Трехфазный преобразователь напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02M7/72 

Изобретение относится к технике преобразования переменного тока в постоянный и наоборот, а именно к силовым преобразоватепям с искусственной коммутацией, которые применяются в качестве силовых выпрямителей и инверторов , а также в качестве источников реактивной мощности. Известно, что обычные управляемые вентильные преобразователи (без искусственной коммутании) потребляют реактивную мощность, т. е. в трехфазной цепи преобразователя течет ток, отстающий от напряжения по фазе. Таким образом, ухудшается созЧ преобразователя. Для того, чтобы компенсировать эту реактивную мощность (улучшить ), прихо г датся в .сети, питающей преобразователи, устанавливать батареи конденсаторов или -синхронные компенсаторы. Это так называемые традиционные способы компенсации реактивной мощности. Введением в схему преобразователя емкостей и индуктивн остей можно добиться не только улучшения OOSVP, но даже TaKOi o режима, в котором преобразователь начинает вь1давать реактивною мощность, т. е. в его трехфазной цепи ток опережает по фазе напр11жениё. Таким образом, преобразователь с искусственной коммутацией может работать не только в качестве силового выпрямителя или инвертора (причем с высоким СОЗЧ), но и в качестве компенсатора реактивной мощности. Конденсаторы, введенные в схему Преобразования, работают на повыщенных 1астотах, вследствие чего более полно используется их емкость. Это дает выигрыш в конденсаторной мощности в 5-4 раза Хв зависимости от конкретной схемы и от удачности выбора параметров узла искусственной коммутации). Существует множество схем тфеобразователей с искусственной коммутацией, построенных как на базе нулевых, так и на базе мостовых схем преобразования. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является трехфазный преобраэователь напряжения, содержащий трансформатор с трехфазными первичной и вторичной обмотками и вьтрямитель, софанный на управляемьос вентилях по мостовой схеме, в каждой фазе которой вёнтипи анодной и катодной групп соёдйнёйбГ через цепочку, состоящую из двух последовательно соединенных реакторов и зашунтированную конденсатором, причем общая точка реакторов подключена к соответствующему вьшоду вторичной обмотки трансформатора.- Недостатком этого устройства с искусственной коммутацией является существование напряжений на элементах преобразования, что снижает его надежность.

Целью изобретения является повышение надежности. .,, Цель достигается тем, что в трехфаз- ный преобразователь, напряжения, содержа щий трансформатор с трехфазными первичной и вторичной обмотками и вьшрямитель, собранный на управляемых вентилях на мостовой схеме, в каждой фазе которой вентили анодной и катодной групп соединены через цепочку, состоящую из параллельно В1слюченных конденсатора и реактора, средняя точка которого подключена к соответствующему выводу вторичной обмотки трансформатора, введена дополни- тельная цепочка, включенная параллельно основной цепочке и состоящая из последО вательно Включенных дополнительного реактора и диода, включенного в прямом направлении. На чертеже представлена схема преобразователя. Трехфазный преобразователь, напр жения содержит главные управляемые вент тйли (тиристоры )1, трансформатор 2, реакторы 3 и 4 (в каждой фазе), конден-v сатор 5 (в каждой фазе), диод б и дополнительный реактор 7 (в каждой фазе). Сопротивление трансформатора обозначено j через X, т . Реакторы 3 и 4, представляющие собой половины одного и торо же реактора, но с встречным включением обмоток, имеют равные сопротивления, обозначенные Хр . Сопротивление дополнительньго реактора 7 обозначено через сопротивление конденсатора - it.c Главные вентили I и диод 6 вклзочают в себя группы тиристоров и диодов, соединенные в последовательно параллельнвге группы. Количество вентилей (тиристоров, диодов) в группе зависит от мощности и напряжения установки.

4

Работа схем с искусственной коммутацией состоит в том, что введением в схему преобразователя емкостей и тивностей можно добиться такого режима, в котором преобразователь начинает вь давать реактивную мощность.

Управляемые преобразователи, т, е. собранныена тиристорах, управляются при помощи задержки отпирания очередного вентиля. Они потребляют значительную реактивную мощность, так как к половинному коммутации ( Т/2) добавляет ся угол задержки отпирания вентиля df- , что еще более сдвигает ток преобразователя в cTopQHy отставания относительно его напряжения по сравнению с неуправляемыми преобразователями.

Всплески напряя ения на конденсаторах, включенных в схему преобразователя, выполняют роль дополнительного напряжения, которое, складьшаясь с напряжением трансформатора, позволяет отпереться очере; ному вентилю раньше сСо . Для осуществления Колебания заряда в конденсаторе с нужной частотой, последовательно с конденсатором в контур включается индуктивность./ Для осуществления довольно глубокой компенсации, т. е, чтобы эффект искусственной коммутации достаточно хорошо проявился, необходимо поддерживать довольно большую амплитуду колебаний на пряжения на конденсаторах, что вызьтает перенапряжение на элементах преобразователя, ;)фект искусственяьй коммутации проявляется и при малых амплитудах колебаний, но, чем меньше амплитуда, тем меньше эффект. Для снижения амплитуды тех всплесков напряжения на конденсаторе, которые по 1огают отпереться очередному вентилю раньше, параллельно обкладкам конденсаTopia включена цепь из диода и реактора Диод срезает часть амплитуды колебаний, соэфаняя частоту их, но весь процесс колебаний на конденсаторах несколько сдвигается в сторону опережения, что позволяет сохранить эффект искусственной коммутации. Амплитуду колебаний можно регулировать величиной индуктивности ре- ekfopa 7, Выбор рабочих параметров преофазова/теля начинается с выбора частоть собственных колебаний контура, включающего конденсатор 5 и реакторы 3 и 4 . . , с оис Здесь С - емкость конденсатора 5j Up - индуктивность реактора 3 (или 4);1 tW 2tC, где f 50 Гц. Величины сопротивлений узла искусственной KOMMyTauHli преобразователя ( Х,с.« р ) берут в относительньрс едини цах, отнеся их к сопротивлению трансфор матора. При рабочих параметрах 1 1,8 и Л 3,8 величина Хр получаете равной Ар (4-5)т величина Х 2Хр Дз Затем, зная абсолютную величину X-jкоторая при расчетах является заданной, по формуле (1) находится необходимая индуктивность реактора 3 и 4 и емкость конденсатора 5, В преобразователе между величинами токов и напряжений имеют место следук щие соотношения ua 2,34u,;iju.,..rt i.2Uaj4d l,231Ie, здесь Ud - выпрямленное напряжение (при о-окЬ оС- угол отпирания вентиля;; oL - угол естественного отпирания вентиля J2 - напряжение вторичной обмотки питающего трансформатора; IL - амплитудное значение обратног ВлокС напряжения; 1 - вьшрямленный ток (среднее зна чение);, i - ток вторичной обмотки траноформатора. Диод 6 рассчитьшаётся на то же. напря жение, что и главный вентиль 1, т. ё, максимальное обратное напряжение на не равно 1,2 . Ток, на который необходимо рассчитать диод 6 реактор 7, равен пример-но 0,2 Ij . Введение цепи из индуктивности и диода в схему искусственной коммутации отличает предлагаемый преобразователь от указанного прототипа, так как снижается перенапрянсение Формула изобретения Трехфазный преобразователь напряжения, содержащий трансформатор с трехф&зными hepвичнoй и вторичной обмотками и выйрямитель, собранный на управляемых вентилях по мостсерй схеме, в каждой фазе которой вентили айодной и катодной групп соединены через цепочку, состоящую из двух последовательно соединенных реакторов и зашунтированную конденсатором, причем общая точка реакторов подключена, к соответствующему выводу вторичной о&мотки трансформатора, о т л и ч а и и с я тем, что, с целью повышения надежности, введена дополнительная цепочка, включенная параллельно основной цепочке и состоящая из последовательно включенных дополнительного реактора и диода, включешюго в прямом направлении Источники информации, принят,ые во внимание при экспертизе 1.Баев А, В. и др. Вентильные пр образрватели с конденсаторами в силовых цепях. М., Энергия, 1969. 2.Поссе А. В. Схемы и режимы электропередач постоянного тока. Л., Энергия, 1973. 3.Глитерник С, Ф. Электромагнитные процессы и режимы мощных статических преобразователей. Л., Наука, 1968, 4.Чиж:енко Л, М. Двухмостовой преобразователь электрического тока с коммутирукшшм устройстйом. Изв. вузов Энергетика, 1958, № 4.

А В