Обратимый преобразователь переменного тока в постоянный Советский патент 1980 года по МПК H02M7/04 

1,

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в мощных устройствах преобразования энергии.

Известны- обратимые преобразователи с переменного тока в постоянный глубог КИМ ограничением аварийных токов при пробоях вентилей за счет реактанса намагничивания трансформаторов.

Известен преобразователь, содержащий трехобмоточные трансформаторы, сетевые обмотки которых соединены последователь-° но, а от двух вентильных обмоток каждого трансформатора, сдвинутых по фазе относительно друг от друга на 30 эл. град., питаются два трехфазных выпрямитель- , ных блока, включенных по псстоянному току последовательно или параллельно 1 и .2 .

. Такой преобразователь обеспечивает двенадцатифазньй режим выпрямления или 20 инвертирования.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является преобразователь, состоящий из параллельно соединенных по постоянному тсясу трехфазных выпрямительных блоков, подключенных к двум трехфазным трансформаторам, каждый из которых содержит сетевую обмотку и вентильную, расщепленную на четное число секций, половина которых соединена в звезду, а половина - в треугольник Г3

Такой преобразователь имеет относительно низкую надежность из-за высокого уровня аварийных токов и пониженный

коэффициент мощности иэ-эа низкой фазности выпрямления и инвертирования. Целью данного изобретения является повышение надежности и коэффициента мощнос-га.

Поставленная цель достигается тем, что в обратимом преобразователе переменного тока в постоянный, состоящем из параллельно соединенных по постоянному току трехфазных выпрямительных блоков, подключенных к двум трехфазным транзисторам, каждый из которых содержит сетевую обмотку и вентильную, рас37щепленную начетное число секций, половина которых соединена в звезду, а другая половина-в треугольник, сетевые обмотки каждого трансформатора соединены в разомкнутые зигзаги, причем концы сетевой обмотки одного трансформатора соединены с началами сетевой обмотки другого трансформатора, образуя трехфазную систему. . На фиг. 1. представлена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - токи в вентилях и обм отках трансформатора для «нормального рабочего режима при мгн венной коммутации ( / О) построенные на основе уравнений связи по I закону Киргофа для электрической цепи и по 1 закону Киргофа для магнитной цепи в пренебрежении намагничивающими токами обоих трансформаторов. Преобразователь состоит из двух двенадцатифазных преобразователей П и Т 1 , каждый из которых содержит трансформаторы 1 и 2 и два трехфазных выпрямительных блока 3, 4 и 5, 6, включенных параллельно. Сетевые обмотки трансформаторов 1 и 2 включены последовательно, а начала и концы результируво щей трехфазной системы обмоток выведены на переключающее устройство 7, обеспечивающее (для расширения пределов регулирования выпрямленного напряжения) пересоединение со звезды на трехугольник и наоборот. По полюсам постоянного тока преобразователи П. и П соединенны пара .. лельно без использования уравнительных реакторов. Сетевая обмотка каждого из трансформаторов состоит из двух частей. Одна часть имеет число витков N идругая часть - W1 Отличие обоих трансформаторов заключается лшль в том, что в трансформаторе 1 части сетевой обмотки с числами витков и W- включены в ле вый встречный неравносторонний зигзаг, а в трансформаторе 2 - в правый встречный зигзаг. Соотнощение чисел обеих час тей сетевой обмотки W;( : W 6,078. Бл годаря этому обеспеч;шается поворот фазных напряжений вентильных обмоток по отношению к фазным ЭДС трехфазной питающей системы АВС в трансформаторе 1 на -7,5 автрансфрматоре 2 на -Ь 7,5 т. е. сдвиг между напряжениями соответствующих вентильных об моток трансформаторов 1 и 2 в 15. Соотношение между чисдамк витков вентилей обмоток, включенных соо ветственно в треугольник и в звезду, составляет Wl iNWjVs, Благодаря выполне нию :.W 6,О78 . и имее 8 место двадцатичетырехфазный режим преобразования. Преобразователь работает следующим образом. В рабочих режимах уравнительные токи между выпрямительными блоками 3 и двенадцатифазного преобразователя П и выпрямительными блоками 5 и 6 преобразователя П 2 « содержащие гармоники порядка 6К, где К - целое число, ограничиваются за счет реактансов ощиновки соответствующих выпрямительных блоков и реактансов расщепления вентильных обмоток трансформаторов 1 и 2 или же , наконец, уравнительных реакторов. Последние на фиг. 1 не указаны. При полностью ограниченных уравнительных токах минимальное число .одновременно проводящих вентилей, при котором обеспечивается равновесие н.с. на стержнях трансформаторов 1 и 2, равно девяти (по два вентиля в трех выпрямительных блоках и три вентиля в одном из вьшрямительных блоков). В силу этого угол проводимости каждого из вентилей при мгновенной коммутации составляет 360 , 9 /2У -135 (фиг.2). Коммутация тока в вентилях при которой проводят десять вентилей (в соответствии со сдвигом векторов напряжений соответствующих обмоток трансформаторов 1 и 2 в 15), происходит между выпрямительными блоками, принадлежащими, разным П, и П„ (двенадцатифаз- «ым преобразователям, входящим в состав предлагаемого двадцатичетырехфааного). ТТТЧОП . П- -ь П ...тт n. r j-rvr F-.-4 /-viryt nr В сипу жесткой связи (равенству) токов сетевых обмоток трансформаторов 1 и 2 в процессе коммутации претерпевают изменения токи всех вентилей и всех обмоток трансформаторов (фиг. 2) в соответствии сдвадцатью четырьмя устойчивыми состояниями проводимости по девять вентилей. Это означает, что коммутирующим реактансом; в отличие от известных преобразователей, является не одноцепный (частичный) реактанс каждого изтрансформаторов, а суммарный сквозной реактанс трансформаторов 1 и 2, который меньше одноцепного (частичного). Кроме того, нарастание тока каждого вентиля присходит пост.епенно ступенями (в процессе двух смежных коммутаций, фиг. 2), сначала от О до 0,127, затем от 0,127 до 0,246. Приблизительно в два раза мень ики ток, который должен быть скоммутирован в процессе одной коммутации, и меньший коммутирующий реактанс приводит к существенному снижению угла коммутации и соответственно к повышению QipK неуправляемых вентилях Ц (и) . 2/3 3 в предлагаемом преобразователе по сравнению с известным преобразователем. Формирование первичного тока фазы А с двадцатью четырьмя ступенями за период (ось 1), о твечаюшимк двадца- тичетырехфазному выпрямлению, при /j 0 иллюстрирует построение, приведенное на фиг. 2. На осях 2 и 3 приведены формы кривых токов |д||д и i ли А вентильных обмотсж одного КЗ трансформаторов, включенных соответственно в треугольник и в звезду и расположенных на одном и том же стержне, а также фазная Э/ЗС питающей трехфазной системы и тока вентилей|д и|О(13 (ось 4), принадлежащие смежным плечам трехфазного выпрямител ного-, блока, подключенного к треугольнику При пробе вентиля в одном из вьшрямительных блоков, трансформтор, от которого питается данный выпрямительный блок, закорачивается, реактивность намагничивария другого трансфер матор а, последовательг ро включенного с аварийным, обеспечивает лубокое ограничение аварийного тока ( в р-5 раз больше, больше чем в известном рреобразователе 3), что обеспечивает зна дательное повышение надежнос-га. Кроме того, по сравнению-с известным преобразователем, за счет повышения фаз йости вьшрямления, приводящето к улуч(цению гармонического состава в питающей сети и цепи постоянного тока улучшает-, ся коэффициент мощности, в частности. (1 преобразователю придаются свойства глубокого ограничения аварийного тока. Возможной областью применения предлагаемого преобразователя являются мощные выпрямительные установки для электролитической промышлености, Л. частности с неуправляемыми вентилями. При этом, помимо представленного на фиг. 1 расщепления вентильной обмотки на две части 7 786 {треугольник и звезда), возможнс р :сщепление и на любое четное число частей, половина из которых соединена в звезду, а половина в треугольник. Кроме того, вместо представленого на фиг. 1 выпрямителя (3 и 4, 5 и- 6) каждого из двенадцатифазных преобразователей П и П . могут быть включены не параллельно, а последовательно-рабочие свойства преобразователя, отраженные на фиг.2, при этом остануться неизменными. В таком варианте преобразователь может найти применение и в высоковольтных установках. Формула изобретения Обратимый преобразователь переменного тока в постоянный, состоящий из параллельно соединенных .по постоянному .току трехфазных выпрямительных блоков, подключенных к двум трехфазным трансформаторам, каждый из которых содержит сетевую обмотку и вентильную, расщепленную на четное число секций, половина которых соединена в звезду, а лругая половина в треугольник, отли.чающи йся тем, что, с целью повышения надежности и коэффициента мощности, сетевые i обмотки каждого трансформатора соединены .. в разомкнутые зигзаги, причем концы сетевой обмотки одного трансформатора соединет(ы с началами сетевой обмотки другого .трансформатора, образуя трехфазную систему. Источник информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США КЬ2899628, кл. 32127, 1959. . 2.Авторское свидетельство СССР Нз528672, кд. Н 02 М 7/08. 3.Фишлер Я.Л., Урманов Р.Н. Преобазовательные трансформаторы. М.,Энерия, 1974, стр.105.