Обратимый компенсационный преобразователь (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК H02M7/68 H02M7/155 

концаьш дополнительных секций фаз В,С,А, в первом и третьем трансфюрма торак и с концами дополнительных сек ций фаз С,А,В во втором и четвертом трансформаторах. 4, Обратимьй компенсационный преобразователь, содержащий на стороне переменного тока питающий трехфазный трансформатор с двумя вторичньми обмотками, соединенными в звезду, на стороне постоянного тока - две трехфазные групры вентилей, аноды и като ды которых пофазно объединены и подключены к трехфазной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью повышения экономич ности, эффективности использования основного оборудования и фазности преобразования, к выходным выводам через введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключены еще шесть трехфазных групп вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к указанной трехфазной батарее конденсаторов, при этом указанные дополнительные трехфазные группы вентилей подключены к питающим трёхфазным трансформаторам со вторичными обмотками, соединенными в звезду, и с пер вичными обмотками, соединенными в звезду - в первом и втором трансформаторах и в треугольник - в третьем и четвертом трансформаторах, а все питающие трансформаторы включены в сеть через фазоповоротные устройства. ; 5. Преобразователь по п.и, о т личающийся тем, что фазо поворотные устройства выполнены в виде двух трехфазных трансформаторов вторичные обмотки которых состоят из основной и дополнительной секций, со единенных в зигзаг так, что начала основных секций фаз А,В,С каждого из фазоповоротных устройств подключе ны к соответствующим фазам питающих трансформаторов, начала дополнительных секций объединены, конць основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в одном фазоповоротном устройстве, подключенном к первому и четвертому трансформаторам и с концами дополнитзльных секций фаз С,А,В соответственно в другом фа зоповоротном устройстве. 1 7 6. Преобразователь по п.4, отличающийся тем, что фазоповоротное устройство выполнено в виде трехфазного трансформатора с двумя вторичными обмотками, состоящими из основной и дополнительной секций, соединённых в зигзаг так, что начала основных секций фаз А,В,С фазоповоротных устройств подключены к соответствующим фазам питающих трансформаторов, начала дополнительных секций объединены, концы основных сек1Щй фаз А,В, С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в обмотке, подключенной к первому и второму трансформаторам, и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в обмотке, подключенной к третьему и четвертому трансформаторам. 7,. Обратимый компенсационный преобразователь, содержащий на стороне переменного тока питающий трехфазный трансформатор с двумя вторичн1ыми обмотками, соединенными в звезду, на стороне постоянного тока - две трехфазные группы вентилей, аноды и катоды которых Пофазно объединены и подключены к трехфазной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные вьшоды, отличающий-ся тем, что, с целью повьпиения экономичности, эффективности использования основного оборудования и фазности преобразования, к выходным выводам чере введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключены шесть трехфазных групп вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к указанной трехфазной батарее конденсаторов, при, этом дополнительные трехфазные группы вентилей подключены к питающим трехфазным трансформаторам с первичными обмотками, соединенными в звезду и в треугольник и со вторичными обмотками, соединенными в зигзаг. 8. Преобразователь по п.7, о т личающнйся тем, что первый и второй питающие трансформаторы соединены по схеме звезда - прямой и обратный зигзаг, а третий и четвертый - по схеме, треугольник - г 1ямой и обратный зигзаг, при этом прямой зигзаг образован основной и дополнительной секциями так, что начала ос- новньк секций фаз всех питающих трансформаторов Подключены к соотвптствующим фазам трехфазньк групп вентилей, а начала дополнительньйс секций трех фаз объединены между собой, образуя нулевые точки, концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в первом и четвертом трансформаторах и с концами дополнительных секцийфаз С,А,В соответственно во втором и третьем трансформаторах, а обратный зигзаг образован аналогично прямому зигзагу при противофазном подключении тех же секций 9. Преобразователь по п,7, о.т личающийся тем, что первый и четвертый питающие трансформаторы соединены по схеме звезда- - прямой и обратный зигзаг, а второй и третий - по схеме треугольник - пря17 мой и обратный зигзаг, при этом прямой зигзаг образован основной и дополнительной секциями так, что начала основных секций фаз всех пи.гашцих трансформаторов подключены к соответствующим фазам трехфазных групп вентилей, а начала дополнительных секций трех фаз объединены между собой, образуя нулевые точки, конщл основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фйз В,-С,А соответственно в первом и втором пи- тагацих трансформаторах и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в третьем и четвертом трансформато1 ах, а обратный зигзаг образова,н аналогично прямому зигзагу при противофазном подключении тех же секций.

1. Обратимый компенсационный преобразователь, содержащий на ctopoне переменного тока трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными в звезду, на сторо- не.постоянного тока - две трехфазные группы вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к трехфазной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, эффективности использования основного оборудования и фазности преобразования, j выходным выводам через введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключены шесть трехфазных групп вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к указанной трехфазной батарее конденсаторов, при этом указанные дополнительные трехфазные группы вентилей подключены к трем трансформаторам со вторичными обмотками, соединенными в звезду. a первичные обмотки всех трансформаторов соединены в зигзаг. 2.Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что первичные обмотки трехфазных трансформато- .ров, соединенные в зигзаг, вьтолнены из основной и дополнительной секций, соединенных между-собой и включенных в сеть так, что начала основных секций фаз А, В, С трансформаторов подключены к соответствующим фазам сети в первом и втором трансформаторах, к фазам В, С, А сети соответственно в третьем трансформаторе и к фазам С, А, В сети соответственно в четвертом трансформаторе, начала дополни« тельных секций каждого трансформатора объединены, концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в первом и третьем трансформаторах и с концами дополнительных секций фаз.В,С,А соответственно во втором и четвертом трансформаторах. 3.Преобразователь по п.1, о т tC СО л и ч a ю щ и и с я тем, что первичные обмотки трехфазных трансформа торов, соединенные в зигзаг, выполнены из основной и .дополнительной секций, соединенных между собой и включенньк в сеть так, что начала основных секций фаз А,В,С трансформаторов подключены к соответствующим фазам сети в первом к четвертом трансформаторах, к фазам C,AjB сети соответственно во втором трансформаторе и к фазам В,С,А сети соответственно в третьем трансформаторе, начала дополнительных секций каждого трансформатора объединены, концы основных секций фаз А,В,С соединены с

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для питания мощных потребителей в электрифицированном транспорте, цветной металлургии, химической промышленности - для питания установок электрографитации.

Известен компенсированный двадца.тичетырехфазный преобразовательный агрегат, содержащий два двумостовых преобразовательных блока, питакяцихся от трансформаторов с одной первичной обмоткой, снабженной устройством регулирования напряжения нагрузкой и двумя вторичными, соединенными в звезду и в треугольник. Епоки соедииены по постоянному току параллельно и снабжены, коммутирующим устройством, выполненным в виде трехфазнбго реактора, зашуйтированного пофазно койдбнсаторными батареями. Полюса, образованные средними точками фазных обмоток реактора компенсирующего устройства, подключены к входным выводам. Нежяу полюсами, образованными началами фазных обмоток реактора ко№ пенсирующего устройства и полюсами первичной обмотки трансформатора включеш фазоповоротные устройства сЪ сдвигом фазных напряжений на угол

+7,5 эл. град, в первом блоке и на 7,5 эл. град. - во втором 1 .

Недостатком преобразовательного агрегата является наличие в коммутирующем устройстве трехфазного реактора - места дополнительных потери энергии и элемента, снижающего его технологичность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является условно-шестифазный каскадный компенсационный преобразоватепь, содержащий трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными в звезды, две трехфазные группы вентилей (анодную и катодную) в одну трехфазную .батарею конденсаторов, смонтированную в звезду или в треугольник, включенную между указанными группамн вентилей

Симметричный режим работы такой схемы возможен при сдвиге между ЭДС одноименных фаз вторичных обмоток питающего трансформатора на угол Л. При этом напряжение на конденсаторах имеет одинарную частоту (как в сети), и.способно обеспечивать опер ежающую : коммутацию тока вентилями, т.е. компенсационный режим работы всей схе- . мы 23. Недостатками условно-шестифазного каскадного компенсационного преобразователя являются низкая фазность преобразования, при которой в питающую сеть генерируются гармоники тока порядка (6rit1), т.е. 5-я, 7-я, 11-я, 13-я и т.д., а также низкая эффектив ность использования конденсаторной батареи, поскольку в этой схеме уста новленная мощность конденсаторов и генерируемая реактивная мощность При мерно равны между собой. Цель изобретения - повышение экономичности, эффективности использова ния основного оборудования и фазноети преобразования. Цель достигается тем, что в обратимом компенсационном преобразователе по первому варианту, содержащем на стороне переменного тока трехфазный трансформатор с двумя в оричными обмотками, соединенными в звезду, на стороне постоянного тока - две трехфазные группы вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к трехфазной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные выводы, к которым через введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключены шест трехфазных групп вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к указанной трехфазной батарее конденсаторов, при этом указанные дополнительные трехфазные группы вентилей подключены к трем трех4)азным трансформаторам со вторич ными обмотками, соединенными в звезду, а первичные обмотки всех трансформаторов соединены в зигзаг. Первичные обмотки трехфазных тран сформаторов, соединенные в зигзаг, выполнены иЭ основной и дополнительной секций, соединенных между собой и включенных в сеть так, что начала осноркых секций фаз А,В,С трансформаторов подключены к соответствующим фазам сети в первом и втором трансформаторах, к фазам В,С,А, сети соответственно в третьем трансформаторе и к фазам С,А,В сети соответственно в четвертом трансформаторе, на чала дополнительных секций каждого трансформатора объединены, кошда основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в первом и третьем трансформаторах и с концами дополнительных фаз В,С,А соответственно во втором и четвертом трансформаторах. Причем первичные обмотки трехфазных трансформаторов, соединенные в зигзаг, выполнены из основной и дополнительной сек|щй, соединенных между собой и включенных в сеть так, что начала основных секций фаз А,В,С трансформаторов подключены к соответствующим фазами сети в первом и четвертом трансформаторах, к фазам О, А,В, сети соответственно во вторбм трансформаторе и к фазам В,С,А сети соответственно в третьем трансформаторе, начала дополнительных секций каждого трансформатора объединены, концы основных секций, фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А в первом и третьек} трансформаторах и с концами дополнительных секций фаз С,А,В во втором и четвертом трансформаторах. В обратимом компенсационном преобразователе (по второму варианту), содержащем на стороне переменного тока питакиций трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными в звезду, на ctopoHe постоянного тока - две трехфазные группы вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к трехфазной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные выводы, к коTopbiM через введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключены еще шест.ь трехфазных групп вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к указанной трехфазной батарее конденсаторов, при этом указанные дополнительные трехфазные группы вентилей подключены к питающим трехфазным трансформатора со вторичными обмотками, соединенными в звезду, и с первичными обмотками, соединенными в звезду в первом и втором трансформаторах и в треугольник - в третьем и четвертом трансформаторах, а все питающие трансформаторы включены в сеть терез фазоповоротные устройства. Фазоповоротные устройства вьшолнены в виде двух трехфазных тран форматоров, вторичные обмотки которых состоят из основной и дополнительной сек1Д1й, соединенных в зигзаг так,что начала основных се1сций фаз Л, В,С каждого из фазоповоротных устройств подключены к соответствующим фазам питающих трансформаторов, начала дополнительных секций объединены, концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в одном фаэоповоротном устройстве подключенном к первому и четвертому трансформаторам и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в другом фазоповоротном устройстве.

Кроме того, фазоповоротное устройство выполнено в виде трехфазного трансформатора с двумя вторичньми обмотками, состоящими из основной и дополнительной секций, соединенных в зигзаг так, что начала основных секций фаз А,В,С фазоповоротных устройств подключены к соответствующим фазам питающих трансформаторов, нача-20 ла дополнительных секций объединены концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз .В,С,А соответственно .в обмот ке, подключенной к первому и второму трансформаторам и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в обмотке, подключенной к тре тьему и четвертому трансформаторам. В обратимом компенсационном преобразователе (по третьему варианту), содержащем на стороне переменного тока питающий трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками,соединенными в звезду, на стороне постоянного тока - две трехфазные груп пы вентилей, аноды и катоды кЬторых пофазно объединены и подключены к трехфазной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные выводы, к которым через введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключены шесть трехфазных групп вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к указанной трехфазной батарее конденсаторов при этом дополнительные трехфазные группы вентилей подключены к питающим трехфазным трансформаторам с первичными обмотками, соединенными в звезду и в треугольник и со вторичными обмотками соединенными в зигзаг. Причем первый и второй питающие трансформаторы соединены по схеме звезда - прямой и обратный зигзаг, а третий и етвертый - по схеме треугольник - прямой и обратный зигзаги

при этом прямой зигзаг образован основной и дополнительной, секциями так, что начала основных секций фаз всех трансформаторов подключены к соответствующим фазам трехфазных групп вентилей, а начала дополнительных секций трех фаз объединены между собой, образуя нулевые точки, концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А-соответственно в первом и четвертом трансформаторах и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно во втором и третьем трансформаторах, а обратный зигзаг . образован аналогично прямому зигзагу при противофазном подключении тех . же секций.

Первый и четвертый питающие трансформаторы соединены по схеме звезда прямой и обратный зигзаг, а второй и третий - по схеме треугольник прямой и обратный зигзаг, при этом прямой зигзаг образован основной и дополнительной секциями так, что начала основных сек1щй фаз .всех питающих трансформаторов подключены к соответствукщим фазам трехфазных групп вентилей, а начала дополнительных секций трех фаз объединены между собой, образуя нулэЕые точки, концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в первом и втором трансформаторах и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в третьем и четвертом трансформаторах, а обратный зигзаг образован аналогично прямому зигзагу при противофазном подключении тех же секций. На фиг,1 представлена схема обратимого компенсационного преобразователя по первому варианту, содержащая трехфазные трансформаторы с вторич- . ными обмотками, соединенными в прямую и обратную звезды, и с первичными обмотками, соединенными в зигзаг, что обеспечивает, сдвиг систем, питающих ЭДС одних трансформаторов на +22,5эл, град-, и других трансформаторов на -22,5 эл. град, На фиг,2 представлена схема обратимого компенсационного преобразователя по первому варианту, содержащая трехфазные трансформаторы с вторичными обмотками, соединенными в прямую и обратную звезды, и с первичными обмотками, соединенными в зигзаг, что обеспечивает сдвиг систем, питающих ЭДС одних трансформаторов на эл.град. и других трансформато ров на -22,5 эл.град, На фиг.З представлена схема обратимого компенсационного преобразователя по второму варианту, содерясащая трехфазные трансформаторы со вторичными .обмотками, соединенными в прямую и обратную звезды, и с первичнБ1М обмотками, соединенными в звезду и в треугольник, включенные в сеть через фазоповоротные устройства, сдвигающие систему питаюоцпс ЭДС одних трансформаторов на 4-22,5 эл.град. и На фиг.4 представлена схема обратимого компенсационного преобразователя по второму варианту, содержащая трехфазные трансформаторы с вторичны ми обмотками, соединенными в прямую и обратную звезды, и с .первичными обмотками, соединенными в звезду и в треугольник, включенные в сеть через фазоповоротное устройство, сдвигающее систему питающих ЭДС одних транс форматоров на +22,5 эл.град. и других трансформаторов на -22,5эл.град На фиг.5 представлена схема обратимого компенсационного преобразователя по третьему варианту, содержащая трехфазные трансформаторы, первичные обмотки которых соединены в звезду и в треугольник, а вторичныев зигзаг, что обеспечивает сдвиг систем питающих ЭДС одних трансформаторов на +22,5 эл.град. и других трансформаторов на -22,5 эл.град. На фиг.6 представлена схема обратимого компенсационного преобразователя по треть.му варианту, содержащая трехфазные трансформаторы,первич ные обмотки которых соединены в заез ду и в треугольник, а вторичные /в зигзаг, что обеспечивает сдвиг систем, питающих ЭДС одних трансформаторов на +22,5 эл.град. и других трансформаторов на -22,5 эл.град. Все варианты обратимого компенсационного преобразователя содержат по восемь трехфазных групп вентилей 1, соединенных попарно между собой чере двухфазные уравнительные реакторы 2 и подключенных к общей нагр-узке через двухфазные уравнительные реакто- 55 ры 3. Средние точки последних являются выходными выводами преобразователя. ОДноименные вентили всех восьми трехфазных групп обьедине;ны пофазно между собой и подключены к трехфазной батарее коммутирующих комденсатрров 4 регулируемой емкости, смонтированных треугольником или звездой. В отличие от прототипа в преобразователе одна трехфазная батарея коммутируюйщх конденсаторов обслуживает в четыре раза больщее число трехфазных групп вентилей и схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов, обеспечиваю№ {е требуемый сдвиг систем питающих ЭДС отдельных групп вентилей. В схемах (фиг.1-6) питание преобразователей осуществляется от четырех трехфазных трансформаторов 5-8 (соответственно первого, второго, третьего и четвертого) с двумя в.торичными обмотками. Количество трансформаторов может быть уменьшено за счет применения магнитопрородов сложной формы. В первом варианте все трансформаторы соединены по схеме зигзаг - прямая и обратная звезды. Вторичные обмотки всех трансформаторов одинаковы и способствуют равномерному распределению тока между параллельно включенными мостовыми схемами. Фазные ЭДС прямой и обратной звезды равны по величине и противоположны по направлению. Б преобразователе (фиг.1) начало коммутации вентилей катодных групп сдвинуто на в сторону отставания относительно одноименных вентилей анодных групп. Это достигается тем, что первичные обмотки трансформаторов 5 и 6 выполнены из секций с числом выполнены из витков W и W , а трансформаторов 7 и В - из секций с числом витков W и Wl, . Если определить коэффициент трансформации.как , то требуемый сдвиг обеспечивается при -- 0,44 с; Ci -57- 0.7С; с -;;,- о,91с; с,- - 0,15С Приведенные значения показывают, что секция с числом витков W является основной для трансформаторов 5 и 6, а секция W - дополнительной. Аналогично, в трансформаторах 7 и 8 основной является секция W;j а дополнительной - секция .

91

Соединение секций между собой и фазировка трансформатора при включении в сеть вьшолнены следующим образом.

Начала основных секций фаз трансформаторов 5 и 6 подключены к соответствующим фазам сети, а начала дополнительных секций отдельных трансформаторов объединены. Концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных Секций фаз С,А,В соответственно в трансформаторе 5 и с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в трансформаторе 6.

Начала основнйх секций фаз А,В,С трансформаторов подключены к фазам сети В,С,А соответственно в трансформаторе 7 и к фазам сети С,А,В соответственно в трансформаторе 8, а начала дополнительных секций отдельньк трансформаторов объединены, концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фае С,А,В соответственно в трансформаторе 7 и с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в трансформаторе 8.

В преобразователе (фиг.2) начало коммутации вентилей правой двухмостовой половины сдвинуто на - в сторону отставания относительно соответствующих вентилей левой двухмостовой половины. Это достигается тем, что первичные обмотки трансформаторов 5 и 8 вьшолнены из секций с числом витков W и W , а трансформаторов 6 и 7 - из секций с числом витков w и . Поэтому соединение секций между собой и фазировка при включении в сеть трансформаторов 5, 8, 6 и 7 преобразователя соответствует соединению секций между собой и фазировке при включениив сеть трансформаторов 5-8 преобразователя по фиг.1.

Во втором варианте трансформаторы соединены по схеме звезда - прямая и обратная звезда и треугольник - прямая и обратная звезда и включены в сеть через фазоповоротные устройст ва 9. Вторичные обмотки всех трансформаторов одинаковы, что способствует равномерному распределению тока между параллельно включенными.мостовыми схемами. Фазные ЭДС прямой и обратной звезды равны по величине и противоположны по направлению.

2970710

В преобразователе (фиг.З) трансформаторы 5 и 6 соединены по схеме звезда - прямая и обратная звезда, образующие 12-ю и 6-ю группы соеди5 нений, а трансформаторы 7 и 8 - по схеме треугольник - прямая и обратная звезда с 3-й и 9-й группами соединений.

Для того, чтобы сдвинуть начало О коммутации вентилей катодных групп относительно одноименных вентилей анодных групп на -|-, в сторону отставания и обеспечить симметричный режим работы преобразователя, пита15 ние к трансформаторам 5,8 и 6,7 подается через отдельные фазоповоротные устройства 9. .На фиг.З фазоповоротные устройства представлены в виде трансформатора со вторичной об20 моткой, соединенной в зигзаг. Фазоповоротные устройства обеспечивают сдвиг системы напряжений сети, подаваемых на первичную обмотку трансформаторов 5 и 8 на угол вперед, 5 .а в трансформаторах 6 и 7 - на угол Л/8 назад.

В преобразователе по фиг.4 трансформаторы 5 и 8 соединены по схеме звезда - прямая и обратная звезда, 0 образующие 12-ю и 6-ю группы соединений, а трансформаторы 6 и 7 - по схеме треугольник - прямая и обратная звезда с 3-й и 9-й группами соединений. Для того, чтобы обеспечить симJ метричный режим работы преобразователя, питание к трансформаторам 5,6 и 7,8 подается через фазоповоротное устройство 9. На фиг.4 фазоповоротное устройство представлено в виде транс0 форматора с двумя вторичными обмотками, соединенными в зигзаг. Фазоповоротное устройство обеспечивает-сдвиг системы напряжений сети, подаваемых на первичную обмотку трансформаторов 5 5 и 6 на угол - , а в трансформаторах 7 и 8 - на угол -JI/8, вперед и назад соответственно.

В третьем варианте первичные обмотки трансформаторов соединены в 0 звезду и в треугольник, а вторичные в зигзаг. Вторичные обмотки всех трансформаторов одинаковы, что способствует равномерному распределению тока между параллельно включенными 5 мостовыми схемами. Фазные ЭДС прямого и обратного зигзага равны по величине и противоположны по направлению . 11,1 В преобразователе по фиг.5 трансформаторы 5 и 6 соединены по схеме звезда - прямой и обратный зигзаги, а трансформаторы 7 и 8 - по схеме треугольник - прямой и обратный зигзагц. Различные схемы соединения первичных обмоток обеспечивают сдвиг моментов коммутации одноименных вентилей попарно соединенных мостов на . Для того, чтобы сдвинуть начаг10 коммутации вентилей катодных групп относительно одноименных вентилей анодных групп на Л/4 в сторону отста вания и обеспечить симметричный режи работы преобразователя, вторичные обмотки всех трансформаторов.соедине ны в прямой и обратный зигзаг. .При этом каждая фаза вторичной обмотки трансформатора состоит из осмовной и дополнительной секций, обозначенны соответственно W-и Если коэффициент трансформации определить как ., то требуемый сдвиг на +II/Q 7У/8 получается при 1,42С и 2,26C. Прямой зигзаг на вторичной стороне собирается следующим образом. Начала основных секций фаз трансформа тора подключены к соответствующим фазам трехфазных групп вентилей, а начала дополнительных секций трех фа объединены между собой, образуя нуле вые точки; концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнител ных секций фаз В,С,А соответственно в трансформаторах 5, 8 и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в трансформаторах 6 и 7 Обратный зигзаг собирается аналогично прямому, только начала и концы обмоток надо поменять между собой. В преобразователе по фиг.6 трансформаторы 5 и 8 соединены по схеме звезда - прямой и обратный зигзаги, а трансформаторы 6 и 7 - по схеме треугольник - прямой и обратный зигзаги. Соединение вторичных обмоток трансформаторов в зигзаг осуществляется также, как и в преобразователе , по фиг.5. Рассмотрим специфику работы преоб разователя. Для простоты активным и реактивным сопротивлением питающих трансформаторов и сети будем пренебрегать а индуктивное сопро ивление в цепи постоянного тока примем.бесконечно большим. При этих условиях коммутаци 7 тока в вентилях происходит мгновенно, а постоянный ток является идеально сглаженным. Так как работа преобразователя в выпрямительном и инверторном режимах идентична, ограничимся рассмотрением только вьшрямительного режима. Приуказанных условиях каждый вентиль преобразователя вступает в работу один раз за период и проводит ток в течение 2J/3. Величины выпрямпенных напряжений отдельных трехфазных групп вентилей одинаковы, но их мгновенные значения не совпадают во времени. Поэтому параллельная работа четырех мостов на общую нагрузку обеспечивается двухфазными уравнительными реакторами. Двухфазные уравнительные реакторы 2находятся в одинаковых условиях. Они объединяют по два моста попарно и воспринимают на себя разность выпрямленных напряжений двух трехфазных групп вентилей (вызываемых в дальнейшем элементарными преобразователями). Напряжение на реакторах состоит из фазных напряжений одновременно работакицих фаз трансформаторов в различных элементарных схемах и конденсаторной составляющей и имеет утроенную частоту. Двухфазные уравнительные реакторы 3воспринимают на себе разность мгновенных значений выпрямленных напряжений двухмостовых половин преобразователя . Частота напряжения на них в шесть раз больше частоты напряжения сети. Компенсационный режим работы преобразователя обеспечивается трехфазной группой конденсаторов 4.. Повысить эффективность использования батареи конденсаторов можно, увеличив частоту тока в ней и уменьшив его величину. С этой целью все восемь элементарных преобразователей подключены к одной батарее конденсаторов и за счет сдвига систем ЭДС питающих трансформаторов 5-8 задается такая очередность вступления вентилей в -работу, при которой только часть тока вентилей будет идти через конденсаторы и заряжать их. Конденсаторная батарея обеспечивает независимую работу элементарных преобразователей и опережающую комму-, тацию тока в них. Опережающая комму131тация - особенность всех компенсационньк схем преобразования. Она возможна потому, что в основной контур коммутации, состоящий из очередной и предьщущей питаннцего трансфррматора, вводится дополнительная ЭДС, которая преодолевает в момент коммутации вышеуказанных вентилей ЭДСпитающего трансформатора и осуществляет процесс комммутации. В качестве дополнительной ЭДС в схеме используется напряжение конденсаторов, которое создается их периодической перезарядкой за счет протекания токов на грузки. Электромагнитньм процесс в преобразователях по фиг.1,3,5 и в преобра зователях по фиг.2,4,6 несколько отличается. Рассмотрим его особенности В преобразователях по фиг.1,3,5 симметричньвц; режим работы всех трехфазных групп вентилей имеет место гф сдвиге ЭДС трансформаторов 7 8 на Л/2 в сторону отставания от сис тем ЭДС трансформаторов 6 и 5 соответственно. Одновременно система ЭДС трансформаторов 6 и 7 отстает от сис темы ЭДС трансформаторов 5 и 8 соответственно-на J7/4. Указанные сдвиги систем ЭДС в рас сматриваемом преобразователе можно получить различными способами, поэто му принцип работы всех трех варианто преобразователя одинаковый. Такие сдвиги систем питающих ЭДС в сочетании со схемой преобразовател позволяют получить одновременно два эффекта;повышение фазности преобразо вани ()j повьш1ение эффективности использования конденсаторной бата реи и трансформаторов. В конечном итоге обеспечивается экономичность преобразователя и эффективность использования основного обс удования, потому что при созЧ 1 (оптимальном значении коэффициента мощности для предлагаемого преобразователя) трансформатор разгружается от реактивных токов, в нем уменьшаются потери. При этом установленная мощность конденсаторной батареи в 4 раза меньше компенсируемой реактив ной мощности. В рассматриваемых преобразователях ток и напряжение коммутирующих конденсаторов имеет учетверенную час тоту и по форме достаточно близки к синусоиде. 14. 7 Коммута1р1я осуществляется в момент времени, соответствующий максимальному напряжению на конденсаторах cywaк:c d ток, приходящийся на элементарный преобразователь; сопротивление фазы конденсаторов, соединенных треугольником. Из формулы следует, что коммутирующее напряжение зависит от величины тока нагрузки. При увеличении последнего напряжение на. конденсаторах возрастает и свободно устанавливающийся опережающий угол регулирования d будет больше. Этот угол можно вычислить из условия равенства в мо- , мент коммутации коммутирующего и коммутируемого напряжений. Дпя рассматриваемых cjf-eM преобразователей вьфажение имеет вид oL-otrc sin lsV3U u;C - амплитудное значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора. При применении в схеме управляемых вентилей момент вступления их в ра боту задается системой управления и, поэтому, опережающий угол может быть меньше расчетного, который, таким образом, для, заданных условий является максимально возможным. Если схема выполнена на неуправляемых вентилях, то в ней устанавливается максимально возможный угол регулирования. Однако он пмеет критическое значение, больше которого быть не может. Это объясняется тем, что напряжение на вентилях в непроводящую часть периода при углах регулирования больше критического становится положительным и вентили начинают повторно вступать в работу. Для рассматриваемых ва риантов преобразователя, работающего в неуправляемом режиме, критический угол регулирования о6ц.р -20,1° . Б преобразователях по фиг.2,4,6 оптимальный с точки зрения напряжения на конденсаторах и их установленной мощности яв.пяется режим со сдвигом питающих ЭДС трансформаторов 6 и 7 на 1/2 в сторону отставания от систем ЭДС трансформаторов ,5 и 8 соответственно. Одновременно система ЭДС трансформаторов 8 и 7 должна отставать от системы ЭДС трансформатор 5 и 6 соответственно на Л/А. В этом режиме напряжение на конденсаторах (коммутируияцее напряжение) имеет удвоенную по сравнению с прототипом частоту и другую форму, близкую к си нусоид, усеченной в верхней части. Необходимость получения такой .формы коммутирующего напряжения- объясняется тем, что в прототипе напряжение конденсаторов, именщее одинарную частоту, производит коммутацию в дву трехфазных группах вентилей при напряжении коммутации, равном максимальному значению U, лкс ° ° ъг риантах рассматриваемого преобразова теля напряжение удвоенной частоты производит коммутацию в восьми трехфазных группах вентилей при напряжении коммутации, не совпадающем с мак симальным значением напряжения на конденсаторах. Если при прочих равных условиях напряжения коммутации в прототипе и в рассматриваемом преобразователе будут равны, то в после ием максимальное значение напряжения конденсаторов CMOiKC- cf а их установленная мощность примерно в 1,4 раза больше, чем в прототипе. Учитывая, что в рассматриваемом преобразователе одра конденсаторная батарея обслуживает в 4 раза бол1зшую мощность, эффективность ее применени примерно в 2,8 раза выше, чем в прототипе, т.е. предлагаемьй преобразователь является эффективным умножителем мощности конденсаторной батареи. Из последней формулы следует, что напряжение конденсаторов зависит от значения тока нагрузки и при его увеличении возрастает. При этом свободно устанавливающийся опережающий угол регулирования оС , соответствующий равенству в момент коммутации коммутирующего и коммутируемого напряжений, будет больше. Если преобразователь вьтолнен на управляемых вентилях, момент вступле ния их в работу задается системой у хравления и, поэтому, опережающий угол может быть меньше расчетного, которьш, таким образом, для указанных условий является максимально возможным. Если преобразователь выполнен на неуправляемых вентилях, то в нем имеет место режим с максимально возможным, при заданном значении емкости и тока нагрузки, опережающим углом регулирования. Однако этот угол имеет критическое значение, больше которого он быть не может. Это объясняется тем, что при достижении углом регулирования часть периода становится положительным и они начинают повторно вступать в работу. В рассматриваемых вариантах преобразователя коммутирунмдее напряжение конденсаторнои батареи по отношению к отдельным элементарным преобразователям является несимметричным. Поэтому для тех трехфазных групп вентилей, система питающих ЭДС которых сдвинута вперед, критический угол с(, 42,5 , а для трехфазных групп вентилей, система питающих ЭДС которых сдвинута назад, критический угол 19,24, Параллельно-последовательное соединение восьми трехфазных групп вентилей, подключение их к одной трехфазной батарее конденсаторов в сочетании с предлагаемь1м сдвигом систем питающих ЭДС позволили получить компенсационный преобразователь, выгодно отличающийся от прототипа технологичностью, поскольку в нем коммутирующее звено состоит только из трехфазной батареи и проще быть не может, экономичностью за счет снижения потерь в трансформаторах при повьщ1ении коэффициента мощности и в конденса- . торной батарее, высокой эффективноетью использования конденсаторной батареи и трансформаторов, режимом преобразования повышенной фазности (), при котором в сеть генерируются гармоники тока порядка (24п±1), т.е. .23-я, 25-я, 47-я, 49-я и т.д., мощность которых существенно ниже мощности гармоник более низких порядков, особенно 5-й, 7-й, 11-й. Все варианты обратимого компенса- miOHHoro преобразователя близки по характеру электромагнитных процессов и технико-экономическим характеристикам. Вместе с тем они отличаются способом получения требуемого фазосдвига, В преобразователе по первому вари анту фазосдвиг осуществляется за сче соединения в зигзаг (вЬзможны и другие схемы, например треугольник с продолженными сторонами или скользящий треугольник) перви1ных обмоток трансформаторов, поэтому он эффективен при выпрямленных напряжениях до 1000 В и стабильном характере нагруз ки, т.е. в электролизных установках химических производств и при производстве алйоминия в цветной металлургии.

Г В преобразователе по второму варианту фазосдвиг осуществляется за счетфазоповоротных устройств, поэтому он эффективен там, где применяется регулирование вьйтрямпенного тока с помощью автотрансформатора, в частности в установках элекЛ-рографитации. В преобразователе по третьему варианту фазосдвиг осуществляется на вторичной стороне трансформатора и ОН эффективен в высоковольтных устройствах, например в передачах постоянного тока. I.. Риг.г

Щ

ABC

Л I