12 @ -фазный компенсированный преобразовательный агрегат

 

1. 12К-ФАЗНЫЙ КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, содержащий К двенадцатифазных преобразовательных блоков, каждый из которых состоит из преобразовательных трансформаторов и подключенных к их вторичным обмоткам вентильных групп, а также компенсирующие устройства в виде зашунтированных конденсаторами реакторов, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы токов и повышения эффективности использования основного оборудования, каждый преобразовательный блок выполнен в виде двух преобразователей, преобразовательные трансформаторы которых выполнены со схемами соединения обмоток, обеспечивающими сдвиг вторичных фазных напряжений первого преобразователя по отношению к второму на 30 ., причем между первичными обмотками преобразовательных трансформаторов блока включен трехфазный уравнительный реактор, i выводы от средних точек фазных обмоток которого соединены с выводами (Л С . для подключения питающей сети, а компенсирующие устройства, выполненные на однофазных реакторах, включены между вентильными группами первого и второго преобразователей блока. со OG vj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

13 70 А

««

31511 Н 02 M 7/06 епм», » <<<

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° \

° °

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3370797/24-07 (22) 29.12.81 (46) 15.09.84. Бюл.Р34 (72) Ю.И.Хохлов, С.В.Захаревич, Я,Л.Фишлер и Л.М.Пестряева (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (53) 621.314.5(088.8) (56) 1. ВВС Brown Boviri Mittei1ungen, 1971, И 11, с.4, рис. 2.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 92955656/24-07, кл. кл. Н 02 М 7/12, 1980. (54)(57) 1. 12К-ФАЗНЫЙ КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, содержащий К двенадцатифазных преобразовательных блоков, каждый из которых состоит из преобразовательных трансформаторов и подключенных к их вторичным обмоткам вентильных групп, а также компенсирующие устройства в виде зашунтированных конденсаторами реакторов, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы токов и повышения эффективности использования основного оборудования, каждый преобразовательный блок выполнен в виде двух преобразователей, преобразовательные трансформаторы которых выполнены со схемами соединения обмоток, обеспечивающими сдвиг вторичных фазных напряжений первого преобразователя по отношению к второму на 30 эл.град., причем между первичными обмотками преобразовательных трансформаторов блока включен трехфазный уравнительный реактор, выводы от средних точек фазных обмоток которого соединены с выводами ,для подключения питающей сети, а компенсирующие устройства, выполненные на однофазных реакторах, включены между вентильными группами первого и второго преобразователей блока. 1113870

2. ПреобразоватеЛьный агрегат по п.1, отличающийся тем, что все преобразователи блоков выполнены по нулевой схеме с преобразовательными трансформаторами, имекнцими две вторичные обмотки, соединенные по схемам "звезда прямая" и "звезда обратная", к нулевым точкам которых подключен однофазный уравнительный реактор, причем выводы от средних точек уравнительных реакторов первого и второго преобразователей подключены к первому выводу для подключения нагрузки, а вывод от средней точки реактора компенсирующего устройства -, к второму выводу для подключения нагрузки.

3. Преобразовательный агрегат по п.1, о тл ич аю щи и с я тем, что все преобразователи блоков выполнены по мостовой схеме, причем в кажИзобретение относится к.силовой преобразовательной технике и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется как нереверсивное, так и реверсив" ное питание потребителя выпрямленным током для обратного преобразования постоянного тока в переменный.

Известен 12К-фазный преобразовательный агрегат, содержащий три блока (К=З), каждый из которых представ" ляет собой двенадцатифазный преобразователь, выполненный на одном регулировочном и двух преобразовательных трансформаторах, с вторичными 15 обмотками, соединенными в треугольник. Схемы соединения первичных обмоток преобразовательных трансформа-р торов обеспечивают сдвиг вторичных фазных напряжейий на угол 30о, В 20 одном из блоков это достигается путем соединения первичной обмотки одного преобразовательного трансфор матора в звезду, а другого — в тре- угольник. В других блоках сдвиг вторичных фазных напряжений на угол 30

0 обеспечивается путем соединения первичных обмоток преобразовательных трансформаторов по схемам соединения дом блоке с одной стороны выпрямительных мостов первого и второго преобра: зователей включено компенсирующее устройство, вентильные группы с другой стороны мостов объединены и подключены к первому выводу для подключения нагрузки, а вывод or средней точки реактора компенсирующего устройства подключен к второму выводу для подключения нагрузки.

5. Преобразовательный агрегат по п.1, отличающийся тем, что все преобразователи блоКов выполнены по мостовой схеме, причем в каждом блоке с обеих сторон выпрямительных мостов, анодной и катодной, включены компенсирующие устройства, выводы от средних точек реакторов которых подключены к первому и второму соответствующим выводам для подключения нагрузки.

"треугольник с продолженными сторонами" P) .

Известный преобразовательный агрегат имеет низкий уровень высших гармоник в сетовом токе и в выпрямительном напряжении. Однако он работает в режиме естественной коммутации вентилей, а следовательно, потребляет из сети значительную реак тивную мощность, что существенно снчжает его коэффициент мощности.

Наиболее близким к предлагаемому является компенсированный двадцатичетырехфазный преобразовательный агрегат, содержащий два двенадцатифазных преобразовательных блока, каждый из которых состоит из одного преобразовательного трансформатора с одной первичной обмоткой соедиl ненной по схеме "треугольник с продолженными сторонами", и по крайней мере двумя вторичными обмотками, соединенными в звезду и треугольник и выпрямительных мостов, подключенных к каждой вторичной обмотке. Между вторичной обмоткой питающего трансформатора и первичными обмотками трансформаторов первого и второго преобразовательных блоков включено

1113870

3 трехфазное компенсирующее устройство в виде трехфазного реактора, зашунтированного пофазно конденсаторами батареями. Этот агрегат обладает высоким коэффициентом мощности как благодаря хорошему спектральному составу сетевого тока, так и благодаря малому потреблению.из сети реактивной мощности (2) .

Однако необходимо дальнейшее по- 10 вышение эффективности использования основного оборудования преобразовательного агрегата.

Цель изобретения — улучшение формы токов в ветвях 12К-фазного 15 компенсированного преобразовательного агрегата и.повышение эффективности использования основного оборудования: вентилей, преобразовательных трансформаторов и конденсаторов. 21)

Поставленная цель достигается тем, что в 12К-фазном компенсированном преобразовательном агрегате, содержащем К двенадцатифазных преобразовательных блоков, каждый из 25 которых состоит из преобразовательных трансформаторов и подключенных к их вторичным обмоткам вентильных групп, а также компенсирующие устройства в виде зашунтированных конденсаторами реакторов, каждый преобразовательный блок выполнен в виде двух преобразователей,преобразовательные трансформаторы которых выполнены со схемами соединения обмоток, обеспечивающими сдвиг вторичных фазных напряжений первого преобразователя по отношению к второму на

30 эл.град.,причем между первичными обмотками преобразовательных транс4, форматоров блока включен трехфазный уравнительный реактор, выводы от средних точек фазных обмоток которого соединены с выводами для подключения питающей сети, а компенсирующие45 устройства, выполненные на однофазных реакторах, включены между венильными группами первого и второго преобразователей блока.

При этом преобразователи блоков

-могут иметь различные исполнения.

Все преобразователи блоков могут быть выполнены по нулевой схеме с преобразовательными трансформаторами имеющими две вторичные .обмотки, сое- 55 диненные по схемам "звезда прямая" и "звезда обратная", к нулевым точкам которых подключен однофазный уравнительный реактор, причем выводы от средних точек уравнительных.реакто- ров первого и второго преобразователей подключены к первому выводу для подключения нагрузки, а вывод от средней точки реактора компенсирующего устройства — к второму вывпду для подключения нагрузки.

Все преобразователи блоков могут быть выполнены по мостовой схеме, причем в каждом блоке с одной стороны выпрямительных мостов первого и второго преобразователей включено ком- пенсирующее устройство, вентильные группы с другой стороны мостов объединены и подключены к первому выводу для подключения нагрузки, а вывод от средней точки реактора компенсирующего устройства подключен к второму выводу для подключения нагрузки.

Все преобразователи блоков могут быть выполнены по мостовой схеме, причем в каждом блоке с обеих сторон выпрямительных мостов,. анодной и катодной, включены компенсирующие устройства, выводы от средних точек реакторов которых подключены к соответствующим первому и второму выводам для подключения нагрузки.

На фиг.1 представлена принципиальная схема 12К-фазного компенсированного преобразовательного агрегата (К=2) при выполнении каждого преобразователя блоков по нулевой схеме; на фиг.2 и 3 — принципиальные схемы агрегата (К=2) при выполнении каждого из преобразователей блоков по мостовой схеме с включением компенсирующего устройства с одной стороны выпрямительных мостов и с включением компенсирующих устройств с обеих сторон мостов, на фиг,4 а,б — осциллограммы вентильных токов для преобразователей соответственно схемам на фиг.2 и 3

12К-фазный компенсированный преобразовательный агрегат (фиг.1,2 и 3), при К=2 содержит два преобразовательных блока 1 и 2, каждый из которых состоит из двух преобразователей

3 и 4, трехфазного уравнительного реактора 5, компенсирующих уст— ройств 6.

При работе 12К-фазного компенсированного преобразовательного агрегата выпрямленное напряжение каждого из двух преобразователей в каждом блоке содержит постоянную составляющую 1113970 и высшие, в основном, шестую и двенадцатую гармоники. Так как преобразователи в блоке включены параллельно, а их вторичные фазные напряжения сдвинуты по фазе на 30 эл,град., 5 то мгновенные значения напряжения на компенсирующих устройствах и одно" фазном уравнительном реакторе в каждом блоке, определяемые разностью выпрямленных напряжений первого и вто 10 рого преобразователей блока, состоят практически из шестых гармоник указанных напряжений, Напряжения на конденсаторах, изменяющиеся практически по благоприятному синусоидальному 15 закону, перезаряжаются с частотой шестой гармоники и обеспечивают искусственную коммутацию вентилей преобразователей, благодаря чему повышается коэффициент мощности 20 агрегата. Наличие трехфазного уравнительного реактора за счет выравнивания мгновенных значений напряжения, проводящих ток фаз первого и второго преобразователей блока, обеспечивает большую, чем при раздельной работе преобразователей, длительность вентильных токов (без учета углов коммутации она составляет 150 эл.град,, коммутационные процессы дополнитель- 30 но увеличивают длительность тока вентиля, что иллюстрируется осцилрограмами на фиг.4). При этом кривая вентильного тока становится ступенчатой, приближаясь к полусинусоиде.

Некоторые различия в формах вентильных токов в различных вариантах выполнения агрегата обусловлены лишь влиянием компенсирующих устройств и однофазного реактора на 40 величину шестой гармоники уравнительного тока, протекающего между первым и вторым преобразователями блока. Приближение вентильных токов к полусинусоиде ведет к тому, что токи в обмотках преобразовательных трансформаторах приближаются к наиболее благоприятной синусоидальноФ форме. Кроме того, благодаря увеличению длительности вентильных 50 токов и соответственно токов через обмотки преобразовательных трансформаторов, уменьшается отношение их действующего значения к определенному за полупериод напряжения сети среднему значению при той же величине выпрямленного тока. Каждый из блоков агрегата работает в условном двенадцатифазном компенсированном режиме.

При наличии двух таких сдвинутых по фазе на 15 эл.град. блоков агрегат работает в двадцатичетырехфазном компенсированном режиме. При наличии трех сдвинутых по фазе íà tO эл.град. блоков агрегат работает в тридцати— шестифазном компенсированном режиме и т.д.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого 12К-фазного компенсированного преобразовательного агрегата состоит в том,,что за счет уменьшения отношения действующего значения тока вентиля к его среднему значению при той же величине выпрямленного тока уменьшается нагрев вентилей, благодаря чему число вентилей в агрегате и потери энергии в них могут быть уменьшены. Учитывая то, что мощные преобразовательные агрегаты содержат большое число параллельно соединенных вентилей в вентильных плечах, и, в свою очередь, большое число вентильных плеч, экономический эффект от улучшения формы тока в вентилях весьма значителен. По той же причине уменьшаются нагрев и механические силы в обмотках преобразовательных трансформаторов, благодаря чему может быть снижено сечение обмоток трансформатора и повышена надежность его работы, При этом работа трансформаторов приближается к синусоидальному режиму и за счет улучшения форм токов в обмотках уменьшает потери в стали магнитопроводов, Кроме того, улучшается работа конденсаторов компенсирующих устройств за счет приближения формы напряжения на них к синусоидальной.

3 113870 иг 2

Составитель Л. Устинкина

Редактор Л. Алексеенко Техред Л.Иикеш Корректор С. Черни

Заказ 6632/42 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4