Компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1992 года по МПК H02M7/12 

Јн

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в электролизе, электротермии, железнодорожном транспорте и др. для питания нагрузки выпрямленным током.

Известен некомпенсированный две- надцатифазный преобразователь, содержащий преобразовательный трансформатор с одной сетевой и двумя соединенными в звезду и треугольник вентильными обмотка- ми, к которым подключены выпрямительные мосты с выходными выводами, связанными с нагрузкой. Недостатками преобразователя являются значительное потребление из сети реактивний мощности и достаточно высокие коэффициенты неси- иусоидзльности напряжения и тока на входе агрегата.

Известен компенсированный двенад- цатифазный преобразователь, содержащий преобразовательный трансформатор с подключенной к питающей сети сетевой обмот- кой и соединенными звезду и треугольник первой и второй вентильными обмотками, к которым подключены первый и второй выпрямительные мосты. Компенсирующее устройство преобразователя выполнено в виде двух реакторов, на магнитопроводе каждого из которых расположены две встречные включенные последовательно с анодной и катодной вентильными группами соответствующего моста трехфазные рабо чие обмотки и одна трехфазная компенсационная обмотка. Компенсационные обмотки реакторов, соединенные одна в звезду, а другая в треугольник, соединены последовательно и к точкам их соединения подключена трехфазная конденсаторная бзтарея. Этот преобразователь, выбранный в качестве прототипа, может работать практически без потребления реактивной мощности из питающей сети. Однако коэффициенты несинусоидальности напряжения и тока на входе агрегата остаются высокими, что существенно снижает качество электрической энергии в питающей сети. В результате возрастают потери злектриче- ской энергии и ухудшается экологическая электромагнитная обстановка для всех потребителей, подключенных к сети.

Целью изобретения является повышение качества электрической энергии в пита- ющей сети.

Поставленная цель достигается тем, что трансформатор преобразователя снабжен дополнительными соединенными в звезду и треугольник третьей и четвертой вентиль- ными обмотками и подключенными к ним дополнительными третьим и четвертым выпрямительными мостами, причем одна

трехфазная рабочая обмотка первого реактора включена последовательно в вентильной группой первого, а другая - третьего выпрямительных мостов, одна трехфазная рабочая обмотка второго реактора включена последовательно с вентильной группой второго, а другая -четвертого выпрямительных мостов. При выполнении третьей обмотки трансформатора по схеме, синфазной схеме первой, а четвертой аналогичной обмотки по схеме, синфазной схеме второй вентильной обмотки, трехфазные рабочие обмотки каждого из реакторов включены одна в катодную, а другая в анодную вентильные группы выпрямительных мостов. При выполнении третьей обмотки трансформатора по схеме, противофазной схеме первой, а четвертой аналогичной обмотки по схеме, противофазной схеме второй вентильной обмотки, рабочие обмотки каждого из реакторов включены в одноименные вентильные группы выпрямительных мостов. При отсутствии необходимости плавного регулирования выпрямленного напряжения все вентильные группы выпрямительных мостов выполнены на неуправляемых вентилях. При необходимости плавного регули- рованиянапряжениялибо

некомпенсированные, либо все группы выпрямительных мостов выполнены на управляемых вентилях. По выходу выпрямительные мосты преобразователя соединяются последовательно, параллельно или комбинированно.

На чертеже представлена принципиальная схема одного из вариантов предложенного преобразователя, выполненного на неуправляемых вентилях с синфазными первой и третьей, второй и четвертой вентильными обмотками преобразовательного трансформатора.

Он содержит преобразовательный трансформатор, первая 1 и третья 3 вентильные обмотки которого соединены в звезду, а вторая 2 и четвертая 4 аналогичные обмотки соединены в треугольник. Сетевая обмотка 5 трансформатора подключена к питающей сети. К вентильным обмоткам трансформатора подключены выпрямительные мосты с анодными 6,8,10,12 и катодными 7,9,11,13 вентильными группами. Рабочие обмотки 14 и 16 первого реактора компенсирующего устройства включены последовательно с вентилями катодной 7 и анодной 8 вентильных групп первого и третьего выпрямительных мостов. Рабочие обмотки 17 и 19 второго реактора компенсирующего устройства включены аналогично в катодную 11 и анодную вентильную группы второго и четвертого выпрямительных мое 1767658

Использование: изобретение может быть использовано в качестве источника питания постоянным током для электромагнитных серий, установок электротермии, железнодорожного транспорта и т.д., обеспечивающего повышение качества электрической энергии в питающей сети. Сущность изобретения: устройство состоит из трансформатора, сетевая обмотка 5 которого соединена с питающей сетью, а вентильные обмотки 1-4 соединены с входами выпрямительных мостов с анодными 6,8,10 и 12 и катодными 7,9,11 и 13 вентильными группами. Компенсирующее устройство выполнено в виде двух реакторов, причем рабочие обмотки 14 и 16 первого реактора включены последовательно с вентилями катодной 7 и анодной 8 вентильных групп. Рабочие обмотки 17 и 19 включены аналогично в 11 и 12 группы вентилей. Компенсационная обмотка 15 первого реактора соединена в звезду, а компенсационные обмотки 15 и 18 соединены между собой согласно последовательно и к точкам их соединения подключена конденсаторная батарея 20 компенсирующего устройства. Указанное выполнение ycf ройства удваивает фазность преобразования, что приводит к снижению мощности искажения. 5 з.п.ф-лы, 1 ил, СО С

тов. Компенсационная обмотка 15 первого реактора соединена в звезду, а аналогичная обмотка 18 второго реактора соединена в треугольник. Между собой компенсационные обмотки соединены согласно последо- вательно и к точкам их соединения подключена компенсаторная батарея компенсирующего устройства 20.

Работа компенсированного преобразователя осуществляется следующим образом.

При подключении обмотки 5 трансформатора к питающей сети вентильные токи компенсированных групп 7,8 и 11,12, протекая по обмоткам реактора 14,16 и 17,19, создают в компенсационных обмотках 15 и 18 токи, спектр которых определяется гармониками порядка 6S + 1, где S 0,1,2,3

По отношению к точкам подключения батареи одинакового направленными оказываются лишь токи нечетнократных (,3,5,...) гармоник. Они и перезаряжают конденсаторы 20. Наибольший вес имеют пятая и седьмая гармоники. Созданные этими гармониками токов напряжения на конденсаторах трансформируются в контуры коммутации вентилей компенсированных групп 7,8,11,12 и вызывают опережающую искусственную коммутацию вентилей этих групп. Группы 6,9,10,13 работают в режиме естественной коммутации. За счет искусственной коммутации вентилей компенсированных групп первая гармоника сетевого тока преобразователя сдвигается в сторону опережения, благодаря чему уменьшается потребляемая из сети реактивная мощность. Различие моментов включения вентилейкомпенсированныхинекомпенсированных групп приводит к интерференции высших гармоник в сетевом токе и напряжении на входе преобразователя, что резко снижает их коэффициенты несинусоидальности.

Включение компенсирующего устройства в предложенной схеме преобразователя только в половину вентильных групп при выборе емкости конденсаторов, обеспечивающей опережение включения вентилей компенсированных групп на угол, близкий к лгК/12, практически удваивает фазность преобразования, т.е. двенадцатифазный преобразователь по отношению к питающей сети и нагрузке становится двадцатиче- тырехфазным. В результате в два раза снижается мощность искажения преобразователя. Благодаря этому существен но повышается качество электрической энергии в питающей сети и снижаются ее потери. Улучшается качество электроэнергии и в управляемых режимах работы преобразователя, когда он работает с промежуточной (между 12 и 24) фазностью преобразования.

Формула изобретения

сетевой обмоткой и соединенными в звезду и треугольник первой и второй вентильными обмотками, к которым подключены первый и второй выпрямительные мосты, а также компенсирующее устройство в виде двух реакторов, на магнитопроводе каждого из которых расположены две встречные включенные последовательно с вейтильны- ми группами трехфазные рабочие обмотки и одна трехфазная компенсационная обмотка, причем компенсационные обмотки реакторов, соединенные одна в звезду, а другая в треугольник, включены согласно последовательно и к точкам их соединения подключена трехфазная конденсаторная батарея,

отличающийся тем, что с целью повышения качества электрической энергии в питающей сети, трансформатор преобразователя снабжен дополнительными соединенными в звезду и треугольник третьей и

четвертой вентильными обмотками и подключенными к ним дополнительными третьим и четвертые выпрямительными мостами, причем одна трехфазная рабочая обмотка первого реактора включена последовательно с вентильной группой первого, а другая - третьего выпрямительных мостов, одна трехфазная рабочая обмотка второго реактора включена последовательно с вентильной группой второго, а другая - четвертого

выпрямительных мостов.

каждого из реакторов включены одна в катодную, а другая - в анодную вентильные группы выпрямительных мостов.

трансформатора противофазна первой, четвертая - второй, а трехфазные рабочие обмотки каждого из реакторов включены в одноименные вентильные группы выпрямительных мостов.

вентильные группы выпрямительных мостов выполнены на управляемых, а компенсированные вентильные группы - на неуправляемых вентилях.

6. Преобразователь по п.1, от л и ч а ю- щ и и с я тем, что все вентильные группы выпрямительных мостов выполнены на управляемых вентилях.