2 @ -Фазный компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное и обратно Советский патент 1992 года по МПК H02M7/06 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в электролизе, электротермии, на железнодорожном транспорте и др. для питания нагрузки выпрямленным током. Оно может быть использовано и для обратного преобразования постоянного напряжения в переменное.

Известен двенадцатифазный компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное. Он содержит два шестифазных преобразовательных блока, образованных преобразовательным трансформатором, сетевые обмотки которого соединены с входными выводами для подключения трехфазной питающей сети, причем вторичные фазные напряжения одного из блоков сдвинуты на 30 эл.град. по отношению к аналогичным напряжениям другого блока за счет соединения вентильных обмоток в звезду и треугольник, и двумя выпрямительными устройствами с мостовой схемой выпрямления, каждое из которых входом подключено к вентильным обмоткам трансформатора с системой вторичных фазных напряжений соответствующего блока, а выходом - к выходным выводам для подключения нагрузки, а также компенсирующее устройство, включающее реактор, выполненный на двух магнитопроводах, на первом из которых расположены несвязанная первая и соединенная в звезду третья трехфазные обмотки, а на втором - аналогичная первой несвязанная вторая и соединенная в треугольник четвертая трехфазные обмотки, причем третья и четвертая трехфазные обмотки соединены последовательно, а к точкам их соединения подключена трехфазная конденсаторная батарея

Недостатком прототипа является то, что реактор компенсирующего устройства выполняется из двух конструктивно различных частей. Одна из них содержит третью обмотку, соединенную в звезду, а другая - четвертую обмотку, соединенную в треугольник. Число витков у четвертой обмотки в V3 раз больше, чем у третьей обмотки. Конструктивное различие частей реактора компенсирующего устройства существенно услбжняет практическую реализацию компенсированного преобразователя. Другой недостаток прототипа проявляется при трансформаторном регулировании выпрямленного напряжения, которое в большом числе установок электротехнологии осуществляется для поддержания выпрямленного тока. Регулирование, как правило, выполняется изменением числа витков сетевой

обмотки с помощью переключающего устройства. При возрастании числа витков сетевой обмотки выпрямленное напряжение преобразователя снижается, поскольку

уменьшаются напряжения на вентильных обмотках. При неизменной емкости конденсаторов батареи постоянству выпрямленного тока в прототипе отвечает неизменность напряжений на конденсаторах. Они практи0 чески не зависят от коэффициента трансформации трансформатора. Уменьшение напряжений на вентильных обмотках трансформатора и сохранение коммутирующих напряжений конденсаторов приводит к

5 формированию положительных напряжений на вентилях преобразователя в непроводящую часть периода. Вентили повторно за период питающего напряжения проводят рабочий ток. Появление отстающей волны

0 вентильных токов приводит к сдвигу в стороны отставания сетевых токов преобразователя, т.е. к снижению коэффициента мощности. Для его поддержания приходится снижать собственную частоту контура

5 коммутации вентилей путем дополнительного подключения банок конденсаторов в конденсаторной батарее. В результате возрастает ее установленная мощность.

Целью изобретения является упро0 щение конструктивного исполнения и уменьшение установленной мощности оборудования преобразователя при глубоком регулировании выпрямленного напряжения с помощью переключающих устройств в се5 тевых обмотках трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что четвертая трехфазная обмотка реактора компенсирующего устройства прототипа выполнена с числом витков, равным числу

0 витков третьей обмотки и соединена в звезду. Кроме того, первая и вторая обмотки реактора включены пофазно последовательно с сетевыми обмотками преобразова- тельного трансформатора со стороны

5 питающей сети, В результате конструктивное исполнение обеих частей реактора компенсирующего устройства становится одинаковым, что резко упрощает выполнение компенсированного преобразователя,

0 Включение компенсирующего устройства со стороны питающей сети по отношению к регулируемым сетевым обмоткам пре- о бразовательного трансформатора при снижении выпрямленного напряжения ав5 тематически снижает собственную частоту контура коммутации вентилей, поскольку с возрастанием коэффициента трансформации трансформатора приведенное в контур коммутации емкостное сопротивление конденсаторной батареи в предложенном преобразователе уменьшается. Последнее обеспечивает отстройку от повторной проводимости вентилей без дополнительного подключения конденсаторов в конденсаторной батарее компенсирующего устрой- ства, что снижает требуемую мощность конденсаторной батареи при глубоком трансформаторном регулировании напряжения на нагрузке.

Для повышения постоянного нагТряже- «ия на нагрузке m-фазные преобразовательные блоки по отношению к ней включаются последовательно. Для повышения величины постоянного тока блоки по отношению к нагрузке включаются парал- лельно. Выпрямительные устройства могут выполняться как на диодах, так и на тиристорах. При использовании обратного преобразования постоянного напряжения в переменное могут выполняться с прямым и обратным комплектами тиристоров.

На рисунке представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов предложенного компенсированного преобразователя, а именно,12-фазного преобра- зоэателя, состоящего из двух шестифазных блоков с нулевой схемой выпрямления. Он содержит преобразовательный трансформатор 1, сетевые обмотки которого 2 и 3, снабженные переключающими устройства- ми, соединены в звезду и треугольник, а вентильные обмотки 4,5,6 и 7 соединены по схемам прямая звезда и обратная звезда. Между нулевыми точками в парах вентильных противофазных обмоток включены уравнительные реакторы 8 и 9, выводы от средних точек которых подключены к отрицательному полюсу нагрузки. Выпрямительные устройства 10 и 11 входными выводами связаны с вентильными обмотка- ми 4, 5, 6 и 7, а выходными - с положительным полюсом нагрузки. Первая и вторая трехфазные обмотки реактора компенсирующего устройства 12 и i3 включены последовательно с сетевыми обмотками трансформатора со стороны питающей сети. Третья и четвертая обмотки реактора 14 и 15, обе соединенные в звезду, включены последовательно согласно, а к точкам их соединения подключена конденсаторная батарея 16. Другие варианты преобразователя могут иметь другую фазность преобразования, иные схемы соединения сетевых и вентильных обмоток трансформатора, а выпрямительные устройства могут иметь и мо- стовое исполнение.

Работа предлагаемого компенсированного выпрямителя осуществляется следующим образом, При подключении трансформатора 1 к питающей сети на его

вентильных обмотках 4, 5 и 6,7 появляются напряжения, образующие две шестифазные симметричные системы напряжений. Поскольку эти системы сдвинуты на 30 эл град, за счет соединения сетевых обмоток трансформатора 2 и 3 в звезду и треугольник, то на нагрузке с помощью выпрямительных устройств 10 и 11 создается выпрямленное напряжение, отвечающее двенадцатифазному режиму преобразования. В питающей сети токи также отвечают двенадцатифазному преобразованию. Токи в первой и второй обмотках реактора4 компенсирующего устройства 12 и 13 содержат 1,5,7,11,13,17,19 ит.п. гармоники. Теже гармоники содержатся в токах третьей и четвертой 14 и 15 обмоток. Гармоники 1, 11, 13 и т.п. замыкаются в цепях обмоток 14 и 15, минуч конденсаторы, Гармоники 5, 7, 17, 19 и т.п. попадают в конденсаторы и их перезаряжают. Напряжения конденсаторов батареи 16, имеющие тот же спектр, трансформируясь в контуры коммутации вентилей устройств 10 и 11, вызывает опережающую искусственную коммутацию вентилей. В результате вентильные, а следовательно, и сетевые токи преобразователя сдвигаются в сторону опережения, что приводит к повышению его коэффициента мощности. Регулирование выпрямленного напряжения преобразователя осуществляется с помощью переключающих устройств обмоток 2 и 3. Для осуществления обратного преобразования постоянного напряжения в переменное устройства 10 и 11 переводятся в инверторный режим работы. Технико-экономическая эффективность применения предлагаемого компенсированного преобразователя определяется упрощением реактора компенсирующего устройства, поскольку обе его части становятся идентичными. Кроме того, при глубоком трансформаторном регулировании в предлагаемом преобразователе сокращается установленная мощность конденсаторной батареи компенсирующего устройства. При глубине регулирования, составляющей 70%, как это имеет место при питании печей графитации, установленная мощность батареи может быть снижена практически в два раза.

Формула изобретения 1. 2 m-фазный компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное и обратно, содержащий два т-ф.1зных преобразовательных блока, образованных преобразовательным трансформатором, сетевые обмотки которого со- единены с входными выводами для подключения трехфазной питзющай сети,

причем вторичные фазные напряжения одного преобразовательного блока сдвинуты на угол л/т эл.град. по отношению к аналогичным напряжениям другого блока, и двуя выпрямительными устройствами, каждое из которых входом подключено к вентильным обмоткам трансформатора с системой вторичных фазных напряжений соответствующего блока, а выходом - к выходным выводам для подключения нагрузки, а также компенсирующее устройство-, включающее реактор, выполненный на двух магнитопроводах, на первом из которых расположены несвязанная первая и соединенная в звезду третья трехфазные обмотки, а на втором - аналогичная первой несвязанная вторая и четвертая трехфазные обмотки, причем третья и четвертая трехфазные обмотки соединены последовательно согласно, а к точкам их соединения подключена трехфазная, конденсаторная батарея, отличающийся тем, что, с целью конструктивного упрощения и уменьшения установленной мощности оборудования при глубоком регулировании выпрямленного напряжения с помощью переключающих устройств в сетевых обмотках трансформатора, четвертая трехфазная обмотка реактора выполнена с числом витков, равным числу витков, третьей обмотки, и соединена в звезду, а первая и вторая обмотки реактора включены пофазно последовательно с сетевыми обмотками преобразовательного трансформатора со стороны питающей сети.

i

2.Преобразователь поп.1, от л ича ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения

постоянного напряжения, m-фазные преобразовательные блоки по отношению к нагрузке соединены последовательно.

3.Преобразователь поп.1, отличэ ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения

постоянного тока, m-фазные преобразовательные блоки по отношению к нагрузке соединены параллельно.

Использование: изобретение может быть использовано в качестве источника питания выпрямленным или переменным током. Сущность изобретения: преобразователь состоит из двух шестифазных блоков с нулевой схемой выпрямления, построенных с использованием преобразовательного трансформатора, сетевые обмотки которого 2, 3, снабженные переключающими устройствами, соединены в звезду и треугольник, а вентильные обмотки 4,5,6,7 соединены по схемам прямая звезда и обратная звезда. Между нулевыми точками соответствующих звезд включены уравнительные реакторы 8,9, средние точки которых подключены к отрицательному выходному выводу. Входы выпрямительных устройств 10, 11 соединены с вентильными обмотками 4-7, а выходы 12 с положительным выходным выводом. Первая 12 и вторая 13 трехфазные обмотки реактора компенсирующего устройства включены последовательно с сетевыми обмотками трансформатора со стороны питающей сети. Третья 14 и четвертая 15 обмотки реактора соединены в звезду, включены последовательно согласно и к точкам их соединения подключена конденсаторная батарея 16. Указанное выполнение устройства обеспечивает его упрощение и снижение установленной мощности оборудования при глубоком регулировании выпрямленного напряжения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. Ј 00 т-А О .N