Трехфазный вентильный преобразователь-компенсатор

 

Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования величины компенсируемой К-й гармоники и области использования по мощностному диапазону . Преобразователь-компенсатор содержит блоки 13-24, представляющие собой тиристорные мосты с обратными вентилями и LC-контурамн. Блоки 25,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1458954 А 1

ling H 02 M 7/523

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ДО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О ВСКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 3993638/24-07 (22) 23.12.87 (46) 15.02.89. Бюл. У 6 (71) .Севастопольский приборострои.тельный институт (72) В.Ф. Сидякин (53) 621.314.572 (088.8) (56) Современные задачи преобразовательной техники: Сборник, ч. 2, .Киев, 1975, с. 247.

Авторское свидетельство СССР

М 1376900, кл. Н 02 И 7/523, 1983. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ-КОИПЕНСАТОР (57) Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования величины компенсируемой К-й гармоники и области использования по мощностному диапазону. Преобразователь-компенсатор содержит блоки 13-24, представляющие собой тиристорные мосты с обратными вентилями и LC-контурами. Блоки 25, 1458954

26 выполнены аналогично блокам 1324 и отличаются параметрами LC-контуров. К,трехфазным фазосдвигающим узлам 34, 35 подключены умножители

36-41 частоты. С выходов нуль-органов 42-47. снимают две трехфазные сис1 (Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовым полупроводниковым .(тиристорным) преобра-, зователям, и предназначено для ликвидации искажения формы напряжения в трехфазных сетях, питающих мощные нелинейные нагрузки, путем компенсации высших гармонических составляющих тока, генерируемых ими, и может быть использовано на предприятиях 10 электролизной промышленности, тяговых выпрямительных подстанциях и на подстанциях, питающих мощные двига-. тели постоянного тока, управляемые тиристорными выпрямителями. 15

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования величины компенсируемой К-й гармоники и области использования по мощностному, диапазону. 20

На фиг. I приведена известная схема инверторного моста, на основе; . которой построен предлагаемый преобразователь-компенсатор; на фиг.2— принципиальная блок-схема трехфаз- 25 ного вентильного преобразователя-! компенсатора; на фиг..3 — временные диаграммы процессов в одном из инверторных мостов преобразователя-компенсатора; на фиг. 4 — временные диаг- 30 раммы, поясняющие работу преобразователя-компенсатора.

Тиристорный.мост (фиг. 1) содержит тиристоры 1-4, каждый из которых шунтирован одним из диодов 5-8 обратного тока, образующих диодный мост.

В диагональ переменного-тока включены дроссель 9 и конденсатор 10, обра-. зующие ЬС-цепочку, настроенную на частоту Kf. Выводами 11 и 12 блок 13 40 включен к общую систему вентильного преобразователя-компенсатора, показанную на фиг. 2. темы импульсов, которые подают на входы распределителей 48, 49 импульсов. Блоки 25, 26 исключают влияние системы блоков 13-24 на сеть, обеспечивая ликвидацию переменного тока на выходе выпрямителя 33. 4 ил.

1

Вентильный преобразователь-компен сатор, помимо блока 13, содержит блоки 14-24, полностью аналогичные блоку

13. Блоки 25 и 26 по структуре также аналогичны блоку 13, но отличаются от него параметрами дросселя 9 и конденсатора 10. Общие точки блоков 13, 14 и 15, 16 объединены и подключены к фазе 27 трехфазной компенсируемой . системы 28. Общие точки блоков 17, 18 и 19, 20 также объединены и подключе-ны аналогичным образом к фазе 29 трехфазной сети 28. Общая точка блоков

21, 22 и 23, 24 подключена к фазе 30.

Другими своими полюсами блоки 13-24 подключены к выводам 31 (положительный полюс) и 32 (отрицательный по" люс) постоянного напряжения выпрямителя ЗЗ, получающего питание от трех« фазной сети 28. Система управления содержит трехфазные фазосдвигающие узлы 34 и 35,к выходам каждогаиз которых подключены умножители частоты f на

К, которые могут быть выполнены, например, в виде умножителей числа фаз

36-38 и 39-41 и нуль-органов 42-44. и 45-47. С выходов нуль-органов 4247 снимают две трехфазные системы импульсов частоты К Й, которые поI дают далее на вход распределителей

48 и 49 импульсов. Импульсы с выходов последних подают на управление тиристорами блоков 13"26.

На фиг. Э показаны временные диаграммы работы инверторного моста 13, подключенного выводами 11 и 12 на постоянное напряжение: 50 - напряжение на последовательно соединенных индуктивности,9 и конденсаторе 10;.

51 - диаграмма тока в последовательно соединенных индуктивности 9 и, конденсаторе 10; 52 — диаграмма

3 тока в диагонали постоянного тока тиристорно-диодного моста 13..

На фиг. 4 показаны: 53 — диаграмма напряжений фазы, например, 27 сети

28; 54 — потенциальный уровень вывода 31 постоянного напряжения; 55— потейциальный уровень вывода 32 пос- тоянного напряжения; 56 — диаграмма. тока диагонали тока тиристорно-диод; ного моста 14; 57 — диаграмма тока диагонали постоянного тока тйристорно-диодного моста 13; 58 †. диаграмма тока на выходе блоков 13 и 14, полученная как разность токов по диаграммам 56 и 57.

Работу тиристорного моста (блока

13) рассмотрим на примере фазы 27 сети 28. Импульсы, определяющие работу блока, подают попарно поочередно на тиристоры 1, 3 и 2, 4. Частота подачи импульсов на каждый тиристор в два раза ниже частоты коммутируемой гармоники, т .е, равна 0,5 Kf. Частота собственных колебаний цепи из последовательно соединенных дросселя

9 и конденсатора 10 должна быть равна частоте генерируемой гармоники тока, т.е. Kf. Ток через дроссель 9 . и конденсатор 10 при условии постоянства напряжения между выводами 11 и

12 показан на диаграмме 51 (фиг.3).

Ток иа выходе моста, т.е . в диагонали постоянного тока; показан на диаграмме 52. Амплитуда тока (Х )

s диагонали постоянного тока связана с уровнем йапряжения:между выводами 11 и 12 (U«,q ) через волновое со-. противление Z< цепочки 9-10: к, ь*, u„„ где L — величина индуктивности 9;

С, - величина емкости 10.

Изменение напряжения фаз сети ,(диаграмма 54, фиг. 4) обусловливает

;изменение величины тока на выходах блоков 13, 14-24. На диаграмме 56 показано изменение тока на выходе блока 14, а на диаграмме 57 - изменение тока на выходе блока 13, С блоков 13 и 14 в фазу 27 сети 28 поступает, таким образом, ток, который определяется как разность токов: блоков 13 и 14. Ток показан на диаг рамме 58, фиг. 4;

Блоки 15 и 16, 17 и 18, 19 и 20 °

21 и 22, 23 и 24 работают анапогич8954 ным образом. Величина тока на выходе каждой пары зависит только от величины напряжения между выводами 31, 5

32 и параметров дросселя 9 и конденсатора 10 в диагонали тиристорнодиодных мостов; так как увеличение напряжения, например, на верхнем мосте (13, 15...) сопровождается ана10 логичным уменьшением напряжения на нижнем мосте (14, 16...).

Фаза генерируемого каждой парой мостов тока определяется фазой управляющих импульсов. Таким образом, 15 управляя фазой импульсов, можно управлять, во-первых, фазой генерируемого тока, во-вторых, величиной. этого тока.

Для управления величиной генери20 руемого тока в каждой фазе включены две пары тиристорно-диодных мостов.

В фазе 17, например, включены мосты

13, 14 (одна пара) и 15, 16 (вторая пара).

25 Управление преобразователем имеет два самостоятельных полностью оди1 иаковых канала, один из которых управляет мостами 13, 14; 17, 18; .21, 22, а другой — мостами 15, 16; 19, 20;

30 23, 24. Каждый из каналов имеет фазосдвигающий узел 34 (35), который определяет фазу генерируемой выходной гармоники. С помощью блоков 36-38 (39-41) трехфазная система напряжений

35 преобразуется в три системы с числом фаз, равным номеру генерируемой гармоники (К). Эти три К-фазные системы сдвинуты по фазе íà 120 . Блоки 4247 преобразуют К-фазную систему час40 тоты f в однофаэную снсгему частоты.

Используя далее фазы напряжений на выходе блоков 42-47, с помощью распределителей 48 и 49 формируют импульсы на управление тиристорами блоков.

45 13-26.

Симметричная система гармонических токов частоты, отличной от частоты сети, обусловливающей напряже-. ние, не потребляет и не отдает энергии в сеть в целом за период. Однако, как показывает анализ, такая система обусловливает переменный ток на зажимах постоянного напряжения 31 и 32.

Частота этого тока на один номер

55 ниже номера генерируемой гармоники.

Для исключения влияния системы блоков 13-24 на сеть 28 введены блоки

25 и 26, обусловливающие ликвидацию переменного тока на выходе выпрями1458954 теля 33. Таким образом, выпрямитель ч

33 не является энергетическим элементом. Через него проходит только мощ.. ч ность, компенсирующая потери в бло-,, ках 23-26. Следовательно, выпрями- K тель 33 не оказывает искажающего вли- п яния на сеть. и

Постоянное напряжение на выходе л выпрямителя 33 должно быть несколько выше амплитуды линейного напряч жения сети 28. Выпрямитель 33 может о содержать автотрансформатор с коэф- с фициентом трансформации, близким к yl единице, т.е. практически нулевой 15 р мощности, обусловливающей в то же в время гальваническую связь системы в блоков 13-26, с сетью 28 через выпря- м митель 33. т

Блоки 13-26 могут содержать 2п з несколько тиристорных мостов, включенных последовательно (или парал- п лельно) с целью увеличения уровня о общего напряжения (или величины то- с ка), что обусловливает возможность 26 т создания компенсирующих систем раз- т личной мощности и уровня напряже- И ния. с формула изобретения 30

Трехфазный вентильный преобразователь-компенсатор, содержащий три пары основных последовательно соединенных по цепи постоянного тока и включенных между шинами питания однофазных тиристорных мостов со встречно-параллельно подключенными к ним

l I мостами диодов обратного тока, прием в диагоналях переменного тока тих мостов включены настроенные на астоту Kf LC-цепочки, где f — часота сети, в которой компенсируется

-я гармоника, а точки соединения ар мостов образуют выходные. выводы реобразователя, а также блок управения, включающий в себя последова.ельно связанные между собой подклюаемьФ к трехфазной сети частоты f сновной трехфазный управляемый фазодвигающий узел., основной трехфазный ножитель частоты f на К и основной аспределитель импульсов, обеспечиающий попеременное включение соотетствующих пар тиристоров указанных остов, о т л и ч а ю m.è Й с я . ем, что, с целью Расширения диапаона регулирования величины компенсационной К-й гармоники и области исользования по мощностному диапазону, н снабжен аналогично выполненными и оединенными аналогичйо основным мосам тремя парами дополнительных мосов с мостами диодов обратного тока

1.С-цепочками с подключением точек оедннения пар этих мостов к соответствующим выходным выводам преобразователя, а также последовательно соедйненными между собой и аналогично выполненными дополнительным трехфазным управляемым фазосдвигающим узлом, дополнительным трехфазным умножителем частоты f иа К и дополни«..

1 тельным распределителем импульсов, обеспечивающим попеременное включе" ние соответствующих пар тиристоров дополнительных мостов.

1458954

Составитель Г. Мыцык

Техред Л. Сердюкова

Корректор В.Бутяга

Редактор И. Рыбченко

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 376/57 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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