Трехфазный компенсационный преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразова- телгзной технике, и может быть использовано на питающих подстанциях электротранспорта, а также в системах передач электроэнергии постоянным током высокого напряжения и преобразователях частоты со звеном постоянного тока.

Цель изобретения - повышение надежности трехфазного компенсационного преобразователя путем создания защиты, осуществляющей быстродействующее отключение его от источника постоянного напряжения как в аварийном, так и в нормальном режимах.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого преобразователя;на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя и представляющие основу для синтеза системы его управления.

Трехфазный компенсационный преобразователь содержит трехфазный трансформатор с первичной обмоткой

1и двумя группами вторичных обмоток

2и 3, соединенных звездой, между общими точками которых включен уравнительный реактор А со средним выводом, подключенным к положительному полюсу источника пи 1 ания. Крайние выводы вторичных обмоток 2 трансформатора соединены с анодами вентилей 5-7, а выводы группы обмоток 3-е анодами вентилед 8-10. Катоды вентилей 5и8, 6и9, 7и10 объединены в общие точки, и к этим точкам подключены ::онцы соединенных звездой батареи коммутирующук конденсаторов

11 и трехфазного соединения в звезду Уравнительного реактора (катушки)

12,нулевая точка которого подключена к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения.

.Между средним выводом двухфазного уравнительного реактора 4 и нулевой точкой батареи коммутирующих конденсаторов 11 включен первый дополнительно введенный управляемый вентиль

13,а между нулевой точкой батареи ко1-1мутирующих конденсаторов 11 и нулевой точкой трехфазного уравиительного реактора 12 - второй допол- „g рабочие вентиди 5-10 преобразоватенительно введенный вентиль 14. Управление вентилями 5-10 преобразователя осуществляется главной системой 15 управления, а дополнительно введя, в результате чего они переходят в непроводящее состояние и прекращается ток в каждой из вторичных обмоток 2 и 3 трансформатора.

5

5

денными вентилями 13 и 14 - вспомогательной системой 16.

Преобразователь в режиме инвертирования работает следующим образом.

Потребляемьш от источника постоянного напряжения ток делится уравнительным реактором 4 пополам. Во вторичных обмотках трансформатора 2 и 3 ток протекает в течение одной трети периода. В каждой из фаз трехфазной уравнительной катушки 12 протекает треть инвертированного тока. Каждый из коммутирующих конденсаторов батареи 11 перезаряжается с удвоенной частотой по отношению к частоте инвертированного тока, чем достигается высокая эффективность использования конденсаторов.

Дополнительно введенный вентиль 13 при нормальной работе преобразователя (инвертора) закрыт и находится под воздействием положительного напряжения. Разность потенциалов между анодом ц катодом вентиля 14 равна нулю, так как узловые точки конденсаторной батареи и трехфазного уравнительного реактора являются эквипотенциальными. Этот вентиль при нормальной работе устройства также находится в закрытом состоянии.

Отключение инвертора от источника постоянного напряжения осуществляется следующим образом. Снимают управляющие импульсы с управляемых вентилей 5-10 путем выключения главной системы 15 управления и включают вспомогательную систему 16, вырабатывающую одиночный импульс, который подается на первый дополнительно включенный управляемый вентиль 13. Этот импульс должен подаваться непосредственно после выключения главной системы 15. Так как вентиль 13

5 находится под действием положительного напряжения, то управляющим импульсом он переводится в проводящее состояние, после чего ток источника питания начинает протекать через

Q коммутирующие конденсаторы батареи 11 и фазы трехфазной уравнительной катушки 12. Секции двухфазного уравнительного реактора 4 при этом обесточиваются, прекращается ток через

0

5

0

дя, в результате чего они переходят в непроводящее состояние и прекращается ток в каждой из вторичных обмоток 2 и 3 трансформатора.

По М(фе заряда коммутирующих конденсаторов батареи 11 на них растет напряжение, противодействующее протеканию тока источника постоянного напряжения. Этот ток уменьшается и с течением времени стремится к нулю. Вентиль 13 переходит в закрытое состояние, и инвертор в целом оказывается отключенным от источника пита- ния.

Для включения инвертора в работу следует подать управляющий импульс от вспомогательной системы 16 управления на второй дополнительно введен ный управляемый вентиль 14. Он в процессе заряда коммутирующих конденсаторов при отключении инвертора находится под положительным напряжением и, открываясь, дает возможность ком- мутирующим конденсаторам батареи 11 перезарядиться через трехфазный уравнительный реактор 12, изменив полярность напряжения между обкладками на обратную. При .этом напряжение на ,вентиле 13 снова становится положи- тельнь м и инвертор готов к работе. Инвертор переводится в рабочее состояние главной системой 15 управления, осуществляющей формирование в требуе мой последовательности импульсов управления вентилей 5-10.

На фиг. 2 и 3 представлены временные диаграммы, дополнительно поясняющие работу преобразователя. На чертежах приняты следующие обозначения: Uf - и,о 1 - напряжения на тиристорах 5-10, 1/я - напряжение на конденсаторах 1 1, i , - токи конденсаторов 11, U yj. -t/,,0 - управляющие импульсы тиристоров 5-10; if - i/,-, - токи тиристоров 5-10; - напряжение тиристора 13 iij - ток тиристора 13; U ,, - управляющий импульс тиристора 13; - напряжение тирис тора 12; Uy,j - управляющий импульс тиристора 12, i - ток инвертора, потребляемый на стороне источника постоянного напряжения.

В интервале времени 0-t-/ пред

ставлен нормальньш реж;1м работы компенсационного инвертора. В момент tf , когда подается команда на бесконтактное отключение инвертора, снимаются управляющие импульсы с вентилей 5-10 и подается управляющий импульс на вентиль 13, включенный между общей точкой конденсаторов и положительным источником питания.

с, Ь и

о

5

0

После уменьи ения тока источника питания до нуля инвертор переходит в отключенное состояние. Запасенное напряжение на конденсаторах в интервале отключения не оказывает влияния на основные тиристоры инвертора. Напряжения на этих тиристорах являются такими же как и до его включения в работу (т.е. когда имеются силовые напряжения, но отсутствуют управляющие импульсы ка основных тиристорах).

Таким образом, для осуществления бесконтактного отклн)че}1ия компейс. ЦИОН1ШГО инвертора не требуется дополнительных источникоЕ энергии, а используются рабочие :;пемен1Ы.

В предлагаемом преобразонателе благодаря бесконтактному включению в цепь источника постоянного напряжения батареи комму тирующих. конденсаторов происходит быстрое обесточи- вание элемента цепи без возникновения перенапряжений в инверторе и перегрузок по току, в результате чего повы- надежность работы преобрлэо- вателя.

Кроме того, имеется возможность подкл -. чения и отключення предлаг-ае- мого преобразрвателя в систем;э.ч г-Оредач электроэнергии пос1оянн, м током высокого напряжения, что в iipoT OTune невозможно.

Формула изобретения

Трехфазный компенсационный преобразователь, содержащий трехфазньш трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными звездой, между общими точками которых включен двухфазный уравнительный реактор со средним выводом, образующим первый вывод постоянного тока, крайние его выводы соединены с анодами вентилей, подключенных к главной системе управления, катоды которых в одних и тех же фазах объединены в общие точки и подключены к концам соединенных звездой батареи коммутирующих конденсаторов и к концам трехфазного соединенного в звезду уравнительного реактора, нулевая точка которого образует второй вывод постоянного то- ка отличающийся тем, что5 с целью повышения надежности путем создания защиты, ос тдествляю- щен быстродействующее отключение его по соответствующему сигналу от источника постоянного напряжения

как в аварийном, так и в нормальном режимах, средний вывод двухфазного уравнительного реактора соединен через первый дополнительно введенный управляемый вентиль с нулевой точкой батареи коммутирующих конденсаторов, которая через второй дополнительно введенный управляемый вентиль соединена с нулевой точкой трехфазного

уравнительного реактора, причем оба вентиля по отношению к упомянутым первому и второму выводам постоянного тока включены в проводящем направлении и подключены к вспомогательной системе управления, выполненной обеспечивающей их коммутацию по соответствующему сигналу на отключение преобразователя.

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано на питающих подстанциях электротранспорта. Целью является повышение надежности. Устр-во содержит трансформатор с вторичными обмотками 2, 3, соединенньти звездой. К обмоткам 2, 3 подключены вентили 5-10. Между средним выводом реактора 4 и звездой коммутирующих конденсаторов 11 включен первый управляемый вентиль 13. Второй управляемый вентиль 14 включен между звездой конденсаторов 11 и нулевой точкой трехфазного уравнительного реактора 12. В аварийной ситуации или при необходимости отключения инвертора выключается главная система управления и включается вентиль 13. Конденсаторы 11 при этом заряжаются до напряжения источника питания, ток в цепи инвертора прекращается. Для включения инвертора вентилем 14 замыкается цепь перезаряда конденсаторов 11, после чего включается главная система управления, включающая рабочие вентили в требуемой последовательности. 3 ил. ел 57/J Ue // fe. I-«IU & дзилГ

. л ,. /ХУ

и

ч

л

Л,

/ХУ1 ж/,

fг j V

л- /L .

Uj

Ху| /Хи

/Хи /Хи /

ipufi

1

Редактор Е.Копча

Составитель Г.Мыцык Техред И.Верес

Заказ 3590/55Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор А.Тяско