Управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1984 года по МПК H02M7/12 

со

Изобретение относится к преобра-зевательной технике и предназначено для использования в зависимых преоб разователях с улучшенными энергетическими показателями. Известны схемы зависимых преобра зователей, в которых улучшение энер гетических показателей достигается за счет принудительной двухступенча той коммутации. Включение вентилей с опережающими углами регулирования позволяет осуществлять генерировани реактивной мощности. Схемы содержат два трехфазных моста (основной и вспомогательный), демпфирующий конденсатор и два ключевых элемента. В этих схемах принудительная коммутация осуществляется в обеих группа одновременно. В результате в демпфи рующий конденсатор вводится энергия накопленная в двух фазах питающей сети, что приводит к повышению коммутационных напряжений f и 2. Известна схема Каганова-Сабба и ее модификации, в которых устройство принудительной коммутации соединено с общей точкой вторичных обмоток питающего трансформатора, включенных по схеме звезда, принудительная коммутация в каждой из групп происходит независимо. Однако указанные схемы оказывают ся неработоспособными в области малых токов нагрузки, так как коммутирующий конденсатор перезаряжается постоянным током нагрузки, в резуль тате чего перезаряд коиденсзатора за тягивается Щ и 4. Известна также схема, в которой для принудительной коммутации тока в обеих вентильных группах должно Фодержаться два конденсатора, что величивает ее массогабаритные показатели sj. Наиболее близким к.предлагаемому является управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное содержащий трехфазный трансформатор вторичные .обмотки которого соединены в звезду, трехфазный выпрямитель собранный на управляемых:: вентилях по мостовой схеме, в диагональ переменного тока которой включены концы звезда вторичных обмоток, однофазный выпрямитель, собранный на управляемых вентилях по мостовой схеме, в диагональ переменного тока которой включен конденсатор, причем по выходу оба вЕзпрямителя соединены параллельно Гб . В данном преобразователе узел принудительной коммутации выполнен в виде однофазного моста с конденсатором в диагонали. За счет соединения одного конца конденсатора с общей точкой вторичных обмоток удается осуществлять принудительную коммутацию в каждой из вентильных групп в отдельности. Поэтому на любом интервале коммута- ,ции накопления энергия выводится только из одной фазы. Недостатком прототипа является снижение надежности, что обусловлено повыглением коммутационных напряжений. В схеме прототипа принудительная коммутация разбивается на три этапа: перевод тока нагрузки из ранее проводившей фазы сети в конifleHcaTopJ перезаряд конденсатора током нагрузки; перевод тока нагрузки из конденсатора в очередную фазу сети. Для обеспечения надежной коммутации начальное напряжение на конденсаторе должно превышать амплитуду фазного напряжения на величину А и Ij L/C , ТОК нагрузкиJ где jj индуктивность рассеяния одной фазы трансформатора, приведенная к первичной стороне, емкость конденсатора . Наибольшая длительность второго этапа определяется выражением At S с(д„,/1, : где амплитуда линейного напряжения на вторичной стороне трансформатора. Прототип обладает противоречием: для уменьцБНия величины напряжения ли необходимо увеличивать емкость конденсатора С, но при этом возрастает длительность интервала At. Увеличение длительности этого интервала отрицательно сказывается на режиме работы трансформатора и характеристиках преобразователя. Например, если номинальная мощность преобразователя 50 кВА, напряжение на вторичной стороне трансформатора 220/380 В, напряжение короткого замыкания трансформатора составляет 5% номинального. При этих условиях фазная индуктивность рассеяния 400 мкГн. Для того, чтобы длительность второго этапа не превышала времени, соответствующего 10 эл.град.i емкость не должна превышать 100 мкФ. Тогда наименьшая величина напряжения ли составляет 65% от амплитуды фазного напряжения на вторичной стороне трансформатора. На эту величину должны быть рассчитаны все элементы схемы. Цель данного изобретения - повышение надежности путем снижения величины коммутационных напряжений. Поставленная цель достигается тем, что в управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду, трехфазный выпрямитель, собранный на управляемых вентилях по мостовой схеме, в ;диагональ переменного тока которой : включены концы звезды вторичных обмоток, однофазный выпрямитель, соб ранный на управляемых вентилях по мостовой схеме, в диагональ переменJHoro тока которой включен конденсатор, причем по выходу оба выпрямителя соединены параллельно, дополни-, тельно введены две пары встречнопараллельно включенных вентилей, один из которых полностью управляемый, причем, одна пара вентилей включена между нулевой точкой звезды вторичных обмоток трансформатора и выводом одной из обкладок указанного конденсатора, другая пара вентилей включена мезвду нулевой точкой звезды вторичных оеэмоток трансформатора и выводом другой обкладки конденсатора , а дванесмежных вентиля моста однофазного выпрямителя выполнены полностью управляемыми.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное (фиг. 1) содержит трехфазный мост 1, собранный на управляеквдх вентилях 2-7. К зажимам переменного тока моста 1 пойключены концы звезды вторичных обмоток 8 трехфазного питающего трансформатора. Устройство принудительной коммутации состоит из однофазного моста на вентилях 9-12 и конденсатора 13. Устройство принудительной колмутаций соединено с общей точкой вторичных обмоток 8с помощью пар вентилей 14-17. Вентилт 9, 12, 14 и 16 являются полностью управлйе влми, т.е. выключаемыми по управляющему электроду. В качестве вентилей 15 и 17 могут быть использованы диоды. На фиг. 1 приняты положительные направления тока и на:пряжений: i - вторичный ток фазы .трансформатора, %- Напряжение на конденсаторе, V и Uij - напряжения между общей точкой вторичных обмоток 8 и шинами постоянного тока пре- образователя, а,Ъ, с -фаэы трансформатора.

Работа предлагаемого устройства заключается во включении вентилей с опережением относительно- моментов

естественной коммутации и осуществляется следующим образом.Пусть проводят вентили 2 и 7 трех фазного моста 1 (фиг. 1).

Необходимо принудительно перевес5 ти ток нагрузки с вентиля2, на вентиль 4. Для этого в момент времени tg (фиг. 2) включают вентили 9 и 16. Начальный уровень напряжения на кон- денсаторе 13 превышает амплитуду

0 напряжения вторичных обмоток 8. В результате на интервале токнагрузки переходит из цепи вторичная обмотка 8 фазы а - вентиль 2 в цепь вентиль 16 - конденсатор 13 - вен5 9. В момент t , когда ток фазы а достигнет нуля, выключают вентили 9 и 16 и одновременно включают |Вентиль 11. На интервале t,(- t ток ;нагрузки протекает по цепи диод 15 конденсатор 13 - вентиль 11. При

0 этом конденсатор дозаряжается. В момент t включают вентиль 4 и ток нагрузки начинает переходить в цепь вторичная рбмоТка 8 фазы Ъ - вентиль 4.

5 В момент t ток нагрузки полностью переходит в вентиль 4. На интервале .tg- t конденсатор 13 частично разряжается, а на интервале t дозаряжается. Абсолютные величины приращения напряжения на этих нтерва0лах не равны между собой. Разница этих напряжений компенсируется на интервале t. Для этого либо выключают вентили 9 и 16 и одНовре- менно включают вентиль 11 (фиг. 2),

либо оставляют вентили 9 и б открытыми. В первом случае конденсатор 13 дозаряжается на интервале tf-t , а во втором - частично разряжается на этом интервале.. В момент t уст0ройство коммутации вновь готово к

работе.

Использование предлагаемого устройства позволяет снизить коммутационные напряжения на вентилях зй счет увеличения емкости конденсатора, так для рассмотренного выше случая при емкости конденсатора 1500 мкФ величина коммутационных напряжений,

отнесенная к амплитуде фазного напряжения вторичной стороны, не превышает 5%. При этом длительность всего коммутационного интервале t не превышает времени/ соответствукхцего 10 эл.град.

Снижение коммутационных напряжеНИИ на вентилях повышает надежность работы устройства.

ew/

УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трехфазный трансформатор. вторичные обмотки которого соединены в звезду, трехфазный выпрякштель, собранный на управляемых вентилях по мостовой схеме, в диагональ переменного тока которой включены концы звезды вторичных обмоток, однофазный выпрямитель, собранный на управляеких вентилях по мостовой схеме, в диагональ переменного тока которой включен конденсатор, причем по Выходу оба выпрямителя соединены параллельно, от л и ч а ю вх и и с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения величины коммутационных напряжений, дополнительно введены две пары встречно-параллельно включенных вентилей,., один из которых § полностью управляемый, причем одна пара вентилей включена между нулевой С/1 точкой звезды вторичных обмоток трансформатора и выводом одной из обкладок указанного конденсатора, другая пара вентилей включена между нулевойS точкой звезды вторичных обмоток сформатора и выводом другой обкладки конденсатора, а два несмежных вентиО 3 ля моста однофазного выпряМштеля выполнены полностью управЛЯ€№1МИ.