Компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1984 года по МПК H02M7/06 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства,где требуется преобразование энергий переменного тока в энергию постоянного тока с высоким коэффициентом мощности.

Известен преобразователь с пятой и седьмой гармоникой тока в коммутирующих коденсаторах, содержащий трансформатор с трехфазной сетевой и двумя трехфазными вентильными обмотками, первая из которых соединена в звезду и каждой фазой через соответствующую фазную обмотку трехфазного реактора соединена с входом первого выпрямительного моста, каждая фаза второй вентильной обмотки трансформатора соединена последовательно с фазой второй обмотки реактора, образуя цепочку, соединенную с аналогичными цепочками других фаз в треугольник, к вершинам которого подключен вход второго выпрямительного моста, и конденсаторную батарею, подключенную к третьей трехфазной обмотке реактора. Преобразователь имеет высокий коэффициент мощности - l .

Недостатком его является невозможность практической реализации с использованием типового преобразовательного трансформатора, имеющего схему соединения вентильных обмоток звезда и треугольник. Для выполнения преобразователя необходимо изменить конструкцию трансформатора, а именно-разомкнуть вентильную обмотку, соединенную в треугольник, и осуществить включение второй обмотки реактора. Кроме того, первая и вторая обмотки реактора обтекаются весьма большими токами (токами вентильных обмоток трансформатора, составляющими в установках электротехнологии тысячи и десятки тысяч ампер). Причем вторая обмотка реактора должна иметь ;число витков в ЧТ раз больше, чем первая. Эт соотношение выполняется лишь при чиле витков первой и второй обмоток, равном 4 и 7. Но такое большое чило сильноточных витков делает конструкцию реактора громоздкой и трудновыполнимой.

Известен компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий силовой трансфррматор с двумя трехфазными вентильными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а другая в сдвигающий вторичные фазные напряжения на +30 эл.град. треугольник, два выпрямительных моста,.выходы постоянного тока которых соединены с выходными выводами, к компенсирзгющее устройство, включающее трехфазную конденсаторную батарею и трехфазный реактор, с тремя трехфазными обмотками, первая из которых соединена в разомкнутую звезду и включена пофазно между одной вентильной об моткой силового трансформатора и входом первого выпрямительного моста, а вторая - пофазно между другой вентильной обмоткой силового трансформатора и входом второго выпрямитель0 ного моста. Преобразователь имеет высокий коэффициент мощности. Его практическая реализация не требует реконструкции типового трансформатора 2 .

5 Однако первая и вторая обмотки реактора обтекаются большими входньтми токами вентильных мостов, причем вторая обмотка из-за соединения в зигзаг в каждой фазе должна иметь

0 на 15,5% витков больше, чем первая. Это соотношение выполняется при минимальном числе витков, равном 7 и 8. При такомколичестве витков, рассчитанных по току на тысячи ампер, кон5 структивное исполнение реактора весьма сложно.:

Цель изобретения - упрощение конструктивного исполнения преобразователя.

Поставленная цель достигается

тем, что в компенсированном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем силовой трансФорматор с двумя трехфазными вен5 тильными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а другая -- сдвигающий вторичные фазные напряжения на +30 эл.град. треугольник, два выпрямительных моста, выходы по0 стоянного тока которых соединены с выходными выводами и компенсируйщее устройство, включающее трехфазную конденсаторную батарею и трехфазный реактор с тремя трехфазными

5 обмотками, первая из которых соединена в разомкнутую звезду и включена пофазно между одной вентильной обмоткой силового трансформатора и входом первого выпрямительного моста.

а вторая включена пофазно между дру

гой вентильной обмоткой силового трансформатора и входом второго выпрямительного моста, вторая обмотка реактора соединена по схеме разомкнутой звезды, магнитопровод реактора разделен на две части, на первую из которых уложены первая и соединенная в звезду третья обмотки реактора, а на вторую - вторая и соединейная в сдвигающий входные токи второго

0 выпрямительного моста на +30 эл.град. треугольник дополни;тельно введенная четвертая обмртка реактора, соединенная последовательно согласно с третьей обмоткой реактора, и к точкам

5 }их соединения подключена трехфазная конденсаторная батарея, причем число витков четвертой обмотки реактора в -fr раза больше числа виткой третьей обмотки реактора, а первая и вторая обмотки реактора выполнены с одинаковым числом витков со , где .СО 1,2. Каждая из частей магнитопровода реактора может быть выполнена в виде одного трехфазного сердечника или в виде трех однофазных сердечников. По отношению к цепи постоянного тока выпрямительные мосты могут быть соединены последовате71ьно либо парал лельно. На Чертеже представлена принципиальная схема компенсированного пре образователя переменного напряжения в постоянное. Преобразователь содержит силовой трансформатор 1 с вентильной обмотко 2, соединенной в звезду, и вентильной обмоткой 3, соединенной в треугольник, первый 4 и второй 5 выпрямительные мосты, компенсирующее устройство 6 с первой 7 и второй 8 частями магнитопровода реактора, на которых уложены соответственно первая 9 и третья 10, вторая 11 и четвертая 12 обмотки реактора, причем четвертая 12 и третья 10 обмотки реактора соединены согласно последовательно и к точкам их соединения подключена трехфазная конденсаторная батарея 13. Выпрямительный мост 4 через обмотку реактора 9 соединен е входом с вторичной обмоткой 2 трансформатора 1, а выпрямительный мост 5 через обмотку реактора 11 соединен с вторичной обмоткой 3 трансформатора 1. Выходы выпрямительных мостов подключены к выходным выводам для подключения нагрузки. Преобразователь работает следующим образом. При подключении трансформатора 1 и питающей сети, а выпрямительных мостов 4 и 5 к цепи выпрямительного тока во входных токах выпрямительны мостов, а следовательно, как в первой 9, так и во второй 11 обмотках, расположенных на первой 7 и второй 8 частях магнитопровода реактора ко пенсирующего устройства б, протекаю токи, спектральный состав которыу о ределяется соотношением km +1, где , ,1,2,3,.... Причем токи во второй обмотке 11 по отношению к то кам в первой обмотке 9 сдвинуты на +30 или -30 эл.град. за счет соединения одной вторичной обмотки 2 .трансформатора 1 в звезду, а другой 3 - в треугольник. В третью и четвертую 12 обмотки реактора транс формируются токи с тем же спектром, что и в обмотках 9 и 11. За счет со единения четвертой обмотки 12 в тре угольник линейны токи этой обмотки сдвигаются на -30 или+ 30 эл.град. В результате, в силу того, что третья 10 и четвертая 12 обмотки соединены согласно последовательно, 1,11,13,23,25 и т.п. гармоники токов этих обмоток, отвечающие ,2, 4, ..., совпадают по фазе, и следо- . вательно, не попадают в конденсато-. ры. В то же время 5,7,17,19 и т.п. гармоники, отвечающие ,3,..., оказываются в противофазе, и следовательно, перезаряжают конденсаторы батареи 13. Напряжения на конденсаторах, трансформируясь в контуры коммутации вентилей выпрямительных мостов 4 и 5, вызывают искусственную коммутацию вентилей, благодаря чему повышается коэффициент мощности преобразователя. Одновременно наличие электрической связи между обмотками . 10 и 12 устраняет небаланс токов в обмотках 9 и Ц., благодаря чему имеет место выравнивание тока мостов 4 и 5 при их параллельной работе. Разделение магнитопровода реактора на две части и указанное выполнение третьей и четвертой обмоток с подключенной к ним конденсаторной батареей позволяет выполнить в простейшем конструктивном виде рассчитанные на тысячи ампер первую и вторую обмотки. Действительно, в отличие от прототипа они могут быть выполнены одинаковыми, с равньил и минимальным числом витков. В частности, число витков равно единице либо двум, а каждая из частей магнитопровода выполнена из трех однофазных сердечников. В этом случае первая и вторая обмотки представляют собой всего лишь шину, пропущенную один или два раза в окно стального сердечника. Третья и четвертая обмотки выполняются многовитковыми, а следовательно, слаботочными. При большом числе витков третьей и четвертой обмоток и малом их сечении конструктивно лег- ко и точно реализуется необходимое соотношение между витками этих обмоток (число витков четвертой обмотки в -i раз больше, чем у третьей). Преобразователь работает с tgCf.0 т.е. практически не потребляет реактивной мощности. Известно, что в среднем при компенсации 1 квт реактивной мощности сокращаются потери электроэнергии примерно на 400 квт.ч в год. Таким образом, экономический эффект только за счет компенсации реактивной мощности весьма значителен . Кроме того., внедрение предлагаемого преобразователя позволит повысить качество электроэнергий и пропускную способность трансформаторов и линий электропередач по активной мсяцности.

Д Я С

1.КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий силовой трансформатор с двумя трехфазными вентильиыми обмотками, одна из которых соединена в звезду, а другая в сдвигающий вторичнйе фазные напряжения на +30 эл.град, треугольник, два выпрямительных моста, выходы постоянного тока которых соединены с выходными выводами, и компенсирующее устройство, включающее трехфазную конденсат орную батарею и трехфазный реактор с тремя трехфазными обмотками, первая из которых соединена в разомкнутую звезду и включена пофазно между одной вентильной обмоткой силового трансформатора и входом первого выпрямительного моста, а вторая включена пофазно между другой вентильной обмоткой силового трансформатора и входом второго выпрямительного моста, о т личающийс я тем, что, с целью упрощения конструктивного исполнения, вторая обмотка реактора соединена по схеме разомкнутой звез-ды, магнитопровод реактора разделен на две части, на первую из которых уложенй первая и соединенная в звезду третья обмотки реактора, а на вторую - вторая и соединенная в сдвигающий входные токи второго выпрямительного моста на +30 эл.град,треугольник дополнительно введенная четвертая обмотка реактора, соединенная последовательно согласно с третьей обмоткой реактора, и к точкам их соединения подключена трех фазная конденсаторная батарея, причем число витков четвёртой обмотки реактора в - раз больше числа витков третьей обмотки реактора, а первая и вторая обмотки реактора выпол-; g нены с одинаковым числом витков U , где со 1,2, 2.Преобразователь по п,1, о т .личающийся тем,что каждая из частей магнитопровода реактора выполнена в виде одного трехфазиогс сердечника. 3,Преобразователь по п.1, о т сличающийся тем,что каждая из частей магнитопровода реактора выполнена в виде трех однофазных сердечников,