Несимметричный компенсированный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H02M7/68 

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где требуется как нереверсивное, так и реверсивное преобразование переменного тока в постоянный.

Известны некомненсированные (реверсивные и нереверсивные) как симметричные, так и несимметричные преобразователи 1, 2.

Эти преобразователи обладают хорошими регулировочными свойствами, но работают всегда с отстаюпдим углом сдвига и имеют весьма низкий коэффициент мощности вследствие значительного потребления из сети реактивной мощиости. При регулировании напряжения коэффициент мощности снижается до недоступных для мощных преобразователей величин.

Известен симметричный (нереверсивный) компенсированный преобразователь с повышенной частотой напряжения на конденсаторах 3.

Подобные преобразователи способны работать с опережающим углом сдвига фаз, благодаря чему они имеют высокие энергетические ноказатели и обеспечивают эффективную компенсацию реактивной мощности на преобразовательных подстанциях. Однако это имеет место практически только в

нерегулируемом режиме работы преобразователей, поскольку они, во-первых, не обладают удовлетворительными регулировочными характеристиками нри глубоком фазовом управлении, а во-вторых, процесс регулирования резко снижает их коэффициент мощности.

Паиболее близким к изобретению является несимметричный компенсированный преобразователь, содержащнй трансформатор и две группы управляемых вентилей, в первую из которых включено компенсирующее устройство, состоящее из реактора, защунтированного конденсаторной батаре15 ей 4.

Этот преобразователь по сравнению с некомпенсированными преобразователями имеет более высокий коэффициент мощности и менее резкое, чем в любых другнх

20 симметричных преобразователях, сниженне его при регулировапии напряжения.

Однако наличие некомпенсированной группы, углов коммутации и намагничивающей мощности трансформатора позволяет

25 осуществлять работу этого нреобразователя в основном при значительно отстающем угле сдвига фаз, что приводит к необходимости дальнейшего повышения коэффициента мощности, обеснечения возможности ра30 боты его пренмущественно в области с генерированйёМ реактивной мощности в питающую сеть. Можно повысить коэффициент мощности этого преобразователя и даже обеспечить работу его с генерированием реактивной мощности в сеть, если подобрать такую емкость конденсаторов первой (компенсированной) группы, при которой имеют место большие опережающие углы включения вентилей этой группы. Однако это сопряжено с существенным снижением выпрямленного напряжения компенсированной группы, а следовательно, и всего несимметричного компенсированного преобразователя, что приводит к недопустимому снижению полезной активной мощности преобразователя, в то время как всегда желательно ее увеличение без повышения установленной мощности оборудования.

Цель изобретения - повышение коэффициента мощности при нензменных регулировочных свойствах и активной мощности преобразователя, а также обеспечение максимального сокращения области работы с потреблением и расширения области с генерированием реактивной мощности в питающую сеть.

Поставленная цель достигается тем, что вторая группа вентилей снабжена дополнительным компенсирующим устройством, состоящим из реактора, зашунтированного конденсаторной батареей с емкостью не меньшей критической, которая выбирается из соотношения:

1

Скр25у.к2

где СКР - критическая величина емкости конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства;

Хк2 - индуктивное сопротивление контуров коммутации во второй группе вентилей; (О - круговая частота напряжения

питающей сети.

Кроме того, с целью максимального увеличения активной мощности емкость конденсаторной батареи донолнительного компенсирующего устройства выбирают равной критической величине, а с целью максимального сокращения области работы с потреблением и расщирения области с генерированием реактивной мощности в сеть, емкость конденсаторной батареи компенсирующего устройства, включенного в первую группу вентилей, выбирают в соответствии с номинальными величинами выпрямленного тока и напряжения в неуправляемом режиме при работе этой группы с опережающим углом сдвига фаз из соотношения;

1

С- -

2y.

где y,Ki; Vi - индуктивное сопротивление и отнесенная к со собственная частота контуров коммутации в первой группе вентилей, а емкость конденсаторной батареи дополнительногокомпенсирующегоустройства выбирают равной критической величине.

На фиг. 1 дана схема неснмметричного компенсированного преобразователя; на фиг. 2 - то же, вариант.

Преобразователь содержит трансформатор 1, первую группу 2 вентилей и компенсирующее устройство этой группы 3, вторую группу 4 вентилей и дополнительное компенсирующее устройство 5 этой группы. Емкости конденсаторов компенсирующих устройств определяются но приведенным

выше соотношениям.

При работе преобразователя обеспечивается перезарядка конденсаторов обоих компенсирующих устройств 3 и 5. Под действием напряжений на конденсаторах этих

устройств осуществляется одноступенчатая искусственная коммутация вентилей как в группе 2, так и в группе 4. Емкость конденсаторной батареи компенсирующего устройства 3 обеспечивает работу группы 2

вентилей со значительным опережающим углом сдвига фаз. В связи с этим эта группа генерирует в сеть значительную реактивную мощность и во избежание снижения этой мощности работает без задержки

включения вентилей системой управления. Емкость конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства 5 обеспечивает работу группы 4 при отсутствии задержки включения вентилей системой управления с отстающим углом сдвига фаз, близком к нулю. В связи с этим, эта груина вентилей сохраняет хорошие регулировочные свойства некомненсированных преобразователей и используется для регулирования выпрямленного напряжения. В процессе снижения выпрямленного напряжения у всего преобразователя группа 4 переходит из вынрямительного режима работы в инверторный. Поэтому при равных

напряжениях у обеих групп 2 и 4, как у преобразователя на фиг. 2, обеспечивается 100%-ное регулирование выпрямленного напрял ения. При напряжениях у группы 4 меньщих, чем у группы 2, как у преобразователя на фиг. 1, обеспечивается меньшая глубина регулирования нанряжения. Однако при этом обеспечивается и меньшее потребление реактивной мощности грунпой 4, чем при той же глубине регулирования напряжения в случае включения группы 4 на полные вторичные напряжения трансформатора. В реверсивном преобразователе, изображенном на фиг. 2, система управления в одном интервале времени включает вентили прямого направления тока, в другом-обратного направления. При этом процессы работы как для комплекта вентилей прямого направления тока, так и обратного подобны описанному выше процессу в нереверсивном преобразователе. Формула изобретения 1.Несимметричный компенсированный преобразователь, содержащий трансформатор и две группы управляемых вентилей, в первую из которых включено компенсирующее устройство, состоящее из реактора, зашунтированного конденсаторной батареей, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности при неизменных регулировочных свойствах и активной мощности, вторая группа вентилей снабжена дополнительным компенсирующим устройством, состоящим из реактора, зашунтированного конденсаторной батареей с емкостью не меньшей критической величины, которая выбирается из соотнощения:Г кp - ) где - критическая величина емкости конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства; Хк2 - индуктивное сопротивление контуров коммутации во второй группе вентилей; со - круговая частота напряжения питающей сети. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью максимального увеличения активной мощности, емкость конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства выбирают равной критической величине. 3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью максимального сокращения области работы с потреблением и расщирения области с генерированием реактивной мощности в сеть, емкость конденсаторной батареи компенсирующего устройства, включенного в первую группу вентилей, выбирают в соответствии с номинальными величинами выпрямленного тока и напрял ения в неуправляемом режиме при работе этой группы с опережающим углом сдвига фаз из соотношения: . где XKI и vi - нндуктивное сонротивление и отнесенная к ш собственная частота контуров коммутации в первой группе вентилей, а емкость конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства выбирают равной критической величине. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Булгаков А. А. Новая теория управляемых выпрямителей. М., «Наука, 1979. 2.Маевский О. А. Несимметричные мостовые ионные преобразователи. «Электромеханика, 1963, № 6. 3.Баев А. В. и др. Вентильные преобразователи с конденсаторами в силовых цепях. М., «Энергия, 1969. 4.Хохлов Ю. И. и др. Несимметричные компенсированные выпрямители. - «Электромеханика, 1974, Afb 4 (прототип).

J

X

ft

V

b.

HI