Компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное и обратно Советский патент 1980 года по МПК H02M7/72 

(54) КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗСВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ И ОБРАТНО Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется как нереверси&ное,, так и реверсивное питание потр)ебитв ля выпрямленным током. Оно может быть использовано и для обратного преобразования постоянного тока в переменный. Известен оаномостовой нереверсивный компенсированный преобразователь с поопедовательным ыспючением конаенсаторов между вторичной обмоткой трансформатора и выпрямительным мостом l . Данный преобразователь не обеспечивает реверсивного питания потребителя нос тоянным током и имеет низкий коэффициент использования коммутирующих конденсаторов из-за однократной частоты напряжения на них. Известно, что с повьшением частоты напряжения на коммутирующих конденсаторах эффективность использования их возрастает. Известен также оакомостовой нереверсивный компенсированный преобразователь С ДВОЙНОЙ частотой напряжения на коммутирующих конденсаторах 2 . Этот преобразователь обеспечивает двойную частоту напряжения на конденсаторах в режиме одноступенчатой искусственной коммутации вентилей при наличии одного выпрямительного моста. Последнее является важным достоинством, поскольку это позволяет получить высокую эффективность использования коммутирующих конденсаторов в широко распространенных одномостовых преобразователях. Однако он имеет весьма сложное конструктивное исполнение, поскольку предус матривает включение компенсирующего устройства внутрь выпрямительного моста, требуется, довольно большая установленная мощность реактора, не обеспечивается реверсивное питание потребителя выпрямленным током. Наиболее близким к препложенному изобретению является компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное и обратно, содержащий траноформатор с, по крайней мере, оаной трехфазной вторичной обмоткой, к которой подключен выпрямитель, собранный на управляемых вентилях по трехфазной мостовой схеме, и компенсирующее устройство, состоящее из конденсаторной батареи, разделенной на две группы и реактора, на стержнях которого расположены две трехфазные обмотки, одна из которых соединена в прямой зигзаг и подключена началами к соответствующим анодам управляемых вентилей анодной группы выпрямителя, другая - соединена в обратный зигзаг и подключена KOHuaiMH к соответствующим катодам управляемых вентилей катодной группы выпрямителя, а нулевые точки зиг загов образуют выходные выводы 3|. Однако этот преобразователь не обеспечивает согласования коммутирующего и номинального напряжений конденсаторов, что приводит к снижению КПД компенсирующего устройства. Цель изобретения - повьпдение КПД компенсирующего устройства преобразователя. Указанная цель достигается тем, что в компенсированном преобразователе переменного напряжения в постоянное и обратно, содержащем трансформатор с, по крайней мере, одной трехфазной вторичной обмоттсой, к которой подключен выпрямитель собранный на управляемых вентилях по трехфазной мостовой схеме, и компенсирующее устройство, состоящее из конденсаторной батареи, разделенной на две группы и реактора, на стержнях которого расположены две трехфазные обмотки, одна из которых соединена в прямой зигзаг и подключена началам к соответствующим анодам управляемых вентилей анодной группы выпрямителя, другая - соединена в обратный зигзаг и-подключена концами к соответствующим катодам управляемых вентилей катодной группы вьшрямителя, а нулевые точки зигзагов образуют выходные выводы, - каждая группа конденсаторной батареи подключена к соответствующим точкам соединения реактора с управляемы ми вентилями вьшрямителя через введенную согласующую трехфазную обмотку, рао положенную па стержнях магнитопровода реактора компенсирующего устройства. На фиг. 1 дана схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - один из ее вариантов. Компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное и обратно (фиг. 1) яв,ляется оцномостовым пр

образователем с двойной частотой напряжения на конденсаторах. Он содержит силовой трансформатор 1, первую группу встречно включенных управляемых вентилей выпрямительного моста 2, вторую группу встречно включенных управляемых вентилей 3, ко.нденсаторную батарею 4, трехфазный реактор 5, рабочие обмотки 6 и 7, образующие зигзаг, включенный в первую группу вентилей, рабочие обмотки реактора 8 и 9, образующие зигзаг, включенный во вторую группу вентилей, согласующую обмотку 10.

Преобразователь работает следующим образом. При прямом направлении тока работают управляемые вентили групп 2 и 3 преобразователя прямого направления, причем, каждый вентиль проводит ток в течение 12О° (без учета угла коммутации). Вентили одной и той же фазы, принадлежащие соответственно 2 и 3 группам, являются противофазными, т.е. работают со сдвиго в 180°. Токи этих вентилей наводят в каждом стержне реактора 5 магнитный поток двойной частоты. В других стержнях имеет место аналогичная картина, но потоки сдвигаются во времени на + 120 . Эти потоки наводят в рабочих обмотках реактора 6, 7, 8 и 9 напряжение двойдои частоты. Благодаря этому напряжения на конденсаторах изменяются с двойной частотой. Эти напряжения, как и в обычных компенсированных преобразователях, вносятся в контуры коммутации вентилей, благодаря чему обеспечивается искусственная коммутация вентилей. Преобразователь работает в компенсированном режиме, обеспечивая нерев сивное питание потребителя прямым током. При обратном направлении выпрямленгого тока работают управляемые вентили обратного направления, для чего импульсами управлеотя закрываются вентили, работающие при прямом направлении тока. При этом, нагрузка будет обтекаться током обратного направления. Реверсивное питание нагрузки обеспечив.ается попеременной работой вентил прямого и обратного направлений. Если коммутирующее напряжение (действительное рабочее напряжение конденсаторов, входящее в контуры коммутаиии вентилей) и номинальное напряжение конденсаторов близки по величине, то реактор содержит лишь рабочие обмотки. Если эти напряжения существенно отпичаются, то конденсаторная батарея подключается через трехфазную согпа:ующую обмотку, которйя увеличивает мо ность реактора, состоящего только из четьф рабочих обмоток, существенно меньше, че аополнитепьная сбмотквэпектрически не связанная с рабочими обмотками, так как если донолнительная обмотка электрически не связана с рабочими обмотками, ппя подключения конденсаторов используется трансформаторная связь. В предлагаемом преобразователе эта связь автотрансформаторная. Поэток у мощность реактора предлагаемого преобразователя даже в случае подключенрн конденсаторной батареи через согласующую обмотку меньше, и, следовательно, выше КПД компенсирующего устройства. Следует отметить, что конденсаторная батарея может быть подключена лишь с одной стороны выпрямительного моста (фиг. 2). При этом устройство работает аналогичным образом. формула изобретения Компенс1фованный преобразователь переменного напряжения в постоянное н обратно, содержашнй трансформатор с, по крайней мере, одной трехфазной вторичной обмоткой, к которой подключен выпрямитель, собранный на управляалых вентилях по трехфазной мостовой схеме, и компев сирующее устройство, состоящее из конденсаторной батареи, разделенной на две группы и реактора, на стержнях которого расположены две трехфазные обмотки, оцна из которых соединена в прямой зигзаг и подключена началами к соответствующим анодам управляемых вентилей анодной гр|ушгы выпрямителя, другая - соединена в обратный зигзаг и подключена концами к соответствующим катодам управляемых вентипей катодной группы выпрямителя, а нулевые точкн зигзагов образуют выходные выводы, отличающийся тем, что, с целью повьппения КПД, каждая группа конденсаторной батареи подключена к соответствующим точкам соединения реактора с управляемыми вентилями выпрямителя через введенную согласуквдую трехфазную обмотку, расположенную на стержнях магннтопровода реактора компенсирукяхегр устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Глинтерник С. Р. Электромагнитные процессы н режимы мощных статических преобразователей. Л., Наука, 1968, с. 7, рис. 1. 2.Баев А.В. и др. Вентильные преобразователи с конденсаторами в силовые цепях, М., Энерпга, 1969, с. 45, рис. 1-12. 3.Авторское свидетельство СССР по аявке М 2489271/24-О7.

bdbtj