Высоковольтный компенсационный преобразователь Советский патент 1985 года по МПК H02M7/19 H02M7/757 

Об

00 сю со 1 1 Изобретение относится к преобразо вательной технике и предназначено для питания мощных потребителей, работающих на постоянном или переменном токе, в частности, для преобразо нательных подстанций передач постоян ного тока. Цель изобретения - повышение экономичности и эффективности использования оборудования. . На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого высоковольтного компенсационного преобразователя. Высоковольтный компенсационный преобразователь содержит две последо вательно соединенные вентильные части 1 ,, каждая из,которых состоит из двух каскадно соединенных вентильных jMocTOB. Кобщим точкам вентилей анод ных и катодньтх групп .каскадно соединенных вентильных мостов подключены вторичные обмотки суммирующего трансформатора 2. К первичной обмотке указанного трансформатора подключена трехфазная батарея 1 конденсаторов 3 регулируемой емкости, которая может быть соединена в звезду или в треугольник. Эта батарея конденсаторов, совместно с суммирующим трансформатором, образует коммутирующее звено преобразо-зателя. Подключение к сети переменного тока осу ществлено с помощью трехфазного трансформатора 4 с первичной обмоткой, соединенной в звезду или в треугольник и с четырьмя вторичными обмотками, соединенными в прямую и обратную звезду и в прямой и обратньй треугольник. Причем две обмотки, соединенные в прямую звезду и прямой треугольник, подключены к вентильным мостам одной вентильной части преобразователя, а две другие, соединенные в обратную звезду и обратный треугольник - к вентильным мостам другой вентильной части преобразователя. Преобразователь может работать как в вьшрямительном, так и в инверторном режимах. Рассмотрим специфику его работы, пренебрегая активным и реактивным сопротивлением питающего трансформатора и сети, а индуктив ное сопротивление в цепи постоянного тока примем бесконечно большим. При указанных условиях каждый вентиль преобразователя вступает в ра72боту один раз за период и проводит ток в течение 2///3. Коммутация тока происходит мгновенно. Оптимальный режим работы преобряазователя, характеризующийся экономичностью, эффективным использованием оборудования и фазностью преобразования (2А т7/12) имеет место только при определенном сочетании систем питающих трехфазных напряжений, .подаваемых на вентильные мосты вентильных частей 1 преобразователя, соединенных между собой последовательно. Исследованиями установлено, что системы трехфазных напряжений, подаваемых на отдельные вентильные мосты, соединенные в вентильных частях каскадно, должны быть сдвинуты между собой на 17/2, а системы трехфазных напряжений отдельных вентильных частей преобразователя должны быть сдвинуты друг по отношению к другу на /7. Поэтому питающий трехфазный трансформатор 4 имеет четыре вторичные обмотки, две из которых соединены в прямую и обратную звезду, а две другие - в прямой и обратный треугольник. Для питания вентильных мостов не обязательно применение одного трехфазного трансформатора с четырьмя вторичными обмотками. Трехфазных трансформаторов может быть два. В этом случае они должны иметь по две вторичные обмотки: в одном трансформаторе соединенные в прямую звезду и прямой треугольник, а в другом -,в обратную звезду и в обратньй треугольник. Возможен вариант питания вентильных мостов от четырех трехфазных трансформаторов. В этом случае каждый вентильный мост будет подключен к отдельному трансформатору. Вторичные обмотки трансформаторов должны быть соединены: в прямую звезду, прямой треугольник, обратную звезду, обратньй треугольник. При достижении указанных сдвигов систем трехфазных питающих напряжений обеспечиваются оптимальные условия работы трехфазной батареи конденсаторов 3, общей для обеих вентильных частей преобразователя, подключаемой к ним через суммирующий трансформатор 2. Оптимальность режима заключается в благоприятной форме напряжения на конденсаторах (практически синусоидальной) и минимально возножном значении их установленной мощности. Указанные условия обеспечиваются суммирующим трансформатором, который выполняет в преобразователе две важнейшие функции. Первая заключается в том, что конденсаторная батарея перезаряжается токами обеих вентильных частей преобразователя. Причем фазировка трехфазных систем питающих напряжений выбрана таким образом, чтобы эти токи преимущественно вычитались, что и является одним из факторов снижения уста новленной мощности конденсаторной батареи, а значит снижения ее стоймости и потерь в ней. Вторая функция заключается в возможности согласования номинального напряжения конденсаторной батареи с требуемым рабочим напряжением, что возможно за счет соответствующего подбора коэффициента трансформации суммирующего трансформатора. Поэтому в преобразователе всегда можно достичь теоретической эффективности использования конденсаторной батареи. Объясним это важнейшее положение на примере. Предположим, что теоретическая эффективность использования конденсаторной батареи в преобразователе К j, 2. Предположим также, эрр что расчетное значение рабочего напряжения на ковденсаторной батарее равно В. Если конденсаторная батарея подключается в преобразова,тель не через суммирующий трансформатор, а непосредственно к установке надо принять конденсаторы с номи нальным напряжением 1050 В, потому что ближайшее меньшее номинальное значение напряжения серийно выпускаемых конденсаторов 660 В ниже расче ного значения рабочего напряжения. Однако, принимая к установке конденсаторы с 1050 В, повышаем требуемое значение напряжения примерно в 1,4 раза, а установленную мощност конденсаторной батареи почти в 2 раза. При этом реальная эффективность использования конденсаторной батареи будет равна единице, т.е. использование конденсаторной батареи будет неэффективно. Компенсационный режим работы преобразователя обеспечивается трехфазной батареей конденсаторов, которая вместе с суммирующим трансформатором образует коммутирующее звено. Трехфазные группы вентилей, подключенные к коммутирующему звену, образуют компенсационную часть преобразователя, а остальные - обычную..Опережающая коммутацию тока вент1-шями компенсационной части преобразователя возможна потому, что в основной контур коммутации, состоящий из очередной и предьщущей фаз питающего трансформатора, вводится дополнительная ЭДС, которая преодолевает в момент коммутации вышеуказанных вентилей напряжение вторичных обмоток питающего трансформатора и осуществляет процесс коммутации. В качестве дополнительной ЭДС используется напряжение конденсаторов. В преобразователе оно имеет удвоенную частоту по сравнению с частотой питающего напряжения сети и по форме достаточно близко к синусоиде. Коммутация осуществляется в момент времени, соответствующий максимальномь напряжению на конденсаторах. Преобразователь может быть выполнен на неуправляемых вентилях (только как выпрямитель), либо быть частично управляемым (когда в обычной части используются управляемые вентили, а в компенсационной - неуправляемые) , либо полностью управляемым. В частично или полностью управляемом преобразователе возможно поддерживать заданное з,начение коэффициента мощности при регулирйвании тока и напряжения на вьгходе в mtspo- ких пределах. Такой- режим работы обеспечивается, если поддерживать в обычной и компенсационной частях преобразователя примерно одинаковые углы регулирования противоположного знака. Последовательное соединение двух вентильных частей, подключение их к одной трехфазной батарее конденсаторбв через суммирующий трансформатор в сочетании со сдвигом трехфазных систем питающих напряжений отдельных вентильных мостов, позволяют получить высоковольтный компенсационньм преобразователь, выгодно отличающийся от прототипа и других известных компенсационных преобразователей экономимностью, высокой эффективностью использования батареи конденсаторов и трансформаторов, способностью поддерживать заданное значение коэффициента мощности при регулировании тока и напряжения на вьгходе в широких пределах, режимом преобразования повышенной фазности (24 /т/12).

.

-.1 V V V

1ЛЛ

-Л.,А

+ 5

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий по меньшей мере один трехфазный трансформатор с первичной и четырьмя вторичными обмотками, которые соединены в прямую и обратную звезды и в прямой и обратный треугольники и подключены к двум вентильным частям, состоящим из двух каскадно соединенных вентильных мостов каждая, и трехфазную батарею конденсаторов регулируемой емкости, отличающийс я тем, что, с целью повьш1ения экономичности и эффективности использования оборудования, указанные вентильные части соединены между собой последовательно, к соответствующим общим точкам каскадно соединенных вентильных мостов подключены две вторичные обмотки дополнительно введенS ного суммирующего трансформатора, сл к свободным выводам первичных обмоток которого, соединенным в звезду, подключена указанная трехфазная батарея конденсаторов регулируемой, емкости.