Компенсированный преобразователь Советский патент 1988 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой нреобразовательной технике, и может быть использовано для обеспечения стабилизации тока в нагрузке, повышения надежности и экономичности нре- образовательных систем, питающих электролизные серии, электротермические установки и др.

Цель изобретения - обеспечение стабилизации тока в нагрузке, повышение коэффициента мощности при одновременном обеспечении высокой надежности и экономичности преобразователя, а также получение максимального коэффициента мощности при минимальной установленной мощности компенсирующей и стабилизирующей конденсаторных батарей.

На чертеже нредставлена принципиальная схема компенсированного нреобразова- теля.

Преобразователь содержит преобразовательный трансформатор с трехфазной сетевой обмоткой 1, вентильной обмоткой 2, соединенной в прямую звезду, и вентильной обмоткой 3, соединенной в обратную звезду, два пу.чевых трехфазных выпрямителя 4 и 5, подключенных соответственно к вентильным обмоткам 2 и 3. Двухфазный уравнительный реактор 6 с выводо.м от середины его витков, образующим один из выходных выводов для подключения нагрузки, включен между нулевыми выводами звезд вентильных обмоток 2 и 3. Кро.ме того, преобразователь содержит стабилизирующий трех- : фазный реактор 7, стабилизирующую конден- : саторную батарею 8 и ком пепси руюнхую кон- депсаторную батарею 9. Конденсаторная ; батарея 9 соединена с концами сетевой об- I мотки 1 нофазно последовательно, причем I свободные выводы фазных конденсаторов I этой батареи соединены с выводами фазных : обмоток реактора 7 и с выводами фазных ; конденсаторов стабилизирующей конденсаторной батареи 8. При этом выводы от начал фазных электрически связанных об.моток трехфазной сетевой обмотки 1, свободные выводы обмоток стабилизирующего реактора 7 и конденсаторов стабилизирующей конденсаторной батареи 8 подключены к входным выводам для подключения трехфазной питающей сети так, что конденсаторы подключены к опережающим, а фазные обмотки реактора - к отстающим, по отпопшнию к фазным сетевым обмоткам трансформатора, фазам питающей сети.

Компенсированный преобразователь работает следующим образом.

При подключении преобразователя к питающей сети соединенные с вентильными обмотками 2 и 3 трехфазные выпрямители 4 и 5 за счет выравнивающего действия двухфазного уравнительного реактора 6 работают параллельно со сдвигом коммутацион

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ных нроцессов в одном вынрямителе относительно другого на 60 эл. град.. Длительность вентильного тока выпрямителей без учета угла ко.ммутации составляет 120 эл. град., а амплитуда равна половине тока нагрузки. Ток двух противофазных вентилей трансформируется в сетевую обмотку трансфор.матора 1, а следовательно, протекает и через компенсирующую конденсаторную батарею 9. Этот ток протекает и через стабилизируюнхие реактор 7 и конденсаторную батарею 8. В силу того, что сопротивления фаз реактора 7 и батареи 8 на частоте сети равны, то но первой гармонике кондеь:- саторная батарея 9 и сетевая обмотка трансформатора 1 зачитываются от источника тока (т. е. источника с неизменным током). Неизменность тока в сетевой обмотке 1 обеспечивает стабилизацию выпря.млепного тока в нагрузке преобразователя, а также отсутствие феррорезонансных бросков тока в батарее 9, что обеспечивает высокую надежность работы преобразователя.

Напряжение на конденсаторной батарее 9 трансформируется в контуры коммутации вентилей выпрямителей 4 и 5, вызывая их опережающую искусственную ком.мутацию. При емкости конденсаторов батареи 9, равной sintf. (1), где и Ф и 1ф - фазные напряжения и ток сетевой обмотки некомпенсированного нреобразователя; sin4 {l) - угол сдвига между их первыми гармоника.ми, полностью компенсируется индуктивный характер некомпенсированного нреобразователя и но отношению к реактору 7 и батарее 8 цепь, состояплая из сетевой обмотки 1 и батареи 9, представляет собой активное сопротивление. Этот факт приводит к тому, что в каждой фазе питающей сети сетевые ЭДС и ток совпадают по направлению (токи в фазах реактора 7 и конденсаторной батареи 8, нодключенных к одной фазе питающей сети,взаимно компенсируются), т. е. преобразователь работает с коэффициентом мощности, близким к единице. Одновременно значительно снижается напряжение на конденсаторной батарее 8. Мощность конденсаторной батареи 8 снижается enie 6o:iee существенно, ибо она определяется квадратом напряжения. Снижение .мощности батареи 8 перекрывает дополнительную конденсаторную мощность батареи 9. В результате сум.марная конденсаторная мощность меньше, чем в случае, когда батарея 9 отсутствует, т. е. в предлагаемом преобразователе создаются условия для высокоэффективного испол ьзования дефицитной и дорогостоящей конденсаторной мощности. Это повышает экономичность преобразователя. Формула изобретения

1. Компенсированный преобразователь, содержащий преобразовательный трансформатор с трехфазной сетевой и соединенны.ми

соответственно в прямую и обратную звезды трехфазными вентильными обмотками, к каждой из которых подключен трехфазный выпрямитель, выполненный по нулевой схеме, причем между нулевыми выводами каждой нары противофазных трехфазных вентильных обмоток включен уравнительный реактор с выводом от средней точки его

витков, подключенным к одному из ВЫХОДНЕ 1Х

выводов, а к другому выходному выводу подключены свободные выводы одноименных электродов вентилей указанных выпрямителей, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабилизации тока в нагрузке и повышения коэффициента мощности при одновременном обеспечении высокой надежности и экономичности, к фазным концам трехфазной сетевой обмотки трансформатора подключена пофазно последовательно дополнительно введенная трехфазная компенсирующая конденсаторная батарея, свободные выходные выводы от фазных конденсаторов которой соединены с выводами от концов фазных обмоток дополнительно введенного трехфазного стабилизирующего реактора и фазных конденсаторов дополнительно введенной стабилизирующей конденсаторной батареи с равными на частоте питающей сети фазными индуктивным и емкостным сопротивлениями, причем выводы от начал фаз0

5

ных э. 1ектрпчоск1 связанных обмоток трехфазной сетевой обмотки, свобоаиые выводы обмоток стаби,1изирую1цего реактора и конденсаторов стабилизирующе конденсаторной батареи подк.чючены к входным выводам для подключения i})a3 трехфазной inrraiomeii сети так, что конденсатор одключен1)1 к онережающим, а обмотки н-акго- ра - к отстающим, о отношению к фазнь м сетевым обмоткам трансформатора, фаза% П1таю цей сети.

2. Преобразователь по п. I, отличающийся тем, что, с целью 1олучения максима, 1ь- ного коэффициента мощности фи минимальной установлен ой .юсти компенсирую- цеГ и стабилизирующей конденсаторных батарей, емкостное со ротпвленне конденсаторов каждой фазы компенсирующей батареи выбирают из условия

20

- - l -sinif ( П.

icp

где II и

5

-фазнь е на 1ряже 1ия и ток се- обмотки пеком пеней ро- BaiiHoro Г реобразователя;

-уго, сдвига фаз между пер- гармон ками фазных на- 1ряже 1ия и тока сетевой об- . неком енсирова П1ого преобразовате.чя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в силовой преобразовательной технике в качестве стабилизированного источника питания. Цель изобретения - обеспечение стабилизации тока в нагрузке, повышение коэффи/ циента мопцюсти при одновременном обеспечении высокой надежности и экономичности, а также мощности при минимальной установленной мощности компенсируюпхей и стабилизируюп1,ей конденсаторных батарей. Преобразователь содержит трансформатор с трехфазными сетевой 1 и двумя соединенными в две обратные звезды с уравнительным реактором 6 вентильными обмотками 2, 3. Вентили выпрямителей 4, 5 соединены по нулевой схеме и подключены к соответ- ствуюплим вентильным обмотка.м 2 и 3. Батарея компенсирующих конденсаторов 9 включена пофазно между концами сетевой обмотки 1 и выводами стабилизирующих реактора 7 и конденсаторной батареи 8. Конденсаторы батареи 8 и обмотки реактора 7 подключены соответственно к опережающим и отстающим фазам сети по отношению к фазным сетевым обмоткам. Указанное соединение элементов, а также определенный выбор величины емкости компенсирующей батареи 9 обеспечивают уменьшение суммарной конденсаторной мощности за счет компенсации токав в фазах реактора 7 и конденсаторной батареи 8. При этом наличие компенсирующей батареи 9 не приводит к появлению бросков тока и усложнению переходных процессов. 1 3. п. ф-лы, 1 ил. ffi оэ Ю со J-8