Устройство для электропитания нагрузки Советский патент 1980 года по МПК H02J1/02 

1

Изобретение относится к области электропитания нагрузки от статических преобразователей и может быть использовано, например, на судах.

Известно устройство для электропитания 5 нагрузки, содержащее статический преобразователь, подключенный к источнику питания, и дополнительный источник питания, включенный между нулевой точкой основного источника и выходами преобразовате- Ю ля. Дополнительный источник является генератором гармоник тройной частоты, которые снижают уровень гармоник в кривых линейных токов тиристорных преобразователей, уменьшая тем самым искажения на- 15 пряжений сети.

Недостатком устройства является то, что требуется значительная величина вводимого тока. Кроме того, введение тока третьей гармоники создает поток вынужденного на- 20 магничивания, увеличивается намагничивающий ток, в котором появляются анормальные гармоники.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для электропита- 25 ния нагрузки, содержащее синхронный генератор, выход которого подключен к статическому преобразователю с выходными зажимами для подключения нагрузки постоянного тока, и резонансный фильтр, со- 30

держащий включенные последовательно конденсатор и индуктивный элемент, причем фильтр включен между генератором и преобразователем.

Однако на каждую гармонику требуется установка отдельного фильтра, а это связано с увеличением габаритов и массы устройства.

Цель изобретения - уменьшение габаритов устройства.

Эта цель достигнута в зстройстве для электропитания нагрузки, содержащем синхронный генератор, выход которого подключен к статическому преобразователю с выходными зажимами для подключения нагрузки постоянного тока, и резонансный фильтр, содерЛСащий включенные последовательно конденсатор и индуктивный элемент.

Новым в устройстве является то, что резонансный фильтр включен к выходным зажимам преобразователя, в качестве индуктивного элемента фильтра использована первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого через дополнительно введенный конденсатор подключена к обмотке возбуждения генератора.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Устройство состоит из синхронного генератора 1, к зажимам которого подключен преобразователь 2. Параллельно нагрузке 3 включен фильтр, состоящий из конденсатора 4, соединенного последовательно с первичной обмоткой трансформатора 5. Вторичная обмотка трансформатора 5 через разделительный конденсатор 6 соединена с обмоткой 7 возбуждения генератора 1.

Первичная обмотка трансформатора 5, соединенная последовательно с конденсатором 4, служит для выделения высших гармоник выпрямленного напряжения.

Принцип работы может быть рассмотрен на примере выделения фильтром, например, шестой гармоники.

Выделенная 6-я гармоника напряжения со вторичной обмотки трансформатора через разделительный конденсатор 6 прикладывается к обмотке возбуждения генератора 1. Под действием напряжения 6-й гармоники в обмотке возбуждения иоявляется переменный синусоидальный ток с частотой 6/ (/ - частота сети). Переменный ток ротора создает в пространстве неподвижное (относительно ротора) синусоидальное, пульсируюш,ее во времени магнитное иоле с частотой 6/ и амилитудой магнитного потока Фь- Синусоидально пульсирующий поток Фй можно заменить двумя вращающимися с одинаковой скоростью в противоположные стороны синусоидальными потоками Фьпр (прямой) и Фб обр (обратный). Амплитуды вращающихся потоков равны между собой и равны половине амплитуды пульсирующего потока Фь. Оба потока движутся относительно ротора с угловой скоростью ± бсо, где ш 2л/ - скорость вращения ротора.

Прямое поле вращается в пространстве с угловой скоростью:

t + 6о) : 7ш,

обратное поле

ш - бсо - 5(0.

Прямое поле наводит в обмотке статора ЭДС Епр с частотой:

f пр 7tO ус

2. „р 4,44ЛрУС. Ф,„р 2,22 7/ Ф,,

где ш - число витков фазы;

/Сш - обмоточный коэффициент фазы. Обратное поле наводит в обмотке статора ЭДС обр с частотой:

/ обр 5о

/обр - ----5Г,

обр 4,44/„бр. со. Лсо Ф,„ер -2,22.5/-ш./С.Ф,.

В статоре генератора ЭДС пр образует систему векторов 7-й гармоники напрялсения прямой последовательности, а ЭДС Ео5р образует систему векторов 5-й гармоНИКИ напряжения обратной последовательности.

Порядок гармоник в кривых первичных токов преобразователя определяется выражением:

п Кт±1,

где т - число фаз преобразователя.

При m 6 порядок гармоник первичных

токов я 5, 7, 11, 13.

Эти гармоники тока вызывают падения напряжения на индуктивностях системы, обуславливая тем самым высщие гармонические составляющие напряжения, причем

векторы 5-й гармоники наиряжения образуют симметричиую систему обратной последовательности, а векторы 7-й гармоники напряжения образуют систему прямой последовательности. Так как напряжение 6-й

гармоники на вторичной обмотке трансформатора 5 повернуто на 180° ио отношению к напряжению первичной обмотки, то 5-я и 7-я гармоники напряжения, образованные в статоре от введения 6-й гармоники напряжения в ротор генератора, находятся в противофазе с 5-й и 7-й гармониками, обусловленными работой преобразователя. Таким образом происходит компенсация 5-й и 7-й гармоник, что снижает искажения напряжения сети.

Компенсация 5-й и 7-й гармоник без установки двух лппийных ф1:л;/ ров позволяет значительно уменьшить габариты и вес преобразовательной установки в целом.

Формула изобретения

Устройство для электропитания нагрузки, содержащее синхронный генератор, выход которого подключен к статическому преобразователю с выходными зажимами для подключения нагрузки постоянного тока, и

резонансный фильтр, содержащий включенные последовательно конденсатор и индуктивный элемент, отличающееся тем, что, с целью уменьщения габаритов устройства, резонансный фильтр включен к выходным зажимам преобразователя, в качестве индуктивного элемента фильтра использована первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого через дополнительно введенный конденсатор подключена к обмотке возбуждения генератора.

,

ГЭТГ

-JО .

f

V1 /t