Трехфазный преобразователь напряжения

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 734863

1

I,« (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 08.12,77(21) 2552253/24-07 (51) М. Кл.

r. присоединением заявки М

Н 02 М 7/72

Геоударстееииый комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 15,05.80. Бюллетень,% 18 по делам иэебретеиий и открытий (53) УДК 621.314..632(088.8) Дата опубликования описания 15.05,80

Д, Ф, Музыка (72) Автор изобретения

Сибирский энергетический институт, (7!) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к технике преобразования переменного тока в постоянный и наоборот, а именно к силовым преобразователям с искусственной коммутацией, которые применяются в качестве силовых выпрямителей и инверторов, а

5 также в качестве источников реактивной мощности

Известно, что обычные управляемые вентильные преобразователи (6ea искусственной коммутации) потребляют реактивную мощность, т. е. в трехфазной цепи преобразователя течет ток, отстающий от напряжения по фазе. Таким образом, уху,пшается сои% преобразователя. Для того, чтобы компенсировать эту реактивную мощность (улучшить сО Ч ), прихо дится в.сети, питающей преобразователи, устанавливать батареи конденсаторов или .синхронные компенсаторы. Это так пазы- эо ваемые традиционные способы компенсации реактивной мощности.

Введением в схему преобразователя емкостей и индуктивностей можно добить ся не только улучшения сОМ, но даже такого режима, в котором преобразователь начинает выдавать реактивную-мощность, т. е. в его трехфаэной цепи ток опережает по фазе напряжение. Таким образом, преобразователь с искусственной коммутацией может работать не только в качестве силового выпрямителя или инвертора (причем с высоким GQS9), но и в качестве компенсатора реактивной мощности.

Конденсаторы, введенные в схему преобразования, работают иа повышенных частотах, вследствие чего более полно ис пользуется их емкость. Это дает выигрьпп в конденсаторной мощности в 5-4 раза (в зависимости от конкретной схемы и от удачности выбора параметров узла искусственной коммутации).

Существует множество схем преобразователей с искусственной коммутацией, построенных как на базе нулевых, так и на базе мостовых схем преобразования.

Наиболее близким к предпагаемому изобретению является трехфазный преобз s34e разователь напряжения, содержащий ipaao» форматор с трехфаэными первичной и втоt ричной обмотками и выпрямитель, собранный на управляемых вентилях по мостовой схеме, в каждой фазе которой вентили анодной и катодной групп соединены" через цепочку, состояшую из двух последо вательно соединенных реакторов и зашунтированную конденсатором, причем общая точка реакторов подключена к соот 0 ветствующему в ыводу вторичной обмотки трансформатора. . - Недостатком этого устройства с искусственной коммутацией является существование напряжений на элементах преобразования, что снижает его надежность..

Целью изобретения является повышение надежности. цепь достигается тем, что в трехфазный.преобразователь, напряжения, содержащий трансформатор с трехфазными первичной и вторичной обмотками и выпрямитель, собранный на управляемых вентилях на мостовой схеме, в каждой фазе которой вентили анодной и катодной групп соединены через цепочку, состоящую из параллельно включенных конденсатора и реактора, средняя точка которого подключена к соответствующему выводу вторичной обмотки трансформатора, введена дополни тельная цепочка, включенная параллельно основной цепочке и состоящая из последо ватепьно включенных дополнительного реактора и диода, включенного в прямом направлении.

На чертеже представлена схема преобразователя.

Трехфазный преобразователь, напря жения содержит главные управляемые вен 4О тили (тиристоры )1, трансформатор 2, реакторы 3 и 4 (в каждой фазе), кондея- сатор 5 (в каждой фазе), диод 6 и дополнительный реактор 7 (в каждой фазе).

Сопротивление трансформатора обозначено. 45 через Х-г . Реакторы 3 и 4, представляющие собой половины одного и топо же реактора, но с встречным включением обмоток, имеют равные сопротивления, обозначенные Х р . Сопротивление дополнитель- ного реактора 7 обозначено через X@, сопро ивпение конденсатораГпавные вентили 1 и диод 6 включают в себя группы тиристоров и диодов, соединенные в последовательно параллельные группы. Количества вентилей (тиристоров, диодов) в группе зависит от мощности и напряжения установки, 1

63

Работа схем с искусственной коммутацией состоит в том, что введением в схему преобразователя емкостей и индуктивностей можно добиться такого режима, в котором преобразователь начинает выдавать реактивную мощность.

Управляемые преобразователи, т. е. собранные на тиристорах, управляются при помощи задержки отпирания очередно- го вентиля. Они потребляют значительную реактивную мощность, так как к половинному углу коммутации (Я /2) добавляет ся угол задержки отпирания. вентиля оС с что еще более сдвигает ток преобразовате ля в сторону отставания относительно его напряжения по сравнению с неуправляемыми преобразователями.

Всплески напряЖения на конденсаторах, включенных в схему преобразователя, выполняют роль дополнительного напряжения, которое, складываясь с напряжением трансформатора, позволяет отпереться очере ному вентилю раньше d.ð . Для осущест вления колебания заряда в конденсаторе с нужной частотой, последовательно с конденсатором в контур включается индуктивность, Для осуществления довольно глубокой компенсации, т. е. чтобы эффект искусственной коммутации достаточно хорошо проявился, необходимо поддерживать довольно большую амплитуду колебаний напряжения на конденсаторах, что вызывает перенапряжение на элементах преобразователя. Эффект искусственной коммутации проявляется и при малых амплитудах колебаний, но, чем меньше амплитуда, тем меньше аффект.

Для снижения амплитуды тех всплесков напряження на конденсаторе, которые помогают отпереться очередному вентилю раньше, параллельно обкладкам конденсатора включена цепь из диода и реактора, Диод срезает часть амплитуды колебаний, сохраняя частоту их, но весь процесс колебаний на конденсаторах несколь ко сдвигается в сторону опережения, что позволяет сохранить эффект искусственной коммутации. Амплитуду колебаний можно регулировать величиной индуктивности реектора 7„

Выбор рабочих параметров преобразова теля начинается с выбора частоты собственных колебаний контура, включающего конденсатор 5 и реакторы 3 и 4 рс

2х, 734ЯСЗ

I lY

x, = 11 с uuC а р

Здесь С вЂ” емкость конденсатора 5, Ь вЂ” индуктивность реактора 3 (или 4);1 (и= 2ef, $- 50 Гц.

Величины сопротивлений узла искусственной, коммутации преобразователя (X,, Хр, рк ) берут в относительных единицах, отнеся их к сопротивлению трансформатора.

При рабочих параметрах P 1,8 и

Ф 3,8 величина Хp получается равной

$ р (4-5) Х ; а величина Хс= 2Хр Q

Затем, зная абсолютную величину Х, которая при расчетах является заданной, по формуле (1) находится необходимая индуктивность реактора 3 и 4 и емкость конденсатора 5.

В преобразователе между величинами токов и напряжений имеют место следующие соотношения 8 = 234 Ug>Ю н,, = 1 Од i 1 =

13231IRR, здесь

0д - выпрямленное напряжение (при с о ) где

oL- угол отпирания вентиля, с(- угол естественного отпирания оК вентиля;, - HarrpmrceHHe вторичной обмотки питающего трансформатора;

"s — амплитудное значение обратного

МоКс напряжения, "

1 — выпрямленный ток (среднее значение)",.

- ток вторичной обмотки транс2. форм втор а.

Диод 6 рассчитывается на то же, напра» жение, что и главный вентиль 1, т. е. максимальное обратное напряжение на нем равно 1,2 О д

6

Ток, на который необходимо рассчитать диод 6 и реактор 7, равен пример-. но 02Ig .

Введение цепи из индуктивности и диода в схему искусственной коммутации отличает предлагаемый преобразователь от укаэанного прототипа, так как снижается перенапряжение

Формула изобретения

Трехфазный преобразователь напряжения, содержащий трансформатор с трехфазными иервичной и вторичной обмотками и вы« прямитель, собранный нв управляемых вентилях по мостовой схеме, в каждой фазе которой вейтили айодной. и катодной групп соединены через цейочку, состоящую иэ

20 двух последовательно соединенных реакторов и зашунтированную конденсатором, причем общая точка реакторов подключена, к соответствующему выводу вторичной обмотки трансформатора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, введена дополнительная цепочка, включенная параллельно основной цепочке и состоящая из последовательно включенных дополнительного реактора и диода, включенного в прямом направлении

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1. Баев А, В. и др, Вентильные пр образователи с конденсаторами s силовых

З цепях, M., Ýíepðèè, 1969, 2. Поссе А. В. Схемы и режимы алектропередвч постоянного тока, Л., Энергия, 1973.

3. Глитерник С. Ф. Электромагнитные

40 процессы и режимы мощных статических преобразователей, Л., Наука, 1968.

4. Чиженко Л. М. Двухмостовой преобразователь электрического тока с коммутирующим устройством, Изв. вузов

45 Энергетикаю 195S % 4

734863

Составитель Л. Устинкина

Редактор В. Трубченко Техред И. Петко Корректор М. Пожо

Заказ 2101/56 Тираж . 783 Подписное

-:UHHHHH Государственного комитета СССР по селам изобретений и открытий

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

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