RU2710200C1

RU2710200C1 - High-voltage converter

Info

Publication number: RU2710200C1
Application number: RU2019122284A
Authority: RU
Inventors: Илья Николаевич Джус
Original assignee: Илья Николаевич Джус
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2019-12-25

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in electric drive and electrochemistry, there is a series-connected even number N more than two converter units (6), which are connected by inputs to N windings (2-5) of transformer, having a phase shift of voltage vectors, equal to 60/N electric degrees, and outputs of circuit of N units are connected to load (7).EFFECT: novelty is that at least one of secondary windings (2-5) has a whole group of connections from which the required phase shift of other windings is calculated.1 cl, 1 dwg

Description

Предложение относится к электротехнике и используется в электроприводе и электрохимии. Широко известный /1/ преобразователь содержит последовательно соединенные четное число N преобразовательных блоков, которые соединены входами с N обмоток трансформатора, а выходы цепи N блоков подключены к нагрузке. Недостаток такого устройства состоит в плохой форме сетевого тока, обусловленной тем, что выпряительная часть N блоков работает в синфазном режиме, что порождает высокий уровень высших гармоник тока в сети.The proposal relates to electrical engineering and is used in electric drives and electrochemistry. The well-known / 1 / converter contains an even number N of converter blocks connected in series, which are connected by inputs to the N windings of the transformer, and the outputs of the circuit of N blocks are connected to the load. The disadvantage of this device is the poor form of the mains current, due to the fact that the rectifier part of the N blocks operates in common mode, which generates a high level of higher harmonics of the current in the network.

Наиболее близким по сути является преобразователь высокого напряжения, содержащий последовательно соединенные четное число N больше двух преобразовательных блоков, которые соединены входами с N обмоток трансформатора, имеющие между собой фазовый сдвиг векторов напряжения, равный 60/N электроградусов, а выходы цепи N блоков подключены к нагрузке. При этом углы сдвига в сторону опережения и отставания попарно симметричны. Недостаток устройства состоит в сложной схеме трансформатора, обусловленной необходимостью устройства обмоток с разным дробным углом сдвига N обмоток (дробная группа соединения).The closest in essence is a high-voltage converter, containing an even number N in series connected more than two converter blocks, which are connected by inputs to the N windings of the transformer, which have a phase shift of voltage vectors equal to 60 / N of electrical degrees, and the outputs of the circuit of N blocks are connected to the load . In this case, the shift angles in the direction of advance and lag are pairwise symmetrical. The disadvantage of this device is the complex transformer circuit due to the need for windings with different fractional shear angles N of the windings (fractional connection group).

Техническим результатом предложения является упрощение. Технический результат достигается за счет того, что Дополнительно достижение результата усиливается за счет того, что по крайней мере одна из обмоток имеет целую группу соединений. На чертеже представлена однолинейная схема преобразователя. Обозначено: 1 - первичная обмотка трансформатора, 2,3,4,5 - вторичные обмотки трансформатора число которых N - четное и больше двух, 6 - выпрямительные блоки числом N,7 - нагрузка. На фиг. 1, на линиях соединяющих вторичные обмотки с входами блоков 6 указан электрический сдвиг напряжений по отношению к первичной сетевой обмотке 1.The technical result of the proposal is simplification. The technical result is achieved due to the fact that in addition the achievement of the result is enhanced due to the fact that at least one of the windings has a whole group of connections. The drawing shows a single-line diagram of the Converter. Designated: 1 - primary winding of the transformer, 2,3,4,5 - secondary windings of the transformer, the number of which N is even and more than two, 6 are rectifier blocks with the number N, 7 is the load. In FIG. 1, on the lines connecting the secondary windings to the inputs of the blocks 6, an electrical voltage shift is indicated with respect to the primary network winding 1.

Преобразователь работает следующим образом. Переменное высокое в обмотке 1 (например 3-10 кВ) напряжение сети понижается до относительно низкого обмотками 2-5 (уровень 1 кВ), выпрямляется и фильтруется в блоках 6, если выход на постоянном токе. Но дополнительно постоянное напряжение может преобразовываться в блоках 6 в напряжение переменное регулируемой частоты. Суммарное напряжение нагрузки 7 складывается из напряжений N блоков 6. Фазовый сдвиг напряжений обмоток 2-5 трансформатора обеспечивает в первичной обмотке многоступенчатый ток по форме близкий к синусоидальному, что повышает электромагнитную совместимость и К.П.Д. Как видно из фиг. 1, по меньшей мере, одна из вторичных обмоток 2-5 (на фигуре - это 4) имеет целую группу соединения. Такая обмотка выполняется по простейшей схеме - звезда или треугольник, что существенно упрощает конструкцию трансформатора и его внутреннюю схему соединения, ибо все другие схемы соединения обмоток имеют схему соединения зигзаг (или открытый треугольник), что требует дополнительных соединений (паек переходов с одной фазы на другую) внутри трансформатора. В предложенном варианте трансформатор упрощается за счет выполнения по крайней мере одной из обмоток по стандартной схеме (звезда или треугольник). Для обеспечения высокого качества напряжения и тока важно обеспечить взаимный сдвиг между напряжением обмоток 2-5. Пример: N=6. 60/ N=10 электроградусов. В известном устройстве /2/ обмотки имеют углы сдвига ±5; ±15; ±25 градусов. Т.е. обмотки симметричны относительно нуля. В соответствии с данным предложением трансформатор имеет обмотки с фазовым сдвигом 30; ±20; ±10; 0 градусов.The converter operates as follows. The alternating high voltage in winding 1 (for example 3-10 kV), the mains voltage drops to a relatively low winding 2-5 (level 1 kV), is rectified and filtered in blocks 6, if the output is direct current. But in addition, a constant voltage can be converted in blocks 6 to an alternating voltage of adjustable frequency. The total load voltage 7 is the sum of the voltages of N blocks 6. The phase shift of the voltage of the transformer windings 2-5 provides a multi-stage current in the primary winding in a shape close to sinusoidal, which increases electromagnetic compatibility and K.P.D. As can be seen from FIG. 1, at least one of the secondary windings 2-5 (in the figure, this is 4) has a whole group of compounds. This winding is carried out according to the simplest scheme - a star or a triangle, which greatly simplifies the design of the transformer and its internal connection diagram, because all other winding connection schemes have a zigzag connection scheme (or an open triangle), which requires additional connections (rations of transitions from one phase to another ) inside the transformer. In the proposed embodiment, the transformer is simplified by performing at least one of the windings according to the standard scheme (star or triangle). To ensure high quality voltage and current, it is important to provide a mutual shift between the voltage of the windings 2-5. Example: N = 6. 60 / N = 10 electrical degrees. In the known device / 2 /, the windings have shear angles of ± 5; ± 15; ± 25 degrees. Those. windings are symmetrical with respect to zero. In accordance with this proposal, the transformer has a phase shift winding 30; ± 20; ± 10; 0 degrees.

Понятно, что обмотки с нулевым и 30 градусным сдвигом выполняются проще (соответственно звезда и треугольник).It is clear that the windings with zero and 30 degree shift are made easier (respectively, the star and the triangle).

Источники информации:Sources of information:

1. Патент US №5986909, 1999.1. US patent No. 5986909, 1999.

2. Патент РФ на изобретение №2364016.2. RF patent for the invention No. 2364016.

Claims

A high voltage converter containing series-connected converter blocks, the number of which is N, where N is even more than two, which are connected by inputs to the N secondary windings of the transformer, which have a phase shift of the voltage vectors equal to 60 / N electrical degrees, circuit outputs from N converter blocks connected to the load, characterized in that at least one of the secondary windings has a whole group of connections, from which the required phase shift of the other windings is calculated.