулировочные и сетевые обмотки трансформаторов в каждом блоке условно показаны одной обмоткой 12 и 13. Компенсирующее устройство состоит из реактора, выполненного на двух магнитопроводах 14 и 15, на которых расположены рабочие 16 и 17 и компенсационные 18 и 19 обмотки, а также конденсаторной батареи 20.

Способ управления многофазным компенсированным выпрямительным агрегатом реализуется следующим образом.

В режимах, когда нагрузка 9, например графитировочная печь в начале компании графитации, допускает относительно грубое изменение выпрямленного напряжения (грубый дискретный ввод мощности не нарушает технологического процесса), регулирование (ручное или автоматическое) осуществляют с помощью РПН 10 и 11 одновременным синхронным переключением ответвлений от обмоток 12 и 13 трансформаторов 3 и 4 преобразовательных блоков 1 и 2. Постоянные составляющие выпрямленных напряжений выпрямительных устройств 5 и 6, подключенных к вентильным обмоткам 7 и 8, при любом положении РПН в этом случае равны между собой и равны постоянному напряжению на нагрузке 9. Ступень регулирования выпрямленного напряжения агрегата равна ступени регулирования блока. В режимах, когда нагрузка, например графитировочная печь в конце компании графитации, требует более плавного изменения напряжения, регулирование выпрямленного напряжение агрегата выполняют поочередной работой РПН 1 0и 11, т.е. поочередным переключением ответвлений в блоках 1 и 2. Возможно два алгоритма переключений:
а) 1,2; 1,2;1,2;1,2;
б) 1,2;2,1;1,2;2,1;
где цифрами 1 и 2 обозначены номера блоков, в которых осуществляется переключение. При переключении, выполненном только в одном блоке, по сравнению с симметричным положением РПН 10 и 11, выпрямленное напряжение агрегата равно среднему значению напряжений блоков или иначе равно среднему всего агрегата при двух ближайших положениях РПН 10 и 11 при симметричном регулировании. Таким образом, ступень регулирования агрегата уменьшается в два раза без появления пофазной асимметрии в агрегате. Указанные выше недостатки ближайшего аналога снимаются. Следует заметить, что данный способ практически реализуется именно в компенсированном агрегате. Это связано с тем, что расположенные на магнитопроводах 14 и 15 реакторов компенсационные обмотки 18 и 19 для первых гармоник представляют собой короткозамкнутую цепь. В результате выравниваются токи преобразовательных блоков 1 и 2 даже при разных положениях РПН 10 и 11 и тем самым сохраняется суммарный ток агрегата и практически исключается проникновение в питающую сеть неканонических гармоник (для двенадцатифазного агрегата пятой, седьмой, семнадцатой, девятнадцатой и т.п. гармоник) [4]
Технико-экономический эффект от применения предлагаемого способа управления многофазным компенсированным выпрямительным агрегатом связан с повышением качества электрической энергии в питающей сети (с исключением искажений токов, напряжений, магнитных потоков), со снижением ее потерь, с повышением энергетических показателей агрегата при уменьшении ступени регулирования выпрямленного напряжения.

Сущность изобретения: для повышения качества электрической энергии в питающей сети, снижения ее потерь, повышения энергетических показателей выпрямителя в многофазном компенсированном выпрямительном агрегате с минимум двумя преобразовательными блоками, каждый из которых содержит преобразовательный трансформатор с устройством РПН и подключенное к его вентильным обмоткам выпрямительное устройство, выводами постоянного тока связанное с нагрузкой, и общим для двух блоков компенсирующим батареей, в режимах нагрузки, некритичных к плавности изменения напряжения, регулирование выпрямленного напряжения агрегата осуществляют симметрично одновременно устройствами РПН обоих блоков, а в режимах с повышенными требованиями к плавности изменения напряжения регулирование выпрямленного напряжения агрегата выполняют несимметрично, поблочно, поочередно с помощью РПН трансформаторов первого и второго преобразовательных блоков, причем число витков в регулировочной обмотке трансформаторов каждого из блоков сохраняют одинаковым по всех фазах. 1 ил.

Способ управления многофазным компенсированным выпрямительным агрегатом с минимум двумя преобразовательными блоками, каждый из которых содержит преобразовательный трансформатор с устройством РПН и подключенное к его вентильным обмоткам выпрямительное устройство, выводами постоянного тока связанное с нагрузкой, и общее для двух блоков компенсирующее устройство в виде реактора, зашунтированного конденсаторной батареей, состоящий в том, что для регулирования выпрямленного напряжения с помощью устройств РПН переключают ответвления от регулировочных обмоток трансформаторов, отличающийся тем, что в режимах нагрузки, некритичных к плавности изменения напряжения, регулирование выпрямленного напряжения агрегата осуществляют симметрично одновременно устройствам РПН обоих блоков, а в режимах с повышенными требованиями к плавности изменения напряжения регулирование выпрямленного напряжения агрегата выполняют несимметрично поблочно поочередно с помощью РПН трансформаторов первого и второго преобразовательных блоков, причем число витков в регулировочной обмотке трансформаторов каждого из блоков сохраняют одинаковым во всех фазах.