Несимметричный компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

I. НЕСИММЕТРИЧНЫЙ КОМПЕНСИ РОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержапщй двенадцатифазную трансформаторную группу, выполненную на двух одинаковых трехстержневых магнитопроёодах , на каждом из которых улЪжено по одной трехфазной сетевой обмотке, по одной подключенной к одному из основных выпрямительных мостов трехфазной вентильной обмотке и по одной трехфазной компенсационной обмотке, соединенной по той же схеме, что и сетевая обмот ка, причем расположенные на первом и втором магнитопроводах трехфазные сетевые обмотки соединены последовательно и согласно, а трехфазные компенсационные обмотки соединены последовательно и встречно и подключены к трехфазной конденсаторной батарее, отлича|ощийс я тем, что, с целью сохранения 5 высокого коэффициента мощности, при плавном регулировании выпрямленного напряжения, дополнительно введен тре тий трехстержневой магнитопровод с расположенными на нем дополнитель- , ными одной сетевой трехфазной обмоткой , соединенной с сетевыми обмотками двенадцатифазной трансформаторной группы, и трехфазными вторичными обмотками, каждая из которых подключена к входу одного из п дополнительно введеных управляемых выпрямительных мостов, соединенных по выходу с основными выпрямительными мостами. 2.Преобразователь по п.1, о тличающийся тем, что дополнительная сетевая обмотка, расположенная на третьем магнитопроводе, выполнена с регулируемым числом вит (Л ков. 3.Преобразователь по п.-1, о т личающийся тем, что дополнительная сетевая обмотка, расположенная на третьем магнитопроводе, соединена пофазно последовательно с сетевыми обмотками двенадцатифазной трансформаторной группы. 9д 4 4.Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что дополэо нительная сетевая обмотка, располо-. 4iki женная на третьем магнитопроводе, СО включена параллельно с сетевыми обмотками двенадцатифазной трансформаторной группы. 5.Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что при , дополнительная вторичная обмотка соединена в звезду. 6.Преобразователь по п.1, о тличающийся тем, что при п«, дополнительная вторичная обмот ка соединена в треугд)1ьник..

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4(51) Н 02 М 7/)62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCMONIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3713379/24-07 (22) 26.03.84 (46) 30.06.85. Бюл. У 24 (.72) 10.И.Хохлов. (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.314.6(088.8) (56) Аптер Э.М. и др. Мощные управляемые выпрямители для электроприводов постоянного. тока. М., "Энергия"

1975, с. 8, рис. 1-2.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3497179/24-07, кл. Н 02 М 7/ 12, 1982. (54) (57) 1. НЕСЮВЖТРИЧНЫЙ КОМПЕНСИ ., РОВАННЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий двенадцатифазную трансформаторную группу, выполненную на двух одинаковых трехстержневых магнитопроводах, на каждом из которых улЬжено по одной трехфаэной сетевой обмотке, по одной подключенной к одному из основных выпрямительных мостов трехфазной вентильной обмотке и по одной трехфазной компенсационной обмотке, соединенной по той же схеме, что и сетевая обмотка, причем расположенные на первом и втором магнитопроводах трехфаэные сетевые обмотки соединены последовательно и согласно, а трехфазные компенсационные обмотки соединены последовательно и встречно и подключены к трехфазной конденсаторной батарее, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью сохранения. : высокого коэффициента мощностй.при плавном регулировании выпрямленного напряжения, дополнительно введен тре

1 тий трехстержневой магнитопровод с расположенными на нем дополнительными одной сетевой трехфазной обмоткой, соединенной с сетевыми обмотками двенадцатифаэной трансформаторной группы, и трехфазными вторичными обмотками, каждая иэ которых подключена к входу одного иэ и дополнительно введеных управляемых выпрямительных мостов, соединенных по выходу с основными выпрямительными мостами.

2. Преобразователь по п.l, о тл и ч а ю шийся тем,.что дополнительная сетевая обмотка, расположенная на третьем магнитопроводе, выполнена с регулируемым числом вит- ков.

3. Преобразователь по п.l, о т— л и ч а ю шийся тем, что дополнительная сетевая обмотка, расположенная на третьем магнитопроводе, соединена пофазно последовательно с сетевыми обмотками двенадцатифазной трансформаторной группы.

4. Преобразователь по п.l, о т — . л и ч а ю шийся тем, что дополнительная сетевая обмотка, располо- . женная на третьем магнитопроводе, включена параллельно с сетевыми обмотками двенадцатифазной трансформаторной группы.

5. Преобразователь по п.l> о т— л и ч а ю шийся тем, что при

n=l, дополнительная вторичная обмотка соединена в звезду.

6. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что при

n l, дополнительная вторичная обмот ка соединена в треурфьник., 11б4843

7. Преобразователь по п.1, о т— лич ающийс я тем, что при 2, одна дополнительная втоИзобретение относйтся, к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания выпрям ленным током тяговой нагрузки, электропривода, электролизных серий и электротермических установок.

Известен некомпенсированный преобразователь, содержащий двенадцатифазную- трансформаторную группу,. выполненную на двух одинаковых трех- . стержневых магнитопроводах, на каждом из которых уложено по одной трех . фазной сетевой и одной подключенной к входным выводам одного из двух выпрямительных мостов трехфазной вентильной обмотке. Выпрямительные мосты по выходу соединены либо последовательно, либо параллельно. Двенадцатифазный режим обеспечивается раз20 личной схемой соединения сетевых или вентильных обмоток (1) .

Этот преобразователь, как и любой некомпенсированный., имеет низкий коэффициент мощности. При регулировании выпрямленного напряжения коэффициент мощности дополнительно снижается.

Наиболее близким к изобретению яв- ляется несимметричный компенсирован- З ный преобразователь переменного напряжении в постоянное, содержащий двенадцатифазную. трансформаторную группу, выполненную на двух одинаковых трехстержневых магнитопроводах, на каждом из которых уложено по одной трехфазной сетевой обмотке, по одной подключенной к одному из выпрямительных мостов трехфазной вентильной обмотке и по .одной трехфазной компен сацйонной обмотке, соединенной по той же схеме, что и сетевая обмотка, причем расположенные на первом и втором магнитопроводах трехфазные сетевые обмотки соединены последовательно и согласно, а.трехфазные компен4 сационные обмотки соединены. последовательно и встречно и. подключены к ричная обмотка соединена в звезду, а другая — в треугольтрехфазной конденсаторной батарее.

Устройство обладает высоким коэффициентом мощности благодаря тому, что коммутирующее напряжение конденсаторов обеспечивает более раннюю, по сравнению с некомпенсированным преобразователем, искусственную коммутацию вентилей (21 .

Однако высокий коэффициент, мощно-, сти у прототипа сохраняется лишь в неуправляемом режиме работы. При плавном регулировании напряжения с помощью тиристоров выпрямительных мостов коэффициент мощности резко снижается пропорционально глубине регулирования.

Целью изобретения является обеспечение сохранения высокого коэффициента мощности выпрямителя при плев ном регулировании выпрямленного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в несимметричный компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий двенадцатифаэную,трансформаторную, группу, выполненную на двух одинаковых трехстержневых магнитопроводах, на каждом из которых уло". жено по одной трехфазной сетевой обмотке, йо одной подключенной к одному иэ основных выпрямительных мостов трехфазной вентильной обмотке и по одной трехфазной компенсационной обмотке, соединенной по той же схеме, -что и сетевая. обмотка причем расположенные на первом и втором магнитопроводах трехфазные сетевые обмотки соединены, последовательно и согласно, а трехфазные компенсационные обмотки соединены последовательно и встречно и подключены к трехфазной конденсаторной батарее, дополнительно введен третий трехстержневой магнитопровод с расположенными иа нем дополнительными одной сетевой!трехфазной обмоткой, 1164843 соединенной с сетевыми. обмотками двенадцатифазной трансформаторной группы, и трехфазными вторичными обмотками, каждая из которых подключена к входу одного из и дополнительно введенных управляемых выпрямительных мостов, соединенных по выходу с бсновными выпрямительными мостами.

Кроме того, дополнительная сетевая обмотка, расположенная на треть- 10 ем магиитопроводе, выполнена с регулируемым числом витков и соединена пофазно последовательно или парал)лельно с сетевыми обмотками двенадцатифазной трансформаторной группы, причем при .п--1 вторичная обмотка, расположенная на дополнительном магнитопроводе, соединена либо в звезду либо в треугольник, а при п=2 одна вторичная обмотка соединена в звезду

) а другая — в треугольник.

Число витков вторичных обмоток на дополнительном магнитопроводе выбирается исходя из необходимой глубины регулирования выпрямленного напряжения дополнительно введенными управляемыми вщпрямительнымн мостами.

Дополнительно введенные выпрямительные мосты выполнены на управляемых вентилях, например тиристорах. Ос-30 новные мосты выполнены либо на уп. равляемых, либо на неуправляемых вентилях-диодах. Основные и дополнительно введенные выпрямительные мосты по выходу соединены либо последователь. но, либо последовательно-параллельно.

На фиг. 1 и 2 представлены прин ципиа)!ьные схемы двух из возможных вариантов предлагаемого компенсированного выпрямителя c: п=2.

Преобразователь (фиг.)) содержит основные 1 и 2 и дополнительный 3 магнитопровода, на которых расположены соединенные пофазно последова- 45 тельно основные трехфазные сетевые обмотки 4 и 5, дополнительная .трехфазная сетевая обмотка 6, основные

7 и 8 и дополнительные 9 и 10 вторичные обмотки, соединенные с вход- 50 ными соответствующих основных и дополнительных выпрямительных мостов

11-)4. Кроме того, на магнитопроводах 1 и 2 расположены трехфаэные компенсационные обмотки 15 и 16, соединвнные последовательно и встречно и подключенные к трехфазной конденсаторной батарее 17.

Преобразователь на фиг.2 отличается от преобразователя на фиг.l тем, что дополнительная сетевая обмотка

3 включена параллельно с основными сетевыми обмотками l и 2.

Несимметричный компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное работает следующим образом.

При подключении обмоток 4,5 и 6, расположенных на магнитопроводах 1, 2 и 3 к питающей сети на обмотках

7, 8, 9 и 10, появляются напряжения, которые выпрямляются с помощью основных ll и 12 и дополнительных 13 и 14 выпрямительных мостов, создавая выпрямленное напряжение на нагрузке.

Токи в вентильных обмотках 7 и 8 наводят в магнитопроводах 1 и 2 гармоники магнитного потока порядка

6КТ) (K=O,),2,3). В согласно соединенных сетевых обмотках 4 и 5 эти гармоники магнитного потока создают четно-кратные гармоники тока 6K+) (К=2,4,6,...), т.е. гармоники, отвечающие двенадцатифазному режиму преобразования. Во встречно соединенных компенсационных обмотках 15 и

16 наводятся нечетно-кратные гармоники тока 6Кй) (К=),3,5...). Эти гармоники перезаряжают конденсаторы батареи 17. Напряжения на конденсаторах трансформируются в контуры коммутации мостов 11 и 12 и вызывают их искусственную коммутацию. Вентили дополнительных мостов 13 и 14 работают в режиме естественной коммутации, поскольку напряжения на конденсаторах батареи 17 не попадают в их контуры коммутации. Искусственная коммутация вентилей мостов ll и 12 повышает коэффициент мощности всего преобразователя. С целью поддержания высокого коэффициента мощностИ, вентили мостов 11 и 12 для регулирования напряжения не используются.

Поэтому мосты 11 и 12 могут быть укомплектованы и неуправляемыми вентилями. Таким образом выпрямительные мосты li и )2 наряду со своей основной технологической функцией выполняют функцию компенсации реактивной мощности, а следовательно, и повышения коэффициента мощности выпрямителя. Для повышения степени компенсации реактивной мощности, а следовательно, и еще большего увеличения коэффициента мощности путем

11б4843

В С отстрбйки от режима.с повторной проводимостью вентилей, характерного для преобразователей с искусственной коммутацией, -выпрямительные мосты ll и 12 выполняются на управляемых вентилях. Отстройку от режима с повторной проводимостью вентилей обеспечивают отсутствием управляющего импульса на вентилях во времени появления на них положительного напряжения в непроводящей части периода. Функцию плавного регулирования выпрямленного напряжения выпрямителя. осуществляют только дополнительные выпрямительные мосты

13 и 14. С целью уменьшения снижения коэффициента мощности за счет регулирования работы выпрямительных мостов. 13 и 14 осуществляют сначала в выпрямительном, а затем в инверторном режиме, выбирая число витков обмоток 9 и 10 так, чтобы выпрямленное напряжение полностью открытых выпрямительных мостов 13 и 14 составляло примерно половину необходимого

5 по технологии диапазона регулирования напряжения всего преобразователяк

Для поддержания наиболее высокого коэффициента мощности преобразователя в условиях, когда необходимо

10 изменять диапазон плавного регулиро-. вания выпрямленного напряжения, регулируют витки обмотки 6 так, чтобы диапазон изменения напряжения регулированием мостов 13 и 14 был минимальI5

Предлагаемый преобразователь при обеспечении плавного регулирования напряжения управляемыми вентилями имеет существенно высокий коэффициент мощности, что обеспечивает снижение потерь электрической энергии н повышает пропускную способность питающей сети по активной мощности.

ll64843

1риг.2

Составитель Л.устинкина

Редактор А.Гунько Техред Л.Микеш Корректор В.Синицкая с

Заказ 4196/52 Тирш 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

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