Способ управления комбинированным преобразователем постоянного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е „„741410

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 30. 05. 78 (21) 262025 6/24-07 (5l }М. Кл.

Н 02 P 13/16 с присоединением заявки ¹вЂ”

Гасударстаеииый комитет (23) Приоритет— ио делам изобретеиий к открытий

Опубликовано15.06.80. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 18.06.80 (53) УДК 621.316. . 727(088.8) (72) Автор изобретения

В. М. Пономарев (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ/й ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, а именно к вопросам оптимального управления статическими преобразователями большой мощности и может быть использовано в электро5 химическом производстве, а также в металлургической промышленности для упран ления электропроводами блюмингов, слябингов и других мощных механизмов прокатного производства.

Широко известен способ управления мощным преобразователем, состоящим из двух последовательно соединенных трехфазных управляемых мостовых вып15 рямителей, заключающийся в том, что в определенном диапазоне изменения ЭДС преобразователя меняют угол регулирования только одного из последовательно соединенных выпрямителей, т. е. управление выпрямителями осуществляют не одновременно, а поочередно (lj и (2).

Такой способ управления по сравнению со способом одновременного управления позволяет значительно снизить величину суммарной реактивной мощности, потребляемой преобразователем из сети, однако при этом потери электроэнергии в преобразователе остаются достаточно высокими и, кроме того, поочередное управление мостами преобразователя вызывает ухудшение спектра частот высших гармоник сетевого тока.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ управления комбинированным преобразователем постоянного тока, состоящим из двух одинаковых, выполненных по 12-пульсной эквивалентной схеме, преобразователей, заключающийся в том, что изменяют углы регулирования вентильных групп преобразователей, при поочередном управлении 12-пульсными преобразователями по отношению друг к другу и нри одновременном и симметричном управлении трехфазными мостами внутри каждой 12-пульсной схемы 3 .

45 з 7414

В этом случае достигается некоторое улучшение гармонического состава сетевого тока, однако потери электроэнергии в преобразователе не уменьшаются и потребление реактивной мощности остается все еще на достаточно высоком уровне.

1Яель изобретения — снижение потерь электроэнергии в преобразователе при. одновременном уменьшении потребления реактивной мощности из сети питания.

Поставленная цель достигается тем, что в режиме, соответствующем нулевому значению выкодного напряжения (ЭДС) комбинированного преобразователя, углы регулирования одноименных. например, катодных групп вентилей -ohio их трехфазных мостов первого 1 -пульсного преобразователя и цротивофазно на.правленных BHogHbIK групп вентилей обоих трехфазных мостов второго 12»пульсного преобразователя, устанавливают одинаковыми и равными о(„= с „,;„„а углы регулирования всех аноднык групп вентилей первого 12-пульсного преобразователя и всех противофазно направленнык катодных групп вентилей второго

12-пульсного преобразователя устанавливают одинаковыми и равными сА = Ы „

Ф в Ох увеличение напряжения (3QC) комбиниро ванного преобразователя в направлении прохождения тока нагрузки от нулевого до максимального значения осуществляют синхронным изменением углов регулирования U всек аноднык групп первого 1 21 пульсного преобразователя и всех противо- 5 фаэнык катодных групп второго 12-пульсного преобразователя в диапзоне от Ы

=М„„о„до а =Ы,д,„, а увеличение. напряжения (противоЭДС) комбинированного преобразователя в противоположном нап- 4О равлении от нулевого до максимального значения осуществляют синхронным изменением углов регулирования d, всех катодных групп первого 12-пульсйого преобразователя и всех противофазных анодных групп второго 1 2-пульсного преобразователя в диапазоне от Ы„

tio Ф„- е ох где Ы,п, О,umar <180о

На чертеже представлен один из наиболее распространенных вариантов схемы управляемого по предложенному способу комбинированного преобразователя, состоящего иэ 2-х последовательно соединенных

1 2-пульснык преобразователей.

Комбинированный преобразователь, управляемый по предложенному способу, включает в себя трехфаэные мостовые выпрямители 1 - 4 и питающие трехоб10 4 маточные трансформаторы 5 и 6, при этом выпрямители 1, 3 получают питание от вторичных обмоток, соединенных в звезду, а выпрямители 2, 4 — от обмоток, соединенных в треугольник.

При таком питании выпрямители 1, 2, и 3, 4 попарно образуют соответственна первый и второй 12-пульсные преобразователи. Первый и второй 12-пульсные преобразователи соединены последовательно и нагружены на электрический приемник 7.

Управляющие электроды преобразователей 1 - 4 подключены к системам импульсно-фазового управления (СИФУ) 8, 9, 10 и 11, при этом к СИФУ 8 подключены катодный блок выпрямителя 1 и анодный блок выпрямителя 3, к СИФУ 9катодный блок выпрямителя 2 и анодный блок выпрямителя 4, к СИФУ 10 - анодный блок выпрямителя 1 и катодный блок выпрямителя 3 и к СИФУ 11 — анодный блок выпрямителя 2 и катодный блок выпрямителя 4. В свою очередь, СИФУ 8 и

9 подключены к одному блоку 12 управления, а СИФУ 10, 11 - ко второму блоку 13 управления, которые в свою очередь управляются с помощью системы 14 регулирования приводом.

Управление комбинированным преобразователем по предлагаемому способу осу« ществляют следующим образом, В исходном режиме с помощью блока

12 и СИФУ. 8, 9 устанавливают одинакоЬ выми и равными Ы„=С „„@Оуглы регулирования всех одноименных, например, катодных групп вентилей обоих трехфазнык мостов 1, 2 и противофазно направленных аноднык групп вентилей обоих трехфазных мостов 3, 4, а с помощью блока 13 и

СИФУ 10, 11 углы регулирования всех анодных групп вентилей обоих трехфазных мостов 1, 2 и всех противофазно направленных катодных групп вентилей обоих трехфаэных мостов 3, 4 устанавливают одинаковыми и равными сА «р =180, о гпах

В этом режиме выходное напряжение первого и второго 1 2-пульсных преобразователей, а следовательно, и выходное напряжение комбинированного преобразо» вателя равно йулю и ток в нагрузке 7 отсутствует.

Для увеличения выходного напряжения комбинированного преобразователя в направлении прохождения тока нагрузки при помощи системы 14 регулирования углы регулированиями анодных групп, мостов

1, 2 и противофазных, катодных, групп

5 741410 мостов 3, 4 одновременно и синхронно у уменьшают HB величину Ь Ы . По нагрузе щ ке 7 начинает протекать выпрямленный ток.

TBK как B режиме минимального Bb! 5 у ходного напряжения катодные группы вен> тилей мостов 1, 2 и анодные группы вен- и тилей мостов 3, 4 работают в выпрямительном. режиме с минимальным углом в регулирования с1 „= О, а . анодные группы !0 а о мостов 1, 2 и катодные группы мостов в

3, 4 - в инверторном режиме с максималь- и ным углом регулирования(М вЂ” 180 ), л о то этот режим характеризуется очень ма- н лым потреблением из сети реактивной I5 мощности Q, величина кот орой пр онорци- р ональна величине угла л сА и току нагрузки Gal и может быть определена иэ выражения Q =К 3o!@< ll (1), при Лс(0,@ 0. л

Кроме того, в этом режиме ток нагруз-20 . щ ки протекает по вторичным обмоткам

Cl трансформаторов 5 и 6 в течение малой н доли периода, что приводит уменьшению потерь электроэнергии и, повышению КПД устройства в целом. 25 (Величина действующего тока 3 вто- л ричных обмоток трансформаторов 5, 6 м определяется по формуле р

30 (2) (для режимов, где A -с! 4)X/ ), при o(„=Q v, р. получаем .32.. -+ Q

Последующее увеличение выходного на« пряжения комбинированного преобразовате35 ля осуществляют дальнейшим синхронным уменьшением углов управления М,2 всех анодных групп мостов 1, 2 и всех противофазных катодных групп мостов 3, 4 в о 40 диапазоне 180 ) М, > 0, получая режим максимального выходного напряжения при с — О.

В соответствии с формулой (1) в про-4 цессе повышения выходного напряжения потребление реактивной мощности из сети сначала возрастает, достигая максимума при с = 90, а затем убывает, уменьО щаясь до нуля при N< = 0 . о

Величина действующего тока вторичных обмоток трансформаторов 5, 6 также сначала возрастает, достигая нри с, -" 60 о значения 3 -, = 0,8153с!, а при дальней» шем уменьшении углов с<.2 в диапазоне о о 55

60 ) Ф ) 0 - ток 3 остается постоянным

2т (при UOl««COAst) .

При использовании комбинированного преобразователя в инверторном режиме

6 правление этим преобразователем осуествляют следующим образом.

В исходном состоянии, соответствующем нулевому значению выходного напряжения, глы регулирования всех катодных групп ентилей обоих трехфазных мостов 1, 2 и ротивофаэных анодных групп вентилей бонх трехфазных мостов 3, 4 устанавлиают одинаковыми и равными ñ ., =Оп,„п, углы регулирования всех анодных групп ентилей обоих трехфазных мостов 1, 2 противофаэных катодных групп вентией обоих трезфазных мостов 3, 4 устаавливают одинаковыми и равными Д, = б, „дх,при этом величина угла о щд„выбиается из условия защиты инвертора от прокидывания. Увеличение противоЭДС омбинированного преобразователя от нуевого до максимального значения осуествляют, изменяя одновременно и ! нхронно углы регулирования dÀ А катодых групп вентилей мостов 1, 2 и про-! вофазных анодных групп вентилей мос» ов 3, 4 соответственно в диапазоне и!,„,<с,,4 с(„,,„,, при этом характер потреб ения реактивной мощности из сети и изенение величины действующего тока втоичнык обмоток питающих трансформаторов будут аналогичны таковым для выпрямительного режима, По предложенному способу возможно управление комбинированным преобразователем, состоящим иэ двух 12-пульсных преобразователей, включенных параллельно, которое осуществляют аналогичным образом.

Следует отметить, что в комбинированных преобразователях, как в том, так и в другом случаях второй 12-импульсный преобразователь может быть запитан QT противофазных трансформаторов. В этом же случае для катоднык групп преобразователей 1, 2 противоположно направленными являются катодные группы преобразователей 3, 4 а для анодных групп преобразователей 1, 2 - соответственно анодные группы преобразователей 3, 4, вследствие этого режим нулевой скорости получают, устанавливая одинаковыми и равными о(„= Ы „;„0 углы регулирования всех катоднык групп мостов

1 — 4, а углы регулирования всех анодных групп мостов 1 - 4 устанавливают одинаковыми H pBHHbIMH б = о „,„„=

=180 . Регулирование напряжения такого преобразователя в выпрямительном режиме осуществляют изменением углов о

or< от 180 до нуля, а в инверторном

74l ) режиме - изменением углов o! or нул ля go 180о

При управлении комбинированными преобразователями по прецлагаемому способу как в выпрямительном, так и в инверторном режимак кажцый из мостов 1 — 4 представляет собой элементарный оцномостовой преобразователь с поочербцным управлением вентильными группами внутри этого преобразователя. 1О

Известно, что при поочерецном управлении вентильными группами оцномостового преобразователя в сеть питания генерируются четные гармоники, включая и вторую гармонику, Ito является сушест- 5 венным недостатком этого способа управления.B данном случае взаимное управление выпрямителями 1 4 осуществляют таким образом, что все четные гармоники 20 кажцой пары мостов 1, 3 и 2, 4 находятся в противофазе и взаимно уничтожаются, а в сеть генерируются токи выс« шик гармоник только нечетного ряда, начиная с 11-й гармоники.

В итоне прецлагаемый способ управления комбинированным преобразователем и известный способ почередного управления двумя 12-пульсными преобразователями в отношении генерирования токов высшик гармоник в сеть питания дают эквивалентные результаты.

Однако предлагаемый спбсоб управления имеет заметные преимущества перец известным способом в отношении энерге- 35 тических показателей, что особенно важно в условиях большой мощности. Комбинированные преобразователи, управляемые по предлагаемому способу, характеризуются меньшим потреблением реактивной мощности иэ сети в режимах малых выходных напряжений и имеют более высокий КПД в зоне регулирования напряжения от нуля до половины номинального значения, вследствие чего они могут найти широкое применение в различных энергетических установках и, в частности, в регулируемык электроприводах большой мощности.

Особенностью предлагаемого способа управления является абсолютная простота его реализации как на действующих, так и на вновь проектируемых установках.

Реализация предлагаемого способа управления мощным комбинированным преобразователем не потребует ни до« полнительны к капитальны к за трат, ни

10 и увели сепия теку.ппх издержек у потребителя.. (ак, например, дл» осу цествлепия предлагаемого способа на действую)цих установках требуется провести всего лишь незначительные переключения в цепяк систем импульсно-фазового управления. Экономическая эффективность рассматриваемого предложения определяется более высокими энергетическими показателями преобразовательнык устройст :., управляемых по предлагаемому способу.

Формула изобретения

Способ управления комбинированным преобразователем постоянного тока, содержащим два одинаковых, выполненных по 1 2-пульсной эквивалентной схеме, преобразователя, состоящий в том, что симметрично изменяют углы регулирования вентильных групп преобразователей., отличающийся тем,. что, с целью снижения потерь электроэнергии при одновременном уменьшении потребления реактивной мощности в режиме, соогветствующем нулевому значению выходного напряжения (ЭДС) комбинированного преобразователя, углы регулирования оцноименных, например, катоцных групп вентилей обоих трекфазных мостов первого 12-пульсного преобразователя и протифофаэно направленных анодных групп вентилей обоих трехфазных мостов второго 12 пульсного преобразователя, устанавливают одинаковыми и равными с „=Ы„,,,а углы регулирования всех анодных групп вентилей первого 1 2-пульс ного преобразователя и всех противофазно направленных катоднык групп вентилей второго 12-пульсного преобразователя устанавливают одинаковыми и равными Ы, =с,увеличение напряжения (ЗДС) комбинированного преобразователя в направлении прохождения тока нагрузки or нулевого цо максимального значения осушесгвляют синхронным изменением углов регулирования % всех анодных групп первого 12-пульспэго преобразователя и всех противофазных катодных групп второго 1 2-пульсного преобразователя в диапазоне от г),2 = О щ,„х до с,2 — сА „)„, а увеличение напряжения (противоЭ)1С), комбинированно о преобразователя в противоположном направлении or нулевого до л нкснл)ального значения осуществляюг синкрг)иными из. енениом углов регулировани» Ы вг "х катод1 ных групп первого 1 Гг). il,i .:(! .) !!! )" Об)) га

9 741410 10 зоваФеля и всех противофазных анодных на электроснабжаыщие сети (итоги науки г упп второго 12-пульсного преобразова- и техники). "Электропривод и автомати» груп теля в диапазоне от с -" N до O = зация промышленных установок,, т 5

4 Ynln ,,О 180о М., 1977.

max TKw i x

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ковалев Ф. И., Мосткова Г. П.

Полупроводниковые выпрямители, М„ Энергия", 1967, гл. 2.

2. Замараев Б. С., Райхман Э. Н, Влияние тиристорных электроприводов

3. Солодухо Я. Ю., Замараев Б. С.

Вентильные преобразователи и их влия ние на электроснабжающие сети. Новая техника в электроснабжении и электро оборудовании промышленных предприятий», М., 1975. б) UHHHHH Заказ 3333/9 . Тираж 783 Подписное

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