Шестифазный двухтактный преобразователь с искусственной коммутацией Советский патент 1990 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к вентильным преобразователям с искусственной коммутацией.

Цель изобретения - повышение надежности, улучшение массогабаритных и энергетических показателей.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Преобразователь содержит трехфазный пятистержкевой прсобразовательный трансформатор 1 с сетевыми обмотками 2-4 и вентильными обмотками 5-7, включенными между входными выводами двух трехфазных вентильных мостов, собранных на вентилях 8-19, катоды которых объединены в общую точку и образуют положительный выходной вывод 20 преобразователя, а аноды также объединены в общую точку и образуют отрицательный выходной вывод 21 преобразователя. Коммутирующие обмотки 22

и 23 расположены на четвертом и пятом стержнях и включены последовательно. На их выходные выводы подключен ком- Йцгтируклций конденсатор 24, соединен- ный параллельно с управляемым дросселем 25, имеющим рабочие обмотки 26 и 27, задающую обмотку 28 управления, подключенную к стабилизированному источнику постоянного напряжения через iпотенциометр 29, и управляющую обмотку 30, подключенную к выходу трехфазного датчика тока. Трехфазный датчик тока выполнен на трех трансформаторах 31-33 тока, первичными обмотка- ми каждого из которых являются шины вентильных обмоток, а вторичные обмотки соединены в звезду и подключены к выводам переменного тока диодного трехфазного моста 34, к выводам посте янного тока подключен потенциометр 35

ЛОЛЗУНОК КОТОРОГО Я ШЯеТСЯ ВЫХОД1 ЫМ

выводом 36 датчика тока.

Ппеобразователъ работазт следую- .дкм образом.

При нормальной работе шестифазного двухтактного преобразователя вступают в параллельную работу два трехфазных мостовых выпрямителя, собранных на вентилях 8-13 и 14-19. При параллель- ной работе мостов устанавливается выпрямленное напряжение, величина которого является средней между мгновенными значениями фазных напряжений поочередно встречно-параллельно работаю щих вентильных обмоток 5-7. Разность мгновенных значений фазных напряжений вентильных обмоток составляет напряжение тройной частоты и треугольной фор мы с амплитудой, равной половине амплитуды фазного напряжения вентильной обмотки. Под действием этого напряжения по вентильным обмоткам 5-7 параллельно работающих фаз будет протекать уравнительный ток тройной час- тоты, который будет создавать потоки нулевой последовательности. Эти потоки будут замыкаться по четвертому и пятому стержням, имеющим сечение, равное 15-20% сечения основных стержней. Наличие боковых стержней создает симметрию напряжений на вентильных обмотках, что приводит к некоторому уменьшению уравнительного тока в преобразователе. Потоки нулевой последовательности в коммутирующих обмотках 22 и 23 будут наводить ЭДС тройной частоты. Сумма этих ЭДС будет приложена к Коммутирующему конденсатору 24 и

, g г Q

s

д ,, д дс 0

5

параллельно включенному управляемому дросселю 25. При соответствующем выборе чисел витков коммутирующих обмоток 22 и 23, параметров коммутирующего конденсатора 24 и управляемого дросселя 25 можно создать такой опережающий ток в коммутирующих обмотках, который будет трансформироваться на вентильные обмотки 5-7 трансформатора 1, и тем самым позволяет работать преобразователю с полной компенсацией реактивной мощности или даже с возвратом ее в питающую сеть в широком диапазоне изменения нагрузки. При малых токах нагрузки индуктивность рабочих обмоток 26 и 27 управляемого дросселя 25 наибольшая, а при возрастании тока нагрузки преобразователя сигнал с трехфазного датчика тока,поступающий на управляющую обмот- ху 30, будет уменьшать индуктивность управляемого дросселя. При этом будет регулироваться зкаче i:e ксммутирукш е- го тока в коммутирующих обмотках 22 и 23 и тем самым автоматически будет поддерживаться соответствующий уровень компенсации реактивной мощности и двойной трехфазный режим работы преобразователя. Трехфазный датчик тока выполнен на основе трех однофазных трансформаторов 31-33 тока и трехфазного диодного моста 34, нагруженного на потенциометр 35. Первичными обмотками трансформаторов 31-33 тока являются шины вентильных обмоток 5-7. Сигнал с выхода датчика тока поступает на управляющую обмотку 30 управляемого дросселя пропорционально току нагрузки преобразователя. В аварийных режимах, например при пробое вентиля в одном из плеч преобразователя, возникает однофазное короткое замыкание. Однако здесь происходит ограничение аварийных токов, так как в аварийном контуре оказывается б ольшое сопротивление нулевой последовательности x,j0, соизмеримое с сопротивлением намагничивания х,, трансформатора, благодаря наличию четвертого и пятого стержней в магнитопроводе, по которым замыкаются потоки нулевой последовательности.

Исходя из вышеизложенного, основными технико-экономическими преимуществами предлагаемого преобразователя являются повышение надежности за счет ограничения аварийных токов при пробое вентиля в любом из плеч двух раз5157

несенных трехфахных мостов. При этом в аварийном контуре оказывается боль- шое индуктивное сопротивление нулевой последовательности вентильной обмотки х«о обусловленное потоками нулевой последовательности, замыкающимися по магнитопроводам четвертого и пятого стержней трансформатора, и амплитуда установившегося аварийного тока в предлагаемом объекте определяется выражением

Em

т 2 . 1

3ХК+3ХИ°

где значение х,, намного больше, чем xso , обусловленное потоками рассеяния что имеет место в известном преобразователе, т.е.

Благодаря ограничению аварийных токов в предлагаемом преобразователе, суммарная установленная мощность вентилей выбирается примерно на 20% меньше,чем в известном преобразователе, что также способствует улучшению его массогабаритных показателей.

Улучшаются массогабаритные и энергетические показатели преобразователя за счет снижения мощности преобразовательного трансформатора и сниже- ния мощности коммутирующего устройства, так как по коммутирующим обмоткам протекает ток намного меньше,чем в известном устройстве. Снижение мощности преобразовательного трансформатора происходит за счет исключения третичных обмоток преобразовательного трансформатора в известном устройстве, по которым протекает ток, равный 1-3 тока нагрузки преобразователя, а также за счет лучшего использования трансформатора, так как предлагаемый преобразователь работает в двойном трехфазном режиме.

,

5

0

0 5 0

16

Типовая мощность трансформатора в предлагаемом преобразователе примерно на 12% ниже, чем в известном.

Формула изобретения

Шестифазный двухтактный преобразователь с искусственной коммутацией, содержащий трехфазный преобразовательный трансформатор, обмотки которого расположены на четырех основных стержнях магнитопровода, при этом сетевые обмотки соединены в звезду, два трехфазных вентильных моста, между входами переменного тока которых вклю- , чены вентильные обмотки, а выходы постоянного тока объединены, образуя выходные выводы, трехфазный датчик тока, первичными обмотками каждого из которых являются шины вентильных обмоток, а вторичные обмотки соединены в звезду и через трехфазный диодный мост подключены к потенциометру, ползунок которого является выходным выводом датчика тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, улучшения массогабаритных и энергетических показателей, магнитопро- вод трансформатора снабжен дополнительным пятым стержнем, при этом четвертый и пятый стержни выполнены с сечением 15-20% каждый от сечения трех основных стержней, причем на дог полнительиых стержнях расположены последовательно включенные коммутирующие обмотки, подключенные на коммутирующий конденсатор, параллельно которому подключен управляемый дроссель, задающая обмотка управления которого подключена к стабилизированному источнику постоянного напряжения, а управляющая обмотка подключена к выходу трехфазного датчика тока.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к вентильным преобразователям (П) с искусственной коммутацией. Цель изобретения - повышение надежности, улучшение массогабаритных и энергетических показателей П. В шестифазном двухтактном вентильном П наличие двух коммутирующих обмоток (КО), расположенных на четвертом и пятом стержнях преобразовательного трансформатора (Т), соединенных последовательно, и коммутирующего конденсатора, соединенного параллельно с управляемым дросселем (УД), позволяет автоматически поддерживать работу П в двойном трехфазном режиме с искусственной коммутацией при отсутствии третичных обмоток на основных стержнях и малых коммутирующих токах из-за симметричного расположения КО. В результате этого улучшаются его массогабаритные и энергетические показатели. Для поддержания такого режима при изменении тока нагрузки П пропорционально ему будет изменяться индуктивность УД. При пробое вентиля или при внутренних повреждениях Т в П возникает ограничение аварийных токов за счет применения пятистержневого Т с полуразвязанной магнитной системой, у которого сопротивление нулевой последовательности соизмеримо с сопротивлением намагничивания Т, что позволяет выбрать меньшее количество вентилей и тем самым повысить его надежность. 1 ил.