12 @ -Фазная компенсированная система электропитания Советский патент 1983 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к системам электропитания мощных потребителей, выпрямленным постоянным,импульсным или реверсивным токам и может быть использовано в электродной промыише ности для питания печей графитации, в цветной металлургии и химической промышленности для питания электролизных серий, в черной металлургии для питания ферросплавных и сталеплавных печей, в электроприводе для питания мотных двигателей и др, а также для обратного преобразования постоянного тока в переменный. Известна компенсированная систе ма электропитания, которая содержит ряд включенных, по отношению к нагрузке, параллельно полукомпенсированных выпрямителей. За счет одностороннего включения в выпрямительные мосты компенсирующих устройств ,и одностороннего дроссельного управления система имеет высокий коэффицие н мощности и обеспечивает передачу череэ преобразовательные трансформаторы в нагрузку активной мощности практически равной суммарной полной моптности трансформаторов tl. Недостатком этой системы является то, что в установках электротехнологии, осуществляемой на низким напряжении и больших токах СэлектролиЗ ряда цветных металлов, процесс графи тации, ферросплавное и сиалеплавное производство ), реакторы компенсир к щих 5 стройств и подключающая их ошиновка рассчитываются на большие токи (десятки тысяч ампер иэ-за установк их на вторичной стороне преобразовательных трансформаторов. В результате реакторы и ошиновка имеют тяжелую и громоздкую конструкцию, создают значительные потери электроэнергии, ухудшают компоновку и увеличивают строительную часть подстанций. Известна 12к-фазная компёнсированная система электропитания, содер жаццая регулировочный трансформатор с трехфазными первичной, подключенно к питающей сети, и вторичной обкютками, преобразовательные блоки, каждый из которых состоит из трансферматора с одной трехфазной первичной и несколькими трехфазмьши вторичными обмотками, к каждой из которых подключен выпрямитель, и компенсирующее устройство, выполненное в виде трехфазного реактора, зашунтированного , в каждой фазе конденсаторной батареей. Система имеет повышенный коэффициент мощности, обеспечивает равномерное деление тока между первым и вторым преобразовательными блоками, .а компенсирующее устройство выполняется на существенно меньшие токи 02 Недостаток системы состоит в том, что из-за различной схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов (звезда и треугольник ) не удается обеспечить равномерное деление тока между выпрямительными мостами внутри каждого из преобразовательных блоков без специальных уравновешивающих средств. Другой недостаток связан с возможной степенью компенсации реактивной мощности. Известно, что в компенсиЕ)ованных преобразователях с повышенной частотой напряжения на конденсаторах, кривая обратного напряжения на вентилях формируется так, что в непроводящую часть периода появляются положительные напряжения, и вентили повторно за период ЭДС сети проводят рабочий ток. Режим с. повторной проводимостью вентилей ограничивает величину генерируемой компенсирующим устройством реактивной мощности, т.е. уменьшает степень ее компенсации. Степень компенсации уменьшается с возрастанием частоты напряжения на конденсаторах. В известной системе конденсаторы перезаряжаются токами одиингшцатой, тринадцатой, двадцать третьей, двадцать пятой и т.п. гармоник. В результате степень компенсации реактивной мощности такова, что возможное повышение коэффициента мощности системы составляет лишь 3-5%. В ряде практических случаев такое повышение коэффициента мощности может оказаться недостаточным. Целью изобретения является повышение коэффициента мощности и упрощение за счет обеспечения равномерного деления тока между всеми выпрямительньл и мостами. Поставленная цель достигается тем, что в 12к-фазной компенсированной системе электропитания, содержащей регулировочный трансформатор с трехфазными первичной, подключенной к питающей сети, и вторичной обмотками, преобразовательные блоки,каждаай из которых состоит из трансформатора с одной трехфазной первичной и несколькими тpexфaзны.и вторичными обмотками, к кг1ждой из которых подключен выпрямитель, и компенсирующее устройство, выполненное в виде трехфазного реактора, зашунтировакного в каждой конденсаторной батареей, трехфазные вторичные оВиотки трансформаторов всех преобразовательных блоков выполнены с одинаковой схемой соединения, а их первичные обмотки соединены по схемам, обеспечивающим сдвиг одного относительно другого вторичных фазных напряжений трансформаторов на угол, равный .J Л/б, причем реакторы компенсирукяаих уст : ройств, включенных в каждой паре преобразовательных блоков, вторичные фазные напряжения трансформаторов которых сдвинуты на угол Т/б, в каяодой фазе вьтолнены в виде одной обмотки с выводом от средней точки каждый из концов которой соединен с соответствующей фазой первичной обмотки одного из трансформаторов указанной пары преобразовательных блоков, а ее вывод от средней точки подключен к соответствующей фазе вторичной обмотки регулировочного т)ансформатора. йлпрямительные мосты могут быть неуправляемыми, управляемыми и реверсивными. По отнсядению к нагрузке они могут соединяться параллельно, последовательно и комбинированно. Схема преобразования может быть как мостовая, так и нулевая. На чертеже представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов предложенной 12к-фазной систекаа (двадцатичетырехфазный вариант () с четырьмя вторичными обмотками у преобразовательных тран форматоров и соответственно с четыр мя выпрямителями в каждом блоке. Система содержит регулировочный трансформатор 1, четыре преобразова тельных блока 2-5, состоящих из преобразовательных- трансформаторов 6-9 и групп выпрямителей 10-13, и два компенсирукйдих устройства 14 и 15. - При работе групп выпрямителей 10-13 на первичной стороне трансфор маторов 6-9 каждого из блоков 2-5 протекают токи первой, пятой, седьм и т.п. гармоник. Эти гармоники протекают и по фазным обмоткам реакторов компенсирукядих устройств 14 и 1 Магнитные потоки пятой и седьмой .гармоник в каждом стержне этих реакторов складываются, а первые гармоники вычитаются. В результате на конденсаторах компенсирующих устройств 14 и 15 возникс1ют напряжения пятой и седьмой гармоник. Напряжения на конденсаторах, трансформируясь в контуры коммутации вентилей, обеспечивают их искусственную коммутацию с опережением против момента естественной коммутацииi Благодаря этому компенсируется потребляемая системой реактивная мощность и повышается коэффициент мсяцности.Токи потребляемые из сети парами блоков 2,3 и 4,5, содержат лишь одиннадцатую, тринадцатую, двадцать третью, двадцать пятую и т.п. гармоники. Пятые и седьмые гармоники тока протекают внутри пар блоков 2,3 и 4,5. Аналогично, одиннадцата и тринадцатая гармоники протекают между этими парами блоков и не попадают во вторичную обмотку регули ровочного трансформатора 1. СледоБатально, в питающей сети систел-и появляются лишь двадцать третья, двадцать пятая ri более высокие гармоники, т.е. по отношению к питающей сети система двадцатичетырехфазная. Технико-экономический эффект от использования предлагаемого изобретения состоит в следующем; 1.Обеспечивается равномерное деление Тока между всеми вьлпрямительными мостами системы без использования каких-либо дополнительных выравнивающих средств (уравнивающих дросселей) . Этот эффект обеспечивается за счет следующих особенностей предлагаемой системы: а)равное деление тока между выпрямителями внутри каждого блока обеспечивается одинаковой схемой соединения вторичных обмоток преобразовательного трансформатора. В существующих преобразователях за счет соединения вторичных обмоток в звезду и треугольник разбаланс токов между Мостами, подключенными к обмоткам, соединенным в звеэду и треугольник, достигает десяти и более процентов/ б)равномерное деление тока, между блоками 2 и 3, 4 и 5 обеспечивается их общим компенсирующим устройством; в)равномерное деление тока между парами блоков 2,3 и 4,5 обеспечивается подстройкой емкостей ком-, пенсирующих устройств 14 и 15 при пуске агрегата в эксплуатацию. 2.Обеспечивается болыиая степень компенсации реактивной мощности. Так, в двадцатичетырехфазной неуп- равляемой системе (), имевощей cos Ч 0,92 в некомпенсированном режиме, использование компенсирующих устройств с перезарядом конденсаторных батарей пятой и седьмой гармониками тока, по сравнению с известной системой, где перезаряд осуществляется в основном одиннадцатой и тринадцатой гармоникгл и,позволяет увеличить генерируемую компенсирующими устройствами реактивную мощность примерно в три раза. Действительно, при перезаряде конденсаторов токами одиннадцатой и тринадцатой гармоник коэффициент сдвига-мджет быть повышен прим.ерно на 4%, а при перезаряде токами пятоЯ и седьмой гармоник - примерно на 8% (далее возникает указанный режим с повторной проводимостью вентилей, ограничивающий увеличение коэффициента сдвига). Следовательно, компенсируемая в известной системе реактивная мощность -составляет Э Р {t 4g-t i - - - Рд (0,426-0,292) 0,134 Р. Та же мощность в предлагаемой системе Электропитания равна 2 d() Ф (0,426-0) 0,426 РЙ ,

де Pj - aktMsfeaH мовдность, потребляемая нагрузкой; t(j-4g - тангенс фи некомпенсированной системы

, тангенс фи системы с

ki перезарядом токами одиннадцатой и тринадцатой гармоник i

io-if - тоже, токами пятой и седьмой гармоник.

Увеличение генерируемой рективной мощности в предлагаемой системе по сравнению с известной составляет

g .О.,426 3,2 раза.

3. Упрощается конструкция преобразовательных трансформаторов за счет одинаковой схемы и конструктивного использования пх тяжелых вторичных обмоток

12К-ФАЗНАЯ КОМПЕНСИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащая регулировочный трансфо адатор с трех-; фадными первичной подключенной к питающей сетхи, и вторичной обмотками. Преобразовательные блоки, каждый из которых состоит из трансформатора с одной трехфазной первичной tt несколькими трехфазньми вторичными обмйтками, к Каждой из которых подключен выпрямитель, и компенсирующее устройство, выполненное в виде .трехфазного реактора, зашунтированно-) го в каждой фазе конденсаторной ба/ . --/.. ;-- -| . I тареей, отличающаяся тем что, с целью повышения коэффициента Ающности и упрощения за счет обеспечения равномерного деления тока между всеми выпрямителж и, трехфазные вторичные обмотки трансформаторов всех преобразовательных блоков выпол иены с одинаковой схемой соединения, а их первичные обмотки соединены по iCxeMcM, обеспечивающим сдвиг одного относительно другого вторичных фазных напряжений трансформат;оров на угол, равный 3l/6K, причем ректоры .компенсирующих устройств, включенных в каждой паре преобразовательных блоков, вторичные фазные напряi жения трансформаторов которых сдвинуты на угол Jf/6, в каждой фазе вы(Л полнены в виде одной обмотки с выводом от средней точки, каждый из. концов которой соединен с соответствующей фазой первичиой обмотки одного § из трансформаторов указанной пары преобразовательных блоков, а ее вы- вод от средней точки подключен к соответствующей фазе вторичной обмотки регулировочного трансформатора. СП бЬ со со о:)