(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ
1
Изобретение относится к преобразовате.льной технике и может быть ис.пользовано при многопульсном выпрямлении трехфазного переменного напряжения. . .
Известны преобразователи трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащие трехфазный : трансформатор, пе1р8ичньге обмотки которого сов местно с последовательно соединенными с ними парами встречнопараллельно включенных управляемых вентилей образуют звезду, связанную с фазными входными выводами, а вторичные обмотки соединены в звезду и подключены к выпрямительному маету, либо образуют шестифазную схему выпрямления с уравнительным реактором 1П.:
.Недостатком этих преобразователей является то, что они не обеспечивают двенадцатипульсное регулирование выпрямленного напряжения.
. Известен преобразователь трехфаз|ного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с вторичными обмотками, соединенными совместно с вентилями по схеме двенадцатипульсного выпрямителя с первичными обмотками, подключенными одними выводами к фазным входным выводам, а другими - к управляемым вентилям, образующим две разtoноименные группы, и дополнительные управляемые вентили, подключеннь1е общей точкой разноименных электродов к нулевому входному выводу С21.
15
Недостатком этого преобразователя является невозможность двенадцатипульсного выпрямления при регулировании на первичной стороне и включении уравнительного реактора на
20 вторичной стороне.
Цель изобретения - обеспечение двенадцатипульсного выпрямления при регулировании на первичной стороне. 3 9 Поставленная цель достигается тем что каждая общая точка .электродов разноименных вентильных rpyrin соединена со свободным электродом соответствующего дополнительного управляемого вентиля через последовательно соединенные обмотки двух двухобмо точных уравнительных реакторов, причем общие точки каждой пары обмоток соединены между собой. На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя с двумя вторичными обмотками, образующими шестилучевую звезду и подключенными к шестифазному вентильному мосту с двумя уравнительными реакторами; на фиг. 2 - то же, с двумя вторичными обмотками, соединенными одна в звезду, а другая треугольникВ треугольник и подключенными к вентильным мостам, включенным между собой параллельно через уравнительный реактор. Преобразователь (фиг. 1) содержит трехфазные трансформаторы 1 и 2. Пер вичные обмотки 3-5 трансформатора 1 подключены одними выводами к фазнь1м входным выводам А, В, С, а другими к тиристорам 6-8 и 9-П ,образующим соответственно катодную и анодную группы, общие точки электродов которых соединены с тиристорами 12 и 13 через полуобмотки соответственно 1, 15 и 16, 17 делителей тока с объединенными средними выводами. Вторичные обмотки 18-20 и 21-23 трансформатора 1 соединены в две встречно включенные звезды, т.е. образуют шестилучевую звезду и под ключены соответственно началами а, Ь;|, с, к зажимам переменного тока вентильного моста, собранного на вен тилях 24-29, а концами, а, Ь, с к зажимам переменного тока вентильно го моста, собранного на вентилях 3035. Катоды вентилей 24-2б соединены с катодами вентилей 33-35, а аноды вентилей 27-29 - с анодами вентилей 30-32 через полуобмотки соответственно 36, 37 и 38, 39 уравнительных реакторов, к средним выводам которых подключена нагрузка 40. Анод тиристора 12 и катод тиристо ра 13 подключены к нулевому входному выводу О, образованному нейтралью соединенных в звезду и подключенны к фазным входным выводам А, В, С o6i моток 41-43 трансформатора 2, вторич 24 ные обмотки kk-k6 которого соединены о треугольник. Числа витков вторичных обмоток трансформатора 1 выбраны в соотношеНИИ, равном: I: ( 1), вследствие чего симметричное12-пульсное выпрямленное напряжение на нагрузке 0 при отпирании тиристоров 6-13 и токе нагрузки J меньше критического JK., т.е. до вхождения уравнительных реакторов в нормальный режим работы, формируется линейными напряжениями обмоток 18-20 и суммой напряжений одноименных фазных обмоток соответственно 18 и 21, 19 и 22, 20 и 23. При этом тиристоры 6-13 и вентили отпираются в последовательйости, соответствующей естественному чередованию линейных и фазных напряжений сети: тиристоры 6-10, 6-13, 6-11, 12-11, 7-11, 7-13, 7-9, 12-9, 8-9, 8-13, 8-10, 12-10; вентили 2k-28, 2k-3G, 24-29, 3529, 25-29, 25-31, 25-27, 33-27, 2627, 26-32, 26-28, . При открытом состоянии тиристоров 6, 10, т.е. когда намагничивающий ток трансформатора 1 замыкается, через его обмотки 3, , тиристоры 6, 10 и полуобмотки 14, 16 делителеи тока проводят ток нагрузки вентили 24, 28 и он протекает по цепи начало а обмотки 18 - вентиль 24 полуобмотка Зб уравнительного реактора - нагрузка 40 - полуобмотка 38 другого уравнительного реактора вентиль 28 - начало Ь; обмотки 19 конец обмотки 1В. Нагрузочная составляющая первичного тока замыкается .при этом по той же цепи, что и намагничивающая. При отпирании вентиля 24 запирается ранее открытый вентиль 34, обесточивается обмотка 22, обесточивается и тем самым запирается тиристор 12 (здесь и далее принято, что намагничивающая составляющая первичного тока меньше тока удержания тиристоров). Через 15 эл. град, после отпирания тиристора 6 (угол отпирания тиристоров ot равен естественному) потенциал фазы А относительно общего нуля становится, больше. чем потенциал фазы В и триристор 12 запирается уже не только из-за обесточивания, но и из-за прикладываемого к нему обратного напряжения. 5 Через 30 эл.град. после отпирания тиристора 6 отпираются тиристор 13, вентиль 30 и ток нагрузки протекает по цепи начало а;)обмотки 18 - вентиль 2 - полуобмотка Зб уравнительного реактора - нагрузка 40 - полуобмотка 39 другого уравнительного реактора - вентиль 30 - конец а обмотки 21 - конец обмотки 18 При отпирании вентиля 30 запирается вентиль 28, обесточиваются обмотки 19 и Л, обесточивается и, тем самым, запирается тиристор 10. Нагрузочная составляющая первичного тока замыкается при этом по той же цепи, что и намагничивающая: рбмОтка 3 трансформатора 1 - тиристоры 6, 13 - полуобмотки 1, 17 делителей тока обмотки 2, 3 трансформатора 2 - ис точник питающей сети. Через 30 эл.град. после отпирания тиристора 13 отпираются тиристор 11, вентиль 29 и ток нагрузки протекает по цепи начало а обмотки 18 - вентиль 2 - полуобмотка Зб уравнительного реактора - нагрузка kO - полуобмотка 38 другого уравнительного реактора - вентиль 29 - начало с, обмотки 20 - конец обмотки 19. При отпирании вентиля 29 эапирается вентиль 30, обесточивается обмотка 21, обесточивается и, тем самым, запирается тиристор 13. Первичный ток замыкается при этом по цепи обмотка 3 трансформатора 1 - ти ристоры 6, 11 - полуобмотки rt, 1& делителей тока. Через 15 эл.град. после отпирания тиристора И (рб-О) потенциал фазы С относительно общего нуля становится больше, чем потенциал фазы А и тиристор 13 запирается уже не только из-за обестомивания, но и из-за прикладываемого к не му обратного напряжения. Аналогично можно проследить цепь тока нагрузки и через остальные йентили при отпирании соответствующих тиристоров во всем диапазоне изменения угла оС. При токе нагрузки Лв чуть больше критического , т.е. при вхождении уравнительных реакторов в нормальный режим работы, длительность проводящего состояния тиристоров и вейтилей в вышеуказанной последовательности включения возрастает, что приводит к одновременной проводимости брльшег числа тиристоров и вентилей. 2 Допустим, ЧТО открылись тиристор 6 и вентиль 2 в момент времени, когда со сдвигом по фазе на 30 эл.град. в сторону опережения уже находятся в проводящем состоянии тиристоры 12, 10 и вентили 3, 28 от прикладываемого к последним выпрямляемого напряжения , смежного с выпрямляемым напряжением, отпирающим вентиль 2. Ток нагрузки протекает по цепи от. начала к концу обмотки 19| далее разветвляется на две равные части, одна из которых протекает через обмотку 18, вентиль 2, полуобмотку Зб уравнительного реактора, а другая - через обмотку 22, вентиль З, полуобмотку 37 уравнительного реактора затем ток нагрузки вновь течет по общей ветви через нагрузку «О, полуобмот-. ку 38 уравнительного реактора - вентиль 28, начало Ь обмотки 19. Функция полуобмоток 3 и 37 уравнительного реактора, как и в известных схемах, заключается в выравнивании мгновенных значений смежных вы- : прямляемых напряжений, чем и обеспечивается деление тока нагрузки на две равные части, протекающие через вентиль 2k и обмотку 18, вентиль 3 и обмотку 22. Полуобмотка 39 другого уравнительного реактора в этом момент времени обесточена, а полуоб отка 33 проводит полный ток нагрузки, вследствие чего магнитная система этого реактора насыщается, т.е. индуктивное сопротивление полуобмотки 38 становится равным нулю и падени.е напряжения в этой полуобмотке также становится почти равным нулю. Нагрузочная составляющая первичного тока трансформатора 1 в рассматриваемый момент времени протекает по цепи от конца к началу обмотки, k, источник питающего напряжения, далее разветвляется на две равные части, одна из которых протекает через обмотку 3, тиристор 6, полуобмотку 14 делителя , а другая - через обмотки 1 и Ji3 трансформатора 2, тиристор 12, полуобмотку 15 делителя тока, затем первичный ток трансформатора 1 вновь протекает по общей .ветви через полу;;; обмотку 16 делителя тока, вентиль 10, конец обмотки . Через 30 эл.град. после отпирания тиристора 6 (((.0) потенциал, фазы А относительно общего нуля становится
больше, чем потенциал фазы В и обратное напряжение, прикладываемое к тиристору 12, стремится уменьшить протекающий . через него ток, однако ЭДС взаимоиндукции делителя тока препятствует этому за счет введения добавочного положительного по величине напряжения в цепь тиристора 12. Вообще, роль делителя тока в любой момент времени заключается в выравнизании мгновенных значений токов, протекающих через его полуобмотки, за счет ЭДС взаимоиндукции последних.
Через 30 эл.град. после отпирания тиристора б подается отпирающий импульс на тиристор 13 отпирается вентиль 30 и ток нагрузки протекает по цепи начало обмотки 18 - вентиль 24 - полуобмотка Зб уравнительного , реактора - нагрузка 40, далее разветвляется на две равные части, одна из которых протекает через полуобмотку 38 уравнительного реактора, вентиль 28, обмотку 19, а другая через полуобмотку 39 уравнительного реактора, вентиль 30, обмотку 21, затем ток нагрузки вновь течет по общей, ветви от конца к йачалу обмотки 18. При отпира |ии вентиля 30 запирается вентиль 3, об стомивается обмотка 22, обесточивается и тем самым запирается тиристор 12. Функцию .выравнивания, мгновенных значений смежных выпрямляемых напряжеНИИ теперь выполняют полуобмотки 38 и 39 уравнительного реактора. Полуобмотка 37 другого уравнительного реактора в этот момент времени обесточена, а полуобмотка 36 проводит полный ток нагрузки и ее индуктивное сопротивление равно нулю.
Нагрузочная составляющая первичного тока трансформатора 1 в рассматриваемый момент времени протекает по цепи от начала к концу обмотки 3 тиристор б - полуобмотка 1 делител тока, далее разветвляется на две раные части, одна из которых протекает через полуобмотку 17 делителя тока тиристор 13, обмотки k2 и АЗ трансформатора 2, источник питающего напряжения, а другая через полуобмотку 16 делителя тока, тиристор 10, обмотку , источник питающего напряжения, затем первичный ток трансформатора 1 вновь протекает по общей ветви через обмотку 3.
Далее процессы во всем диапазоне изменения угла циклически повторяются, т.е. включается тиристор 11, отпирается вентиль 29, запирается вентиль 28 и когда, например, потенциал фазы С относительно общего нуля становится больше, чем потенциал фазы А, то ЭДС взаимоиндукции делителя тока с полуобмотками 1б и 17 препятствует запиранию тиристора 13, т.е. выравнивает мгновенные значения токов, протекающих через полуобмотки 16 и 17. Первичный ток проводят тиристоры 6, 11 и 13, ;а вторичный вентили 2k, 23 .и 30.
Затем через 30 эл.град. включаетс тиристор 12, запирается вентиль 13, отпирается вентиль 35, запирается вентиль 30 и первичный ток проводят тиристоры 6, 11 и 12, а вторичный вентили 2, 29 и 35.
Таким образом, тиристоры 6-13 и .вентили проводят ток в следующей последовательности:
тиристоры 6-10-12, 6-10-13, 6-1113, 6-11-12, 7-11-12, 7-11-13, 7-9-1 7-9-12,- 8-9-12, 8-9-13, 8-10-13, 8-10-12;,
вентили 2 -28-34, 2i -28-30, 2 29-30, 24-29-35, 25-29-35, 25-29-31, 25-27-31, 25-27-33, 26-27-33, 26-2732, 26-28-32, 26-28-34.
Функция трансформатора 2 заключается в обеспечении самокомпенсации в. источнике питающей сети, представляющем собой трехфазный трехстержневой трансформатор магнитного потока нулевой последовательности, создаваемого током нулевой последовательности преобразоеателя, так как этот ток при наличии трансформатора 2 протекает через нулевой входной вывод, подключенный к нейтрали соединенных в звезду первичных обмоток 41-43. Например, когда первичный ток, протекая через обмотку 3, тиристоры 6 и 13 обмотки 42 и 43, замыкается через источник питающего напряжения, т.е. трехфазный трехстержневой трансформатор, то в последнем происходит вышеуказанная самокомпенсация магнитного потока нулевой последовательности за счет взаимообратной направленности магнитных потоков, создаваемых токами нулевой последовательности, протекающими в соединенных в звезду фазных обмотках этого трансформатора. Трансформатор 2 позво9. ляет работать при любой проводной сети.. Для компенсации магнитного потока нулевой последовательности в магнитопроводе трансформатора 2 служат обмотки , которые с этой целый соединены в треугольник. Преобразователь (фиг. 2) содержит трансформаторы 7 и 48. Первичные обмотки трансформатора k7 подключены одними выводами к фазным входным выводам А, В„ С, а другими к тиристорам 52-5+ и 55-57, образующим соответственно Катодную и анодную группы, общие точки электродов которых соединены с тиристорами 58 и 59 через полуобмотки соответственно 60, 61 и 62, 63 делителей тока с объединенными средними выводами. Вторичные обмотки и б7-б9 трансформатора 7 соединены соответственно в звезду и Tpeyrofibник и подключены к зажимам переМенного тока вентильных мостов, собранных cooTBeTctBeHHo на вентилях 70-75 и 76-81. Аноды вентилей. 73-75 соединены с анодами вентилей 76-78 чере полуобмотки 82 и 83 уравнительного реактора, средняя точка которых соединена с общей точкой катодов вентилей 70-72 и 7981 через нагрузку 8 Анод тиристора 58 и катод тиристора 59 подключены к нулевому входному выводу О, образованному нейтралью соединенных в звезду и подключенных к фазным входным выводам А, В, С обмоток 85-87 трансформатора 48, вторичные обмотки 88-90 которого соединены в треугольник. Числа витков вторичных обмоток трансформатора 47 выбраны в соотношении, равным УЛ :W2 1 : VT, вследствие чего симметричное 12-пульсное выпрямление на нагрузке 84 при .J(.p формируется линейными напряжениями обмоток 64-66 и фазными напряжениями обмоток б7-б9. При J(,-JK , т-е. до вхожденияуравнительного реактора в нормальный . режим .работы тиристоры 52-59 и вентили 70-81 отпираются в следующей по следовательности: тиристоры 52-56, 52-59, 52-57. 58-57, 53-57, 53-59, 53-55, 58-55, 54-55, 54-59, 54-56, 58-56; вентили 70-74, 7б-80, 70-75,76-81 71-75, 77-81, 71-73, 77-79, 72-73, 78-79, 72-74, 78-80. 2 При Jo JKP, т.е. при вхождении уравнительного реактора в нормальный режим работы, тиристоры 52-59 и вентили 70-81 проводят ток в следующей последовательности: тиристоры 52-56-58, 52-56-59, 52-59-57, 52-57-58,57-58-53, 53-57-59, 53-59-55, 53-55-58, 55-58-5,5 1-55-59, 5 -59-56, 5+-5б-58; вентили 78-80-70-7, 70-7 -7б-80, 76-80-70-75, 70-75-76-81, 76-81-71-75, 71-75-77-81, 77-81-71-73, 71-73-77-79, , 77-79-72-73, 72-73-78-79, 78-79-72-7, 72-7t-78-80. Функция уравнительного реактора, делителей и трансформатора 48 в схеме (фиг. 2) аналогична их функции в схеме (фиг. 1) причем делителем тока условно названо устройство, содержащее замкнутый стальной сердечник с двумя обмотками, имеющими вывод из средней точки. На вторичной стороне преобразователя может быть собрана не только двухполупериодная (мостовая) схема 12-пульсиого выпрямителя, но и .однополупериодная (лучевая, кольцевая) с одним или несколькими уравнитель-ными реакторами. Во всех случаях необходимо, чтобы удовлетворялось условие синфазности результирующих напряжений обмоток, одновременно обтекаемых токами на первичной и вторичной сторонах основного трансформатора преобразователя и размещенных на одних и тех же его стержнях. Формула изобретения Преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с вторичными обмотками, соединенными совместно с вентилями по схеме двенадцатипульсного вып|эямителя, с первичными обмотками, подключенными одниг4и выводами к фазным входным выводам, а другими - к управляемым вентилям, образующим две,разноименные группы, и дополнительные управляемые вентили, подключенные общей точкой разноименных электродов к нулевому входному выводу, отличающийс я тем, что, с целью обеспечения двенадцатипульсного выпрямления при регулировании на первичной стороне, каждая общая точка электродов разноименных вентильных групп соединена
П 91728212
со свободным электродом соответст-Источники информации,
вующего дополнительного управляемого принятые во внимание при. экспертизе
вентиля через последовательно соединенные обмотки двух двухобмоточных
уравнительных реакторов, причем об- s 1968, с. 181. щие точки каждой пары обмоток соединены между собой. wh н-1
иг. 1
95
9 А
917282
9
