Управляемый двенадцатипульсный сильноточный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H05H7/04 G21B1/00 

Управляемый двенадцатипульсный. сильноточный преобразователь относится к области мощных импульсных систем питания электрофизических установок, например систем питания ускорителей заряженных частиц и термоядерных уст новок типа Токамак, в которых применяется сложение мощностей ряда преобразователей путем их паралле льного соединения. Известны различные варианты двенадцатипульсных схем преобразования Одной из часто применяемых схем в сильноточных преобразователях систем питания электрофизической аппаратуры является двенадцатипульсная схема, включающая в себя четыре трехфазных моста с анодными трансформаторами, три разделительных реактора, систему I управления преобразователями и регулятор выпрямленного напряжения Целью изобретения является снижение реактивной мощности, потребляемой преобразователем из сети. Поставленная цель достигается тем что катоды (или аноды} всех мостов подсоединены к общему тоководу, подключенному к нагрузке, а аноды (или катоды ) первого и второго мостов, пи таемых анодными трансформаторами с синфазными напряжениями, соединены через первый разделительный реактор, аноды (или катоды третьего и четвертого мостов, питаемых анодными трансформаторами с синфазными напряжениями, сдвинутыми относительно анодных напряжений первого и второго мостов на 30 эл. град., соединены через второй разделительный реактор, средние точки первого и второго разделительных реакторов соединены через третий разделительный реактор, средняя точка которого подсоединена к нагрузке, и регулятор выпрямленного напряжения подсоединен к системам управления только вентилями с электрически связанными катодами первого и третьего мостов и только вентилями с электрически связанными анодами второго и четвертого мостов или подсоединен только к системам управления вентилями с электрически связанными анодами первого и третьего мостов и только вентилями с электрически связанными катодами второго и четвертого мостов. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого изобретения; на фиг. 2 процесс, происходящий в каждом моете при изменении угла поджигания половины вентилей, на фиг. 3 - кривые изменения выпрямленного напряжения преобразователей при увеличении угла регулирования вентилей, а также суммарное напряжение преобразователей Uj приложенное к нагрузке, и ток одной фазы питающей сети; на фиг. 4 сравнительная характеристика двух двенадцатипульсных схем.

Схема содержит трансформаторы 1-4 питающие вентильные преобразователи, вентильные преобразователи 5-8, вентили 9-32 преобразователей, разделительные реакторы 33-35, устройст- во 36, генерирующее импульсы управления вентилями, регулятор 37 выпрямительного напряжения преобразователя, обеспечивающий сдвиг фаз управляющих вентилями импульсов.

Когда двенадцатифазный преобразователь должен работать с максимальным выпрямленным напряжением, все вентили преобразователей поджигаются с одинаковым углом регулирования оС . О и выходное напряжение регулятора 37 при этом равно нулю. Напряжения .на реакторах 33 и 34 равны нулю. Так как напряжения трансформаторов, питающих преобразователи 5 и 6, сдвинуты относительно напряжений трансформаторов, питающих преобразователи 7 и 8, на 30 эл.град., то к реактору 35 приложена разность выпрямленных напряжений обеих пар преобразователей.

Для уменьшения выпрямленного напряжения преобразователя регулятор 37 воздействует на устройство 36 управления вентилями, обеспечивая одинаковое увеличение угла поджигания, .вентилей 12-17 и 24-29. Угол поджигания этих вентилей может изменяться oii, О дов(„ 180 - cfr где - угол коммутации вентилей, а сГ - угол, соответствующий времени восстановления управляющей способности вентилей. У тиристоров эта величина близка к 1 эл.град.

При увеличении угла поджигания половины вентилей каждого из четырех преобразователей в выпрямленном напржении каждого моста возникает гармоническая составляющая частотой 150 Г и кратные ей. Однако в связи с тем, что эти гармонические составляющие сдвинуты по фазе у каждого иЗ мостов (например, .если положить фазу гармоники 150 Гц преобразователя 5 .У О, то фаза гармоники 150 Гц преобразователя 6 tp, 60, фаза гармоники 150 Гц преобразователя 7 Уд 30, гармоники 150 Гц преобразователя 8 У 90, то результирующее выпрямленное напряжение является двенадцатипульсным. Процесс, происходящий в каждом мосте при измнении угла поджигания половины вен тилей, иллюстрирует фиг. .2. При рассмотрении для упрощения пренебрегаем временем коммутации.

На фиг. 2 Е - фазные напряжения вторичной обмотки трансформатора, .IJg CJrt токи вентилей 9-14, выпряленное напряжение преобразователя 5 , j - ток фазы А обмотки трансформатора 4. В момент времени t угол регулирования вентилей 12, 13, 14 увеличивается от /ч .0 дооСд

150 эл. град., а вентилей 9, 10, 11 остается неизменным и равным нулю. За счет того, что при несимметричном изменении ,углов поджигания вентилей одного моста возникает поочередноё горение вентилей противоположных плеч моста, обмотка трансформатора разгружается от тока, и в кривой выпрямленного напряжения преобразователя возникают участки нулевого напряжения в интервале изменения уг0,ла регулирования половины вентилей от 60 до 180 эл.грд.

На фиг. 3 представлены кривые изменения выпрямленного напряжения преобразователей 5-8 при увеличении

5 угла регулирования вентилей 12-17 и 24-29 от с О 150 эл.град. На фиг. 3 представлено суммарное напряжение преобразователей и, приложенное к нагрузке, и ток одной

фазы питающей сети.

Как видно из фиг. 3, напряжение, приложенное к нагрузке, является двенадцатипульсным, и ток фазы примерно в четыре раза меньше того тока, который был бы,если бы регулирование напряжения преобразователей уменьшилось путем симметричного увеличения угла поджигания всех вентилей.

На фиг. 4 представлена сравнительная характеристика двух двенадцати0 пульсных схем. Кривая Т относится к схеме прототипа-, кривая 13 относится к предлагаемой схеме. На фиг. 4 Q реактивная мощность, потребляемая преобразователями из сети, Prf - выr прямленная мощность. Erf,,- напряжение, холостого хода преобразователя. Erf. выпрямленное напряжение преобразователя.

Применение предложенной схемы осол бенно целесообразно в системах, в которых необходимо соединять параллельно большое количество тиристорных преобразователей.

В. частности, .такую схему предполагается использовать в системе питания

5 обмоток полоидального поля термоядерной установки Т-10М, где требуется изменение выпрямленного напряжения более, чем в 10 раз, и питающая сеть не допускает больших толчков реактивной мощности.

Формула изобретения

Управляемый двенадцатипульсныИ 5 сильноточный преобразователь, содержащий четыре трехфазных моста с анодными трансформаторами, три разделительных реактора, систему управления преобразователями и регулятор выпрямленного Нацряжения, о т л и ч а ю щ-И и с я тем, что, с целью снижения реактивной мощности, потребляемой преобразователем из сети, катоды (или аноды всех мостов подсоединены, к общему тоководу, подключенному к нагрузке, а аноды (или катоды) первого и второго мостов, питаемых анодными трансформаторами с синфазными напряжениями, соединены через первый разделительный реактор, аноды (или катоды третьего и четвертого мостов, питаемых анодными трансформаторами с синфазными напряжениями, сдви-нутыми относительно анодных напряжений первого и второго мостов на 30 эл.град.,соединены через второй разделительный реактор,средние точки первого и второго разделительных реакторов соединены через третий разделительный реактор, средняя точка которого подсоединена к нагрузке, и регулятор выпрямленного напряжения подсоединен к системам управления только вентилями с электрически связанными катодами первого и третьего мостов и только вентилями с электрически срязанными анодами второго и четвертого мостов или подсоединен только к системам управления вентилями с

0 электрически связанными анодами первого и третьего мостов и только вентилями с электрически связанными катодами второго и четвертого мостов.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Каганов М. Л. Электр онные и . ионные преобразователи, ч .№. Госэнергоиздат, 1956.

2.Моносзон Н. А. и др. Система

0 питания электромагнита протонного синхротрона на 7 ГэВ, ПТЭ tf 4, 1962.

-I1-

0.1 о,г 0,3

o,t o.s Фuг.

-I- O.B

10

0,9

0,6 OJ