RU2402143C1

RU2402143C1 - Control method of multiple-phase rectifier unit

Info

Publication number: RU2402143C1
Application number: RU2009110070/09A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Хохлов (RU); Юрий Иванович Хохлов; Данил Валиуллович Гиззатуллин (RU); Данил Валиуллович Гиззатуллин; Алексей Германович Осипов (RU); Алексей Германович Осипов
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-10-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: in control method of multiple-phase rectifier unit the smooth control of rectified voltage of the above rectifier unit is performed by changing the output voltage of three-phase bridge independent voltage inverter with sinusoidal pulse-width modulation, the input pins of which are connected to direct current mains of additionally introduced three-phase rectifier unit, and its output pins are connected to primary winding of three-phase matching transformer. Secondary phase windings of matching transformer are connected phase by phase in series with power windings of converter transformers Change of output voltage of independent voltage inverter is provided by controlling either of phase, or amplitude, or both values of sinusoidal modulation voltage. Valveside windings of converter transformer of additionally introduced rectifier unit are directly connected to AC outputs of diode bridge which is connected on DC side to DC outputs of independent voltage inverter. Secondary phase windings of matching transformer are connected to power windings of converter transformers either directly, or by means of compensating device with fifth and seventh harmonics of current in capacitors. Valveside windings of converter transformers are connected to AC outputs of rectifier bridges either directly, or by means of similar compensating device. Converter transformer of additionally introduced rectifier unit is made on independent three-phase magnetic circuit. Converter transformers of the unit are made either on independent, or combined magnetic circuits. Rectifier bridges of the unit are connected either parallel, or in series.

EFFECT: simplifying and increasing power coefficient.

10 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к технике преобразования электрической энергии переменного тока в энергию постоянного тока с помощью вентильных преобразователей с плавным регулированием выпрямленного напряжения.The invention relates to techniques for converting electrical energy of alternating current into direct current energy using valve converters with smooth regulation of the rectified voltage.

Известен способ тиристорного управления выпрямительными агрегатами (Бобков В.А., Бобков А.В. Реконструкция преобразовательных подстанций для питания электролизеров алюминия. // Силовая электроника. Тематическое приложение к журналу «Компоненты и технологии». - 2006. - №4. - С.66-68.). В этом способе регулирование выпрямленного напряжения агрегатов осуществляется изменением углов управления тиристоров выпрямительных блоков (фазовое управление).There is a method of thyristor control of rectifier units (Bobkov V.A., Bobkov A.V. Reconstruction of converter substations for supplying aluminum electrolyzers. // Power Electronics. Thematic supplement to the journal "Components and Technologies". - 2006. - No. 4. - C .66-68.). In this method, the regulation of the rectified voltage of the units is carried out by changing the control angles of the thyristors of the rectifier blocks (phase control).

Данный способ обеспечивает плавное регулирование выпрямленного напряжения агрегата, однако ему присущ ряд недостатков. Весьма серьезными недостатками являются сложность конструкции выпрямительного агрегата, большая установленная мощность управляемых полупроводниковых приборов (тиристоров), сложность системы управления. Это связано с тем, что все управляемые полупроводниковые приборы включены во вторичные сильноточные цепи выпрямительных агрегатов (со стороны вентильных обмоток трансформаторов). С возрастанием мощности агрегатов, с осуществлением глубоких вводов на подстанции повышенных напряжений указанные недостатки обостряются. Токи первичных цепей выпрямительных трансформаторов в десятки и сотни раз меньше токов во вторичных цепях, поэтому управление выпрямительными агрегатами более целесообразно осуществлять с первичной стороны трансформаторов. Кроме того, при использовании этого способа управления коэффициент мощности агрегатов снижается до недопустимых для мощных преобразователей величин (коэффициент мощности снижается пропорционально возрастанию глубины регулирования). Последнее является особенно серьезной проблемой, например, в условиях электролизного производства алюминия, поскольку в этом случае выпрямительные агрегаты большую часть времени работают в зарегулированном режиме (при пониженном напряжении) и открываются лишь на время анодного эффекта (вспышки) в ваннах.This method provides smooth control of the rectified voltage of the unit, however, it has a number of disadvantages. Very serious drawbacks are the complexity of the design of the rectifier unit, the large installed power of controlled semiconductor devices (thyristors), and the complexity of the control system. This is due to the fact that all controlled semiconductor devices are included in the secondary high-current circuits of rectifier units (from the side of the valve windings of transformers). With increasing power of the units, with the implementation of deep bushings at high voltage substations, these shortcomings are exacerbated. The currents of the primary circuits of rectifier transformers are tens and hundreds of times less than the currents in the secondary circuits, so it is more advisable to control the rectifier units from the primary side of the transformers. In addition, when using this control method, the power factor of the units is reduced to values that are unacceptable for powerful converters (the power factor decreases in proportion to the increase in the depth of regulation). The latter is a particularly serious problem, for example, in the conditions of aluminum electrolysis, since in this case the rectifier units work most of the time in the regulated mode (under reduced voltage) and open only for the duration of the anode effect (flash) in the bathtubs.

Известен способ плавного управления многофазным диодным выпрямительным агрегатом с помощью дополнительно введенного трехфазного мостового автономного инвертора напряжения с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией, который входными выводами подключают к цепи постоянного тока агрегата, а выходными выводами подключают к первичной обмотке трехфазного согласующего трансформатора, при этом вторичные фазные обмотки согласующего трансформатора подключают пофазно последовательно с сетевыми обмотками преобразовательных трансформаторов. Регулирование выпрямленного напряжения осуществляется изменением фазы, амплитуды, либо той и другой величины выходного напряжения автономного с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией (патент 2333589. Российская Федерация. Способ управления многофазным выпрямительным агрегатом. / Ю.И. Хохлов. // Бюл. изобр. - 2008, №25).There is a method of smoothly controlling a multiphase diode rectifier unit using an additionally introduced three-phase bridge autonomous voltage inverter with sinusoidal pulse-width modulation, which is connected to the unit’s DC circuit with input leads, and connected to the primary winding of a three-phase matching transformer, with secondary phase windings the matching transformer is connected in phase with the network windings of the transformer transforms ators. Regulation of the rectified voltage is carried out by changing the phase, amplitude, or both of the output voltage of an autonomous with sinusoidal pulse-width modulation (patent 2333589. Russian Federation. Method of controlling a multiphase rectifier unit. / Yu.I. Khokhlov. // Bull. - 2008, No. 25).

Этот способ, выбранный в качестве ближайшего аналога, при сохранении плавности регулирования выпрямленного напряжения, обеспечивает существенное упрощение выпрямительного агрегата, повышает коэффициент мощности и улучшает основные технические характеристики агрегата. Недостатком способа является то, что его применение в системах электроснабжения со значительными колебаниями постоянного напряжения на нагрузке является затруднительным, так как ведет к усложнению системы управления автономным инвертором.This method, chosen as the closest analogue, while maintaining the smoothness of regulation of the rectified voltage, provides a significant simplification of the rectifier unit, increases the power factor and improves the basic technical characteristics of the unit. The disadvantage of this method is that its use in power supply systems with significant fluctuations in the DC voltage at the load is difficult, since it leads to the complexity of the control system of an autonomous inverter.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в обеспечении плавности регулирования выпрямленного напряжения выпрямительного агрегата и повышения его коэффициента мощности в условиях как спокойной нагрузки, так и нагрузки со значительными колебаниями.The invention is based on a technical problem, which is to ensure smooth regulation of the rectified voltage of the rectifier unit and increase its power factor under conditions of both a quiet load and a load with significant fluctuations.

Указанная задача решается тем, что в способе управления многофазным выпрямительным агрегатом, по крайней мере, с одной парой шестифазных преобразовательных блоков, включенных по схеме двенадцатифазного преобразования, каждый из которых содержит преобразовательный трансформатор с подключенным к его вентильным обмоткам диодным выпрямительным мостом, выходами постоянного тока связанным с нагрузкой, состоящем в том, что для обеспечения требуемого режима работы потребителя постоянного тока плавно регулируют выпрямленное напряжение. Плавное регулирование выпрямленного напряжения осуществляют изменением выходного напряжения трехфазного мостового автономного инвертора напряжения с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией, который выходными выводами подключают к первичной обмотке трехфазного согласующего трансформатора, при этом вторичные фазные обмотки согласующего трансформатора подключают пофазно последовательно с сетевыми обмотками преобразовательных трансформаторов, согласно изобретению входные выводы трехфазного мостового автономного инвертора напряжения подключают к выходным выводам дополнительно введенного трехфазного диодного выпрямительного моста, входные выводы которого подключают к трехфазной вентильной обмотке дополнительно введенного трансформатора, трехфазную сетевую обмотку которого подключают к питающей сети.This problem is solved by the fact that in the method of controlling a multiphase rectifier unit with at least one pair of six-phase converter blocks included in a twelve-phase conversion circuit, each of which contains a converter transformer with a diode rectifier bridge connected to its valve windings and DC outputs connected with the load, consisting in the fact that to ensure the desired mode of operation of a consumer of direct current smoothly regulate the rectified voltage. The rectified voltage is continuously controlled by varying the output voltage of a three-phase bridge autonomous voltage inverter with sinusoidal pulse-width modulation, which is connected to the primary winding of the three-phase matching transformer by the output terminals, while the secondary phase windings of the matching transformer are connected in phase with the main windings of the converter transformers, according to the invention, input findings of a three-phase bridge autonomous inverter voltage is connected to the output terminals of further inputted phase rectifier diode bridge whose input terminals are connected to three-phase winding is further inputted gate transformer winding three-phase network which is connected to the mains.

Изменение выходного напряжения автономного инвертора напряжения обеспечивают регулированием, либо фазы, либо амплитуды, либо той и другой величины модулирующего синусоидального напряжения.Changing the output voltage of a stand-alone voltage inverter is provided by adjusting either the phase, or the amplitude, or one or another value of the modulating sinusoidal voltage.

Выходное напряжение автономного инвертора напряжения подают на первичную обмотку трехфазного согласующего трансформатора, вторичные фазные обмотки которого подключают к сетевым обмоткам преобразовательных трансформаторов либо непосредственно, либо посредством первичных обмоток реакторов компенсирующего устройства, вторичные обмотки которых включают по схеме, фильтрующей в коммутирующие конденсаторы пятую и седьмую гармоники тока.The output voltage of a stand-alone voltage inverter is supplied to the primary winding of a three-phase matching transformer, the secondary phase windings of which are connected to the network windings of the transformer transformers either directly or through the primary windings of the reactors of the compensating device, the secondary windings of which include the fifth and seventh current harmonics filtering in switching capacitors .

Вентильные обмотки преобразовательных трансформаторов подключают к выводам переменного тока выпрямительных мостов либо непосредственно, либо посредством первичных обмоток реакторов компенсирующего устройства, вторичные обмотки которых включают по схеме, фильтрующей в коммутирующие конденсаторы пятую и седьмую гармоники тока.The windings of the converter transformers are connected to the alternating current terminals of the rectifier bridges either directly or through the primary windings of the reactors of the compensating device, the secondary windings of which are turned on according to the scheme filtering the fifth and seventh harmonics of the current into the switching capacitors.

Преобразовательные трансформаторы агрегата выполняют либо на самостоятельных трехфазных магнитопроводах с одной трехфазной сетевой и одной трехфазной вентильной обмотками, либо на одном трехфазном магнитопроводе, на котором укладывают одну трехфазную сетевую и две трехфазные вентильные обмотки.Converting transformers of the unit are performed either on independent three-phase magnetic circuits with one three-phase network and one three-phase valve windings, or on one three-phase magnetic circuit, on which one three-phase network and two three-phase valve windings are laid.

Выпрямительные мосты агрегата со стороны постоянного тока соединяют либо параллельно, либо последовательно.The rectifier bridges of the unit from the DC side are connected either in parallel or in series.

Таким образом, задача регулирования выпрямленного напряжения выпрямительного агрегата и повышения его коэффициента мощности сводится к регулированию выходного напряжения автономного инвертора напряжения, входные выводы которого подключают к выходным выводам дополнительно введенного трехфазного диодного выпрямительного моста, входные выводы которого подключают к трехфазной вентильной обмотке дополнительно введенного трансформатора, трехфазную сетевую обмотку которого подключают к питающей сети.Thus, the task of regulating the rectified voltage of the rectifier unit and increasing its power factor is to regulate the output voltage of the autonomous voltage inverter, the input terminals of which are connected to the output terminals of the additionally introduced three-phase diode rectifier bridge, the input terminals of which are connected to the three-phase valve winding of the additionally introduced transformer, three-phase the network winding of which is connected to the mains.

Принципиальные схемы вариантов выпрямительных агрегатов, в которых реализован предлагаемый способ управления, представлены на фиг.1-5. Они содержат шестифазные преобразовательные блоки 1 и 2 с преобразовательными трансформаторами 3 и 4 и выпрямительными мостами 5 и 6. Схемами соединения обмоток трансформаторов 3 и 4 обеспечивается двенадцатифазный режим преобразования.Schematic diagrams of options for rectifier units, which implements the proposed control method, are presented in figures 1-5. They contain six-phase converter blocks 1 and 2 with converter transformers 3 and 4 and rectifier bridges 5 and 6. A twelve-phase conversion mode is provided by the connection schemes of the windings of transformers 3 and 4.

Компенсирующее устройство 7 (фиг.2) содержит трехфазные реакторы 8 и 9 и коммутирующую конденсаторную батарею 10. Дополнительно введенный шестифазный преобразовательный блок 16 с преобразовательным трансформаторам 17 и выпрямительным мостом 18 питает автономный инвертор напряжения 12, содержащий трехфазный выпрямительный мост на полностью управляемых вентилях с обратными диодами 13, входной конденсатор 14 и систему управления 15, обеспечивающую синусоидальную широтно-импульсную модуляцию выходного напряжения инвертора 12, которое с помощью согласующего трехфазного трансформатора 11 вводится в цепь сетевых обмоток преобразовательных трансформаторов 3 и 4.Compensating device 7 (Fig. 2) contains three-phase reactors 8 and 9 and a switching capacitor bank 10. An additionally introduced six-phase converter unit 16 with converter transformers 17 and a rectifier bridge 18 supplies an autonomous voltage inverter 12 containing a three-phase rectifier bridge on fully controlled valves with reverse valves diodes 13, the input capacitor 14 and the control system 15, providing a sinusoidal pulse-width modulation of the output voltage of the inverter 12, which using reads the three-phase transformer 11 is introduced into the circuit network windings converter transformers 3 and 4.

Для пояснения сути предлагаемого способа на фиг.6, 7 и 8 представлены результаты моделирования электромагнитных процессов в агрегате по схеме на фиг.5 при фазах синусоидального модулирующего сигнала, равных 0,90 и 180 эл. град соответственно.To clarify the essence of the proposed method in Fig.6, 7 and 8 presents the results of modeling of electromagnetic processes in the unit according to the scheme in Fig.5 with phases of a sinusoidal modulating signal equal to 0.90 and 180 el. hail, respectively.

Способ управления многофазным выпрямительным агрегатом реализуют следующим образом. После подключения выпрямительного агрегата к питающей сети на выходах преобразовательных блоков 1, 2 с преобразовательными трансформаторами 3, 4 и выпрямительными мостами 5, 6 создается постоянное напряжение. Это напряжение соответствует двенадцатифазному режиму преобразования в силу соединения вентильных обмоток трансформаторов 3 и 4 в звезду и треугольник (аналогичное может быть осуществлено и за счет сетевых обмоток трансформаторов 3 и 4). В то же время, на выходах дополнительно введенного преобразовательного блока 16 с преобразовательным трансформатором 17 и выпрямительным мостом 18 создается постоянное напряжение. Выпрямленное напряжение дополнительно введенного преобразовательного блока подают на вход автономного инвертора напряжения 12, выполненного в виде трехфазного выпрямительного моста 13 на полностью управляемых вентилях (например, на IGBT транзисторах, как показано на фиг.1-5) с обратными диодами и необходимым по принципу работы инвертора напряжения конденсатором 14. В соответствии с принципом широтно-импульсной модуляции системой управления инвертора 15 формируют синусоидальное модулирующее напряжение с частотой питающей сети и пилообразное напряжение с несущей частотой, значительно превышающей частоту напряжения питающей сети (в десятки и сотни раз). Указанные напряжения определяют моменты открытия и закрытия управляемых вентилей инвертора 12, коммутирующих с несущей частотой пилообразного напряжения. В результате чего на выходе инвертора 12 создают переменное импульсное трехфазное напряжение, первая гармоника которого имеет частоту модулирующего напряжения, т.е. частоту напряжения питающей сети. Выходное трехфазное напряжение инвертора 12 подают на первичную обмотку трехфазного согласующего трансформатора 11. Создаваемое на вторичных обмотках согласующего трансформатора 11 выходное напряжение, повторяющее форму выходного напряжения инвертора (см. кривую напряжения на выходе согласующего трансформатора на фиг.6, 7 и 8), вводят пофазно последовательно между питающей сетью и сетевыми обмотками преобразовательных трансформаторов 3 и 4 (вторичная обмотка трансформатора имеет соединение «разомкнутая звезда»). На фиг.6, 7 и 8 частота питающей сети и соответственно модулирующего напряжения равна 50 Гц, а несущая частота пилообразного напряжения и соответственно частота коммутации управляемых вентилей инвертора равна 5000 Гц. Начальную фазу и амплитуду первой гармоники напряжения на выходе инвертора 12, а следовательно, и на выходе согласующего трансформатора регулируют соответственно изменением фазы и амплитуды модулирующего напряжения. В качестве примера на фиг.6, 7 и 8 проиллюстрировано изменение фазы напряжения на выходе трансформатора 11, причем на фиг.6 она равна 0, на фиг.7 - 90 и на фиг.8 - 180 эл. град. Таким образом, изменением выходного напряжения инвертора, осуществляемого изменением фазы, амплитуды или той и другой величины модулирующего напряжения, изменяют результирующее напряжение на сетевых обмотках преобразовательных трансформаторов 3 и 4 и тем самым плавно регулируют выпрямленное напряжение всего агрегата. Максимальную глубину регулирования выпрямленного напряжения задают соответствующим выбором коэффициента трансформации согласующего трансформатора 11 с учетом инвертирования напряжения на вторичной обмотке этого трансформатора при переходе от одного предельного значениях фазы модулирующего напряжения, равного 0, к другому предельному значению, равному 180 эл. град (см. кривые напряжения на выходе согласующего трансформатора на фиг.6 и 8). С целью повышения коэффициента мощности выпрямительного агрегата, повышения жесткости его внешней характеристики, обеспечения жесткого равномерного деления выпрямленного тока между шестифазными блоками 1 и 2 при их параллельной работе предлагаемый способ может быть реализован в агрегатах с компенсирующим устройством 7, состоящим из двух трехфазных реакторов 8, 9 и трехфазной коммутирующей батареи 10. Компенсирующее устройство может быть включено как со стороны сетевых (фиг.2 и 5), так и со стороны вентильных (фиг.3) обмоток преобразовательных трансформаторов 3 и 4. Обтекаемые токами преобразовательных блоков первичные обмотки реакторов 8 и 9 компенсирующего устройства 7 трансформируют во вторичные обмотки, характерные для шестифазных блоков первую, пятую, седьмую, одиннадцатую, тринадцатую и т.п. гармоники. По отношению к первой, одиннадцатой, тринадцатой и т.п. гармоникам вторичные обмотки реакторов образуют короткозамкнутую цепь (для указанных гармоник реакторы 8 и 9 работают в режиме трансформатора тока). Протекание этих гармоник по общей вторичной цепи реакторов 8 и 9 обеспечивает жесткое выравнивание выпрямленных токов преобразовательных блоков 1 и 2 при их параллельной работе (фиг.2 и 3). По отношению к пятой, седьмой и т.п. гармоникам реакторы 8 и 9 работают в режиме трансформатора напряжения, создавая на конденсаторной батарее 10 напряжения соответствующих гармоник (см. кривые тока и напряжения на коммутирующей конденсаторной батарее на фиг.6, 7 и 8). Напряжениями на конденсаторной батарее 10 осуществляется опережающая искусственная коммутация вентилей выпрямительных мостов 5 и 6 (фиг.2, 3 и 5), что обеспечивает повышение коэффициента мощности выпрямительного агрегата и жесткости его внешней характеристики. Предлагаемый способ может быть реализован как в агрегатах, у которых преобразовательные трансформаторы 3 и 4 выполнены на самостоятельных трехфазных магнитопроводах (фиг.1, 2 и 5), так и в агрегатах, у которых указанные трансформаторы выполнены на едином совмещенном магнитопроводе (фиг.3 и 4). Способ может быть реализован как в выпрямительных агрегатах с последовательным по отношению к нагрузке соединением диодных выпрямительных мостов 5 и 6 (фиг.1, 4 и 5), так и в агрегатах с параллельным соединением выпрямительных мостов (фиг.2 и 3).The control method of a multiphase rectifier unit is implemented as follows. After connecting the rectifier unit to the supply network, a constant voltage is generated at the outputs of the converter blocks 1, 2 with the converter transformers 3, 4 and the rectifier bridges 5, 6. This voltage corresponds to the twelve-phase mode of conversion due to the connection of the valve windings of the transformers 3 and 4 into a star and a triangle (the same can be done through the network windings of the transformers 3 and 4). At the same time, a constant voltage is generated at the outputs of an additionally introduced converter unit 16 with a converter transformer 17 and a rectifier bridge 18. The rectified voltage of the additionally introduced converter block is fed to the input of a stand-alone voltage inverter 12, made in the form of a three-phase rectifier bridge 13 on fully controllable valves (for example, on IGBT transistors, as shown in Figs. 1-5) with reverse diodes and necessary according to the inverter operation principle voltage by the capacitor 14. In accordance with the principle of pulse width modulation, the control system of the inverter 15 generates a sinusoidal modulating voltage with a frequency of the supply network and sawtooth th voltage with a carrier frequency significantly higher than the frequency of the voltage of the supply network (tens or hundreds of times). These voltages determine the opening and closing moments of the controlled valves of the inverter 12, commuting with the carrier frequency of the sawtooth voltage. As a result, an alternating three-phase pulse voltage is generated at the output of the inverter 12, the first harmonic of which has a frequency of the modulating voltage, i.e. supply voltage frequency. The output three-phase voltage of the inverter 12 is supplied to the primary winding of the three-phase matching transformer 11. The output voltage generated on the secondary windings of the matching transformer 11, repeating the shape of the output voltage of the inverter (see the voltage curve at the output of the matching transformer in Figs. 6, 7 and 8), is introduced in phase sequentially between the supply network and the network windings of the transformer transformers 3 and 4 (the secondary winding of the transformer has an open star connection). 6, 7 and 8, the frequency of the supply network and, accordingly, the modulating voltage is 50 Hz, and the carrier frequency of the sawtooth voltage and, accordingly, the switching frequency of the controlled inverter valves is 5000 Hz. The initial phase and amplitude of the first harmonic of the voltage at the output of the inverter 12, and therefore, at the output of the matching transformer, is controlled respectively by changing the phase and amplitude of the modulating voltage. As an example, Fig.6, 7 and 8 illustrate the change in the phase of the voltage at the output of the transformer 11, and in Fig.6 it is 0, in Fig.7 - 90 and in Fig.8 - 180 el. hail. Thus, by changing the output voltage of the inverter, carried out by changing the phase, amplitude, or one or another magnitude of the modulating voltage, the resulting voltage on the network windings of the transformer transformers 3 and 4 is changed and thereby the rectified voltage of the entire unit is smoothly regulated. The maximum regulation depth of the rectified voltage is set by the appropriate choice of the transformation coefficient of the matching transformer 11, taking into account the inversion of the voltage on the secondary winding of this transformer when moving from one limit value of the phase of the modulating voltage equal to 0, to another limit value equal to 180 el. hail (see the voltage curves at the output of the matching transformer in Fig.6 and 8). In order to increase the power factor of the rectifier unit, increase the rigidity of its external characteristics, and ensure hard uniform division of the rectified current between the six-phase units 1 and 2 during their parallel operation, the proposed method can be implemented in units with a compensating device 7, consisting of two three-phase reactors 8, 9 and a three-phase switching battery 10. The compensating device can be turned on both from the network side (Fig. 2 and 5), and from the valve side (Fig. 3) of the converter windings transformers 3 and 4. The primary windings of the reactors 8 and 9 of the compensating device 7, which are streamlined by the currents of the converter units, are transformed into secondary windings characteristic of six-phase units of the first, fifth, seventh, eleventh, thirteenth, etc. harmonics. In relation to the first, eleventh, thirteenth, etc. to the harmonics, the secondary windings of the reactors form a short-circuited circuit (for the indicated harmonics, the reactors 8 and 9 operate in the current transformer mode). The flow of these harmonics along the common secondary circuit of reactors 8 and 9 provides a rigid alignment of the rectified currents of the converter blocks 1 and 2 during their parallel operation (FIGS. 2 and 3). In relation to the fifth, seventh, etc. For harmonics, the reactors 8 and 9 operate in the voltage transformer mode, creating the corresponding harmonics voltages on the capacitor bank 10 (see the current and voltage curves on the switching capacitor bank in Figs. 6, 7 and 8). The voltages on the capacitor bank 10 are advanced artificial switching valves rectifier bridges 5 and 6 (Fig.2, 3 and 5), which increases the power factor of the rectifier unit and the rigidity of its external characteristics. The proposed method can be implemented both in units in which the transformer transformers 3 and 4 are made on independent three-phase magnetic circuits (Figs. 1, 2 and 5), and in units in which these transformers are made on a single combined magnetic circuit (Fig. 3 and four). The method can be implemented both in rectifier units with a diode rectifier bridge 5 and 6 connected in series with respect to the load (Figs. 1, 4 and 5), and in units with parallel connection of the rectifier bridges (Fig. 2 and 3).

Технико-экономический эффект от предлагаемого способа управления многофазным выпрямительным агрегатом состоит в существенном упрощении выпрямительного агрегата, поскольку теперь силовая часть его выполняется в простейшем диодном варианте без тиристоров или дросселей насыщения. Дополнительно введенный в схему преобразовательный блок и автономный инвертор напряжения с согласующим трансформатором имеют небольшую установленную мощность, определяемую лишь половиной требуемого диапазона регулирования выпрямленного напряжения агрегата из-за возможности изменения фазы выходного напряжения инвертора и соответственно согласующего трансформатора на 180 эл. град. Предлагаемый способ обеспечивает повышение коэффициента мощности выпрямительного агрегата, что снижает потери и повышает качество электрической энергии в питающей сети. Повышение коэффициента мощности имеет место даже при отсутствии компенсирующего устройства, если регулирование напряжения агрегата осуществляется изменением фазы выходного напряжения инвертора и согласующего трансформатора. При этом наибольший коэффициент мощности наблюдается при фазе модулирующего сигнала, равной 90 эл. град. Особенно высокий коэффициент мощности достигается при применении предлагаемого способа в агрегате с компенсирующим устройством, поскольку в этом случае выпрямитель практически не потребляет реактивной мощности. Об этом свидетельствует совпадение по фазе напряжения и тока питающей сети на фиг.6, 7 и 8. Причем в этом случае способ реализуется в агрегате, установленная мощность компенсирующего устройства которого при работе на частотах пятой и седьмой гармоник примерно в шесть раз меньше той мощности, которая потребовалась бы при традиционном включении компенсирующего устройства на частоту питающей сети. Кроме того, при использовании способа в агрегате с компенсирующим устройством и параллельным включением выпрямительных мостов имеет место упрощение агрегата за счет исключения специальных устройств, выравнивающих токи преобразовательных блоков. Наконец, применение способа в агрегатах с компенсирующим устройством повышает жесткость внешней характеристики выпрямителя, что увеличивает выходную мощность агрегата.The technical and economic effect of the proposed method for controlling a multiphase rectifier unit consists in a significant simplification of the rectifier unit, since now its power part is performed in the simplest diode version without thyristors or saturation chokes. An additionally introduced converter block and an autonomous voltage inverter with a matching transformer have a small installed power, determined only by half the required control range of the rectified voltage of the unit due to the possibility of changing the phase of the output voltage of the inverter and, accordingly, the matching transformer by 180 el. hail. The proposed method provides an increase in the power factor of the rectifier unit, which reduces losses and improves the quality of electric energy in the supply network. An increase in power factor occurs even in the absence of a compensating device, if the unit voltage is controlled by changing the phase of the output voltage of the inverter and the matching transformer. In this case, the highest power factor is observed when the phase of the modulating signal is equal to 90 el. hail. A particularly high power factor is achieved by applying the proposed method in an aggregate with a compensating device, since in this case the rectifier practically does not consume reactive power. This is evidenced by the coincidence in phase of the voltage and current of the supply network in Fig.6, 7 and 8. Moreover, in this case, the method is implemented in the unit, the installed power of the compensating device which when operating at the frequencies of the fifth and seventh harmonics is approximately six times less than that power which would be required if the compensation device were traditionally turned on at the frequency of the mains supply. In addition, when using the method in an aggregate with a compensating device and parallel connection of rectifier bridges, the simplification of the aggregate takes place due to the exclusion of special devices that equalize the currents of the converter blocks. Finally, the application of the method in units with a compensating device increases the rigidity of the external characteristics of the rectifier, which increases the output power of the unit.

Claims

1. A method of controlling a multiphase rectifier unit with at least one pair of six-phase converter blocks included in a twelve-phase conversion circuit, each of which contains a converter transformer with a diode rectifier bridge connected to its valve windings, DC outputs connected to the load, consisting in that they carry out smooth regulation of the rectified voltage of the unit by changing the output voltage of a three-phase bridge autonomous inverter, for example sine-wave pulse-width modulation, which output leads are connected to the primary winding of the three-phase matching transformer, while the secondary phase windings of the matching transformer are connected in phase with the network windings of the transformer transformers, characterized in that the input terminals of a three-phase bridge autonomous voltage inverter are connected to the output terminals an additionally introduced three-phase diode rectifier bridge, the input terminals of which are connected They are connected to the three-phase valve winding of an additionally introduced transformer, the three-phase network winding of which is connected to the supply network.

2. The method according to claim 1, characterized in that the smooth regulation of the rectified voltage of the unit is carried out by changing the phase of the sinusoidal modulating voltage of a three-phase bridge autonomous voltage inverter with pulse-width modulation.

3. The method according to claim 1, characterized in that the smooth regulation of the rectified voltage of the unit is carried out by changing the amplitude of the sinusoidal modulating voltage of a three-phase bridge autonomous voltage inverter with pulse-width modulation.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the output voltage of the autonomous voltage inverter is supplied to the primary winding of a three-phase matching transformer, the secondary phase windings of which are connected directly to the network windings of the transformer transformers.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the output voltage of the autonomous voltage inverter is supplied to the primary winding of a three-phase matching transformer, the secondary phase windings of which are connected to the network windings of the transformer transformers through the primary windings of the three-phase reactors of the compensating device, the secondary windings of which include the fifth and seventh current harmonics in a switching capacitor bank according to a circuit.

6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the output voltage of the autonomous voltage inverter is supplied to the primary winding of a three-phase matching transformer, the secondary phase windings of which are connected directly to the network windings of the converter transformers, and the valve windings of the converter transformers are connected to the terminals of the variable current of rectifier bridges by means of primary windings of three-phase reactors of a compensating device, the secondary windings of which include according to the scheme, fil truyuschey to the switching capacitor bank fifth and seventh harmonics of the current.

7. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the output voltage of the autonomous voltage inverter is supplied to the primary winding of a three-phase matching transformer, the secondary phase windings of which are connected to the network windings of the transformer transformers, each of which is performed on an independent three-phase magnetic circuit, which stack one three-phase network and one three-phase valve windings.

8. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the output voltage of the autonomous voltage inverter is supplied to the primary winding of a three-phase matching transformer, the secondary phase windings of which are connected to the network windings of the transformer transformers made on one three-phase magnetic circuit, on which one three-phase network and two three-phase valve windings.

9. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the output voltage of the autonomous voltage inverter is supplied to the primary winding of a three-phase matching transformer, the secondary phase windings of which are connected to the network windings of the transformer transformers, the valve windings of which are connected to rectifier bridges, from the side DC connected in parallel.

10. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the output voltage of the autonomous voltage inverter is supplied to the primary winding of a three-phase matching transformer, the secondary phase windings of which are connected to the network windings of the transformer transformers, the valve windings of which are connected to rectifier bridges, from the side DC current in series.