Статический обратимый преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H02M5/27 H02M7/757 

(54) СТАТИЧЕСКИЙ ОБРАТИМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано, в частности, в системах гарантированного электроснабжения, Известны схемы преобразователей постоянного тока в переменный 1 и переменного тока в постоянный или переменный 2,содержащее проме жуточное звено повышенной частоты, что позволяет значительно снизить массу и габариты силового трансформатора. Эти преобразователи могут работать при любом направлении пере дачи активной мощности, т.е. являются обратимыми. Недостатком известных решений является дополнительная загрузка элементов схемы, в частности, силового трансформатора,токами реактивн составляющей мощности, что приводит к увеличению его установленной мощности. Циркуляция реактивной мощ ности .обусловлена как наличием реак тивной нагрузки, так и работой вентилей в зарегулированном режиме для обеспечения формы кривой и регулиро вания напряжения преобразователя. Регулирование преобразователей путем изменения угла управления ве тильных коммутаторов приводит к увеличению установленной мощности фильтров и искажениям питающей сети. Прототипом изобретения является устройство 3, схема которого содержит трансформатор повышенной частоты, каждая из обмоток которого соединена через вентильные коммутаторы и фильтры с зажимами соответствующей сети постоянного или переменного тока. Коммутаторы обеспечивают протекание тока в обоих направлениях. На первичной и вторичной сторонах трансформатора подключены конденсаторы. Формирование кривой на выходе схемы и регулирование напряжения осуществляется изменением углов управления вентильных коммутаторов . Схема может работать при любом направлении передачи активной мощности. Все недостатки, перечислен ные выше, присущи и прототипу. Целью изобретения является улучшение технико-энергетических показателей преобразователя при любом направлении передачи активной мощности . Поставленная цель достигается тем,что статический обратимый преобразователь для согласования электричеСких сетей (содержащий общий трансфо рматорный узел повышенной частоты с конденсаторами на приемной и передающей сторонах, соединенный череэг вентильные коммутаторы и филь ры, со входными и выходными выводаМи) снабжен статическими компенсаторами реактивной мощности, подключенными параллельно упомянутым конденсаторам. На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - пример принципиальной схемы преобраэоэателя. Преобразователь {фиг.1) содержит зазкимы 1 и 2 связываемых сетей,фильт ры :3 и 4 высших гармоник,вентильные коммутаторы 5 и 6,трансформаторный узел 7, статические компенсаторы 8 и 9. В качестве примера реализация на фи. 2 приведена принципиальная простейшего обратимого преобра ователя для связи сетей постоянного и переменного тока. В этой схеме трансформаторный узел 7, содер жавши трансформатор 10 и конденсаторы 11 и 12,соединён через один вент ный коммутатор 5 и фильтр 3 с выводами 13 и 14 ..сети постоянного тока, через .другой вентильный коммутатор 6и фильтр 4 с выводами 15-17 сети переменного тока. Коммутаторы 5 и. 6 выполнены на тиристорах по реверси.вной двухполупериодной схеме с выводом нулевой точки. В общем случае они могут быть выполнены полностью или. частично на других элементах, а также по Любым известным схемам (например, ..мостовым) и с требуем лм числом фаз. Трансформаторный узел 7также может быть многофазным и содержать несколько трансформаторо или несколько обмоток. Отличие изобретения заключается в том, что на приемной, так и на передающей стороне трансформаторного узла 7 дополнительно подключены статически компенсаторь реактивной мощности 8и 9, которые могут быть выполнены по любым известным схемам. В приведенном примере они состоят из по ледовательного соединения дросселя 18(19) и встречно-параллельных тири торов 20 и 21 (22 и 23).В соответст С назначением схема может работать в двух режимах: при передаче активной мощности от сети постоянного тока в сеть переменного тока и наоборот, В первом режиме напряжение источника постоянного тока, подклю чённого к выходс1М 13 и 14 (на схеме ае показан), преобразуется в переменное синусоидальное напряжение по эьвиенной частоты с помощью тиристор 24 и 25,дросселя 26 и конденсатора и, образующего инвертор тока. Полученное напряжение после трансформ ции преобразуется коммутатором 6, р ботающим в режиме преобразователя частоты с непосредственной связью, в трехфазное синусоидальное напряжение заданной частоты и через фильтр 4 подается в нагрузку, подключенную к выводам 15-17 (на схеме не показана . В этом режиме регулирование реактивной мощности осуществляется компенсатором 9, а регулирование напряжения при изменении нагрузки и входного напряжения компенсатором 8. В первом режиме преобразователь работает в том случае, если в сети переменного тока исчезает напряжение от другого источника ( на схеме не показан), При появлении напряжения от этого источника преобразователь переводится во второй режим, при котором энергия передается в сеть посгоянного тока для заряда источника питания (аккумуляторной батареи). При этом коммутатор б работает в инверторном режиме, а напряжение повышенной частоты выпpя шяeтcя тиристорами 28.Полу-. ченный постоянный ток через дроссель 26 сглаживается и поступает в батарею. Пульсации напряжения на батарее сглаживаются конденсатором 29. Ток заряда регулируется тиристорами 27 и 28. Регулирование реактивной мощности в этом режиме осуществляется компенсатором 3, а регулирование напряжения - компенсатором 9. Использование на приемной и передающей сторонах трансформаторного узла компенсаторов реактивной мощности, один из которых в зависимости от режима работы преобразователя работает в качестве регулятора реактивной мощности, а другой - в качестве регулятора напряжения, позволяет свести к миним.му загрузку элементов преобразователя реактивными токами и полностью исключает циркуляцию реактивной мощности через трансформаторный узел, что приводит к уменьшению его установленной мощности. Кроме ТОГО;- улучшается качество электроэнергии на входе и выходе преобразователя, в результате чего может быть уменьшена установленная мощ-; ность фильтров или при той же мощности фильтров уменьшается искажающее действие преобразователя на питающую сеть и улучшается форма напряжения и тока на выходе преобразователя. Формула изобретения Статический обратимый преобразователь для согласования электрических сетей содержащий, общий трансформаторный узел пов1ышенной частоты с конденсаторами, подключенными параллельно его первичным и Е:торичным обмоткам, соединенный со входными и ЕЫХОДными выводами через последовательно включенные вентильные коммутаторы и фильтры, отличающийся тем,что, с целью улучшения технико-энергетических показателей при любом направлении передачи активной мощности, он снабжен статическими компенсаторами реактивной мощности, подключенными параллельно упомянутым конденсаторам.

Источники информации, во внимание при экспертизе

Г. Заявка ФРГ 2629407, кл. Н 02 Н 13/18 от 30;0б.76.

3.Espetage PauC И,-, Boss Bima8 К. High-freguency Rink power conversion .lEFE Transaetions on Industry applications, т.13, 5, 1977.