Компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1993 года по МПК H02M7/06 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания выпрямленным током электролизных, электротермических установок, железнодорожного транспорта и других потребителей.

Для устранения недостатков прототипа в предлагаемом преобразователе силовой трансформатор снабжен дополнительными соединениями соответственно в звезду и треугольник третьей и четвертой трехфазными вентильными обмотками, которые посредством дополнительно введенных и расположенных на первой и второй частях магнитопровода реактора пятой и шестой трехфазных обмоток подключены пофазно к входным выводам дополнительно введенных третьего и четвертого выпрямительных мостов, выходы постоянного тока которых связаны с выходными выводами для подключения нагрузки. Пятая и шестая реакторные обмотки выполнены с числами витков,

равными числам витков первой и второй обмоток реактора. При выполнении вентильных обмоток трансформатора по схемам звезда и треугольнике со сдвигом одноименных фазных напряжений на ±30 эл.град, четвертая обмотка реактора соединяется в треугольник, сдвигающий входные токи второго и четвертого выпрямительных мостов на + 30 эл.град. и подключена к третьей обмотке реактора согласно, При выполнении вентильных обмоток трансформатора по схемам звезда и треугольник со сдвигом одноименных фазных напряжений .на ±150 эл.град. четвертая обмотка реактора соединена в треугольник, сдвигающий входные токи второго и четвертого выпрямительных мостов на ±30 эл.град. и подключена к третьей обмотке реактора встречно. При вы- прлнении первой вентильной обмотки трансформатора синфазно с третьей аналогичной обмоткой, а второй вентильной обмоткой синфазно с четвертой аналогичной обмоткой, первая и пятая и соответственно вторая и шестая обмотки реактора подключены к вентильным обмоткам одноименными зажимами. При выполнении первой вентильной обмотки трансформатора противофазной с третьей аналогичной обмоткой, а второй вентильной обмотки противофазной с четвертой аналогичной обмоткой, первая и пятая и соответственно вторая и шестая обмотки реактора подключены к вентильным обмоткам разноименными зажимами. Выпрямительные мосты могут быть диодными, диодно-дроссельны- ми и тиристорными, а по отношению к нагрузке могут соединяться параллельно, последовательно и комбинированно.

Компенсирующее устройство включено оригинальным путем, что позволяет, по сравнению с известным ранее преобразователем, перевести в компенсированный режим сразу четыре выпрямительных моста. В результате повышается выходная мощность преобразователя. Причем последнее становится возможным при произвольной схеме соединения силового трансформатора, что упрощает практическую реализацию компенсированного режима.

На чертеже представлена принципиальная схема одного из вариантов предложенного преобразователя, выполненного на неуправляемых вентилях с параллельным соединением выпрямительных мостов, со сдвигом вторичных фазных напряжений трансформатора на ±30 эл.град,, с синфазными первой и третьей, а также второй и четвертой вентильными обмотками. Он содержит преобразовательный трансформатор с трехфазными сетевой 1, первой 2,

второй 3, третьей 4 и четвертой 5 вентильными обмотками, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 выпрямительные мосты, а также компенсирующее устройство, состоящее из трехфазной конденсаторной батареи 10 и трехфазного реактора, на первую часть магнитопровода которого уложены первая 11, третья 12 и пятая 15, а на вторую часть магнитопровода - вторая 13, четвертая 14 и шестая 16 трехфазные обмотки реактора.

Работа компенсированного преобразователя осуществляется следующим образом, При подключении обмотки 1

трансформатора к питающей сети входные

токи выпрямительных мостов 6, 7, 8 и 9,

протекая по обмоткам 11, 15 и 13, 16 реак тора, создают в обмотках 12 и 14 токи,

спектр которых определяется гармониками

порядка 6S+1, где S 0, 1, 2, 3, ... . При предложенном исполнении вентильных обмоток трансформатора 2, 3, 4 и 5, а также обмоток реактора 11,1 2, 13, 14, 15 и 16 по отношению к точкам подключения

конденсаторной батареи 10 одинаково направленными оказываются лишь токи нечетно-кратных гармоник (5 1,3,5,...). Они и перезаряжают конденсаторы батареи 10. Созданные указанными гармоники токов

напряжения на конденсаторах трансформируются в контуры коммутации вентилей мостов 6, 7, 8 и 9 и вызывают искусственную коммутацию вентилей. За счет искусственной опережающей коммутации вентилей

снижается потребление преобразователем реактивной мощности, что существенно повышает коэффициент мощности преобразователя. Одно компенсирующее устройство обеспечивает искусственную коммутацию

вентилей сразу в четырех выпрямительных мостах.

Технико-экономический эффект от применения предложенного компенсированного преобразователя прежде всего связан с повышением его выходной мощности. Последнее обусловлено тем, что имеет место оптимальная по конструктивным параметрам мощность передаваемая через одну

вентильную обмотку трансформатора и один выпрямительный мост. Осуществление компенсированного режима в преобразователе с удвоенным, по сравнению с прототипом, числом выпрямительных мостов удваивает и выходную мощность преобразователя.. Другим преимуществом предложенного преобразователя, в отличие от прототипа, является возможность реализации компенсированного режима при любом имеющем практическое значение

конструктивном исполнении преобразовательного трансформатора.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я 1. Компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий силовой трансформатор с соединенной с входными выводами для подключения питающей сети трехфазной сетевой обмоткой, двумя трехфазными вентильными обмотками, первая из которых соединена в звезду, а вторая - в треугольник, первый и второй выпрямительные мосты, выходы постоянного тока которых связаны с выходными выводами для подключения нагрузки, и компенсирующее устройство, включающее трехфазный реактор с магни- топроводом, разделенным на две части, на первую из которых уложена первая и соединенная в звезду третья, а на вторую - вторая и соединенная в треугольник четвертая трехфазные обмотки реактора, причем первая и вторая обмотки реактора выполнены с равным числом витков и включены пофаз- но соответственно между первой и второй вентильными обмотками трансформатора и входами первого и второго выпрямительных мостов, четвертая обмотка реактора вы- полнена с числом витков в чГ раза большим, чем у третьей обмотки реактора и соединена с этой обмоткой последовательно, а к точкам их соединения подключена трехфазная конденсаторная батарея, отличающийся тем. что силовой трансформатор снабжен дополнительными соединенными соответственно в звезду и треугольник третьей и четвертой трехфазными вентильными обмотками, которые посредством дополнительных введенных и расположенных на первой и второй частях магнитопровода реактора пятой и шестой трехфазных обмоток подключены пофазно к входным выводам дополнительно введенных третьего и четвертого выпрямительных

мостов, выходы постоянного тока которых связаны с выходными выводами для подключения нагрузки. ..-.. 2. Преобразователь поп. 1, от л и чающийся тем, что реакторные пятая и шестая обмотки выполнены с числами витков, равными числам витков первой и второй обмоток реактора.

3. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что вентильные обмотки трансформатора выполнены по схемам звезда и треугольник со сдвигом одноименных фазных напряжений на +30 эл.град., а

четвертая обмотка реактора соединена в треугольник, сдвигающий входные токи второго и четвертого выпрямительных мостов на ±30 эл.град., и подключена к третьей обмотке реактора согласно.

4. Преобразователь по п. 1, от л ича ю- щ и и с я тем, что вентильные обмотки трансформатора выполнены по схемам звезда и треугольник со сдвигом одноименных фазных напряжений на ±150 эл.град., а

четвертая обмотка реактора соединена в треугольник, сдвигающий входные токи второго и четвертого выпрямительных мостов на ±30 эл.град, и подключена к третьей обмотке реактора встречно.

5. Преобразователь по п. 1, от л и ч а ю- щ и и с я тем, что первая и третья, а также вторая и четвертая вентильные обмотки трансформатора выполнены синфазными, а первая и пятая соответственно вторая и шестая обмотки реактора подключены к ним одноименными зажимами.

6. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что первая и третья, а также вторая и четвертая вентильные обмотки

трансформатора выполнены противофазными, а первая и пятая и соответственно вторая и шестая обмотки реактора подключены к ним разноименными зажимами.

Использование: изобретение может быть использовано для питания электролизных серий, установок электротермии, железнодорожного транспорта и других потребителей постоянного тока. Сущность изобретения: устройство содержит преобразовательный трансформатор с трехфазными сетевой и вентильными обмотками, выпрямительные мосты и компенсирующее устройство из трехфазной конденсаторной батареи и трехфазного реактора; Обмотки соединены в звезду и треугольник и подключены пофазно к входам соответствующих выпрямительных мостов, Реакторные обмотки выполнены с числами витков, равными числам витков обмоток реактора. При сдвиге одноименных вторичных фазных напряжений трансформатора на ±30 эл.град. обмотка реактора соединена в треугольник, сдвигающий входные токи мостов на ±30 эл.трад., и подключена к обмотке реактора согласно. При сдвиге вторичных напряжений на ±150 эл.град. обмотка соединена в треугольник со Сдвигом±30 эл.град. и подключена к обмотке встречно. При синфазных обмотках трансформатора реакторные обмотки подключены к вентильным обмоткам одноименными зажимами. В противном случае - разноименными зажимами. Указанное выполнение устройства обеспечивает повышение его выходной мощности и получение возможности реализации компенсированного режима его работы при произвольном исполнении трансформатора. 5 з.р.ф-лы, 1 ил. сл с