Преобразовательное устройство Советский патент 1983 года по МПК H02M7/04 

1

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, в частности к тиристорным преобразователям, которые питаются от синхронного генератора, и может быть использовано на судах.

Известно преобразовательное устройство, которое содержит синхронный генератор, тиристорный преобразователь и установленный между ними реактор 1.

Однако установка такого реактора увеличивает габариты преобразовательного устройства в целом.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразовательное устройство, содержащее синхронный генератор, ферромагнитный реактор, датчики тока и тиристорный преобразователь. Это устройство позволяет снизить габариты преобразовательного устройства 2.

Одаако в известном устройстве параметры реактора в процессе регулирования выходного напряжения преобразователя остаются неизменными, в то время как параметры, определяющие искажения напряжения на зажимах генератора, изменяются, что приводит к уменьшению надежности. Кроме

того, это устройство имеет значительные габариты.

Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение габаритов преобразовательного устройства.

5

Поставленная цель достигается тем, что преобразовательное устройство, содержащее синхронный генератор, ферромагнитный реактор, датчики тока и тиристорный преобразователь, снабжено блоком выделения основной гармоники, блоком сравнения, усилителем, по числу фаз тремядополнительными обмотками и тремя регуляторами тока, причем входы блока выделения основной гармоники и блока сравнения подключены

15 к выходу синхронного генератора, выход блока выделения основной гармоники соединен с одним из входов усилителя, каждый из других входов которого соединен с соответствующим датчиком тока, включенным в соответствующую фазу генератора, а допол ° нительная обмотка каждой фазы ферромагнитного реактора, имеющая трансформаторную связь с основной обмоткой реактора, замкнута на регулятор тока, подключенный к выходу усилителя. На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - вольтамперные характеристики токоограничивающих реакторов. Преобразовательное устройство 1 состоит из синхронного генератора 2, к которому через ферромагнитный трехфазный реактор 3 подключен тиристорный преобразователь 4, включенный на нагрузку 5. Каждая фаза реактора содержит основную обмотку 6, дополнительную 7 и регулятор 8 тока, замкнутый на дополнительную обмотку. К двум фазам генератора подключается блок 9 выделения основной гармоники, который соединен с блоком 10 сравнения. На второй вход блока сравнения подается линейное напряжение сети. Выход блока сравнения соединен с одним из входов усилителя 11. Второй вход усилителя соединен с датчиками 12 тока. Выход усилителя соединен с регулятором 8 тока. Устройство работает следующим образом. Установка ферромагнитного реактора между преобразователем и зажимами генератора приводит к снижению коэффициен,та нелинейных искажений напряжений на зажимах генератора. Относительное значение коммутационного провала линейного или фазного напряжения на зажимах генератора определяется выражением XT х где Хр - индуктивное сопротивление геUdnOTf r O D r Dor vrTor i:iv/ iriiTr4 4 нератора в сверхпереходном режиме;-индуктивное сопротивление реактора. Степень искажения напряжения сети зависит не только от глубины коммутационного провала, но и от его длительности , зависящим в свою очередь от угла управления преобразователем оС и тока нагрузки Ifj. Площадь коммутационного провала определяет состав искажения напряжения сети. При d. Q ток нагрузки Id IH, имеет наибольшую ширину и искажение напряжения на зажимах генератора наименьшее. По мере увеличения et угол коммутации уменьшается, действующие значения высших гармоник в напряжении сети увеличивается. Для уменьщения искажения сети на зажимах генератора необходимо увеличить индуктивность реактора, что приведет к увеличению и уменьшению искажения сети на зажимах генератора. Следовательно, регулируя величину индуктивности реактора, можно обеспечить минимальные искажения напряжения на зажимах генератора. В преобразовательном устройстве этот принцип осуществляется следующим образом. При прохождении тока нагрузки по основной обмотке 6 реактора 3 в дополнительной обмотке 7 наводится ЭДС. Пока дополнительная обмотка разомкнута, она не оказывает влияния на общий поток реактора. При замыкании дополнительной обмотки на регулятор тока под действием наведенной ЭДС в этой обмотке течет ток и появляется поток Ф, который направлен против основного потока реактора Ф, обусловленного током нагрузки. Величина тока в дополнительной обмотке регулируется в функции действующего значения высших гармоник. Полученная в блоке 9 выделения основная гармоника напряжения сети поступает на блок 10 сравнения, где сравнивается с реальным напряжением сети. Результатом сравнения этих величин является действующее значение высших гармоник, которое поступает на один из входов усилителя 11, где, усиливаясь, поступает на регулятор 8 тока. Регулируя величину тока в дополнительной обмотке, регулируют величину индуктивности реактора и величину нелинейных искажений напряжения сети на зажимах генератора. Второй особенностью установки в преобразовательном устройстве управляемого ферромагнитного реактора является повышение эффективности, ограничения токов короткого замыкания преобразователя и связанное с этим уменьшение габаритов преобразовательного устройства. На фиг. 2 приведены вольтамперные характеристики токоограничивающих реакторов: воздушного (а), управляемого (б) и неуправляемого (в) ферромагнитных, из которых .видно, что при одном и том же то.. ке короткого замыкания индуктивность ферромагнитного реактора резко возрастает, что позволяет значительно уменьшить величину токов короткого замыкания. В мощных тиристорных преобразователях используется включение в параллель несколько тиристоров, цричем определяющим при выборе количества тиристоров является их способность выдерживать токи короткого замыкания. Повышение эффективности ограничения тока короткого замыкания приводит к уменьшению числа параллельных тиристоров, а следовательно, и габаритов преобразовательного устройства. В предлагаемом устройстве сигнал с датчиков 12 тока поступает на один из входов усилителя 11. В номинальном режиме работы преобразователя этот сигнал не влияет на работу усилителя. В режиме короткого замыкания при достижении тока, равного току отсечки IQ, величина сигнала с тока датчиков возрастает до уровня, запирающего усилитель. Отсутствие сигнала с усилителя включает цепь регулятора 8 тока, в дополнительной обмотке 7 исчезает ток. Индуктивность реактора становится максимальной. Изобретение позволяет снизить коэффициент нелинейных искажений напряжения на зажимах генератора и поддерживать его на оптимальном уровне в процессе регулирования напряжения преобразователя. Введение максимальной индуктивности при достижении тока короткого замыкания, равному току отсечки, повышает эффективность ограничения токов короткого замыкания, что влечет за собой уменьшение количества тиристоров, включенных в параллель и, соответственно, уменьшение габаритов преобразовательной установки и повышение надежности.

Формула изобретения

Преобразовательное устройство, содержаш,ее синхронный генератор, ферромагнитный реактор, датчики тока и тиристорный преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе и уменьшения габаритов, оно снабжено блоком выделения основной гармоники, блоком сравнения, усилителем, по числу фаз тремя дополнительными обмотками и тремя регуляторами тока, причем входы блока выделения основной гармоники и блока сравнения подключены к выходу синхронного генератора, выход блока выделения основной гармоники соединен с вторым входом блока сравнения, а выход блока сравнения соединен с Одним из входов усилителя, каждый из других входов которого соединен с соответствуюш,им датчиком тока, включенным в соответствуюш,ую фазу генератора, а дополнительная обмотка каждой фазы ферромагнитного реактора, имеющая трансформаторную связь с основной обмоткой реактора, замкнута на регулятор тока, подключенный к выходу усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Тиристорные агрегаты унифицированной серии AT и АТР. Справочник по преобразовательной технике. Под ред. И. М. Чиженко, Киев, «Техника, 1978, с. 331, 336.

2.Разработка фирмы Brown Boveri, Thyrigtor Converter System с. 4, 1978.