SU1119144A1

SU1119144A1 - Компенсированный преобразователь переменного напр жени в посто нное

Info

Publication number: SU1119144A1
Application number: SU833623993A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Хохлов; Яков Львович Фишлер; Людмила Михайловна Пестряева; Валерий Петрович Светоносов
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1983-07-19
Filing date: 1983-07-19
Publication date: 1984-10-15

Abstract

.1. КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержап1ий преобразовательный трансформатор с одной первичной , первой и второй основными вторичными обмотками, первый и второй основные вьшр мительные мосты и компенсационный трансформатор с трем трехфазными обмотками, одна из которых включена между первой вторичной обмоткой преобразовательного трансформатора и входом первого выпр мительного моста, друга - между второй вторичной обмоткой преобр азовательного трансформг1тора и входом второго выпр мительного моста, а треть обмотка подключена к трехфазной конденсаторной батарее, о тли чающийс тем, что, с целью сохранени высокого коэффициента мощности при плавном регулировании вьшр мленного напр жени , преобразовательный трансформатор снабжен П дополнительными вторичными трехфазными обмотками, кажда из которых подключена непосредственно к входу одного из П дополнительно введенных выпр мительных мостов, соединенных по выходу с первым и вторым вьтр мительными мостами. 2. Преобразователь по п.1, отличающийс тем, что при И-И дополнительна вторична обмотка преобразовательного трансформатора соединена в звезду. 3 Преобразователь по п.1, о тл и чающийс тем, что при дополнительна вторична обмотка преобразовательного трансформатора соединена в треугольник-. 4. Преобразователь по п.1, о Т§ личающийс тем, что при перва дополнительна вторична (Л обмотка преобразовательного трансфорс матора соединена в звезду, а втора в треугольник. 5i Преобразователь по п.1, отличающийс тем, что дополнительные выпр мительные мосты выполнены на управл емых, а основные на неуправл емых вентил х. 6.Преобразователь по п.1, отсо личающийс , тем, что все выпр мительные мосты вьшолнены на 4 4iik управл емьк вентил х. 7.Преобразователь по п.1, отличающийс тем, что все основные и дополнительные выпр мительные мосты по выходу соединены последовательно. 8.Преобразователь по пЛ, отличающийс тем, что все основные и дополнительные выпр мительные мосты по выходу соединены последовательно параплельно,

Description

1. 1 Изобретение относитс к силовой преобразовательной технике и может быть использовано дл питани контактной сети на железнодорожном транспорте, в электролизе, в электро приводе. . Известен вьшр митель, содержащий преобразовательный трансформатор с двум трехфазными вторичными обмотками , одна из которых соединена в звезду, а друга - в треугольник, два выпр мительных моста, соединенных по вькор,у параллельно, и уравнивающий трехфазный трансформатор с дв м трехфазными обмотками, одна из которых включена между первой вторич ной обмоткой преобразовательного . трансформатора и входом ijepBoro выпр мительного моста, а другай - между второй вторичной обмоткой преобразовательного трансформатора и входом второго вьтр мительного моста. Наличие уравнивающего трансформатора выравнивает токи выпр мительных мостов и улучшает работу выпр мител lj. Недостатком изв астного выпр мител вл етс низкий коэффициент мощности Особенно он низок при регулировании вькодного напр жени тиристорами выпр мит ел 1}ных мостов (снижаетс пропорционально глубине регулировани ) . Наиболее близким к предлагаемому вл етс компенсированный преобразователь переменного напр жени в пос ..то нное, содержащий преобразовательный трансформатор с одной первичной, первой и второй основными вторичными обмотками, первый и второй основные выпр мительные мосты и компенсационный трансформатор с трем трехфазными обмотками, одна из которых включе на между первой вторичной обмоткой преобразовательного, трансформатора и входом первого выпр мительного моста, друга - между второй вторичной обмоткой преобразовательного трансформатора и входом второго выпр мительного моста, а треть обмотка подключена к трехфазной конденсаторной батарее. устройство обладает высоким коэффициентом мощности благодар тому, что комйутирующее напр жение конденсаторов обеспечивает более раннюю, по сравнению с некомпенсированным преобразователем , искусственную коммутацию вентилей 2 . 42 Однако высокий коэффициент мощности у этого устройства сохран етс лишь в неуправл емом режиме работы . При плавном регулировании напр жени с помощью тиристоров выпр мительных мостов коэффициент мощности резко снижаетс пропорционально глубине регулировани . Цель изобретени - обеспечение сохранени высокого коэффициента мощности преобразовател при плавном регулировании выпр мленного напр жени . Поставленна цель достигаетс тем, что в компенсированном преобра зователе переменного напр жени в посто нное, содержащем преобразо вательный трансформатор с одной первичной , первой и второй основными вторичными обмотками, первый и второй основные выпр мительные мосты и компенсационный трансформатор с трем трехфазными обмотками, одна из которых включена между первой вторичной обмоткой преобразовательного трансформатора и входом первого выпр мительного моста, друга между второй вторичной обмоткой преобразовательного трансформатора и входом второго вьшр мительного моста, а треть обмотка подключена к трехфазной конденсаторной батарее, преобразовательный трансформатор снабжен п дополнительными вторичными трехфазными обмотками, кажда из которых подключена непосредственно к входу одного из П дополнительно введенньгх выпр мительных мостов, соединенных по выходу с первым и вторым выпр мительными мостами. Кроме того, в компенсированном преобразователе переменного напр жени в прсто нное при П 1 дополнительна вторична обмотка преобразовательного трансформатора соединена либо в звезду, либо в треугольник, а при И 2 одна дополнительна вторична обмотка соединена в звезду, а Друга - в треугольник. Кроме того, дополнительные вьшр мительные мосты выполнены на управл емых , а основные - на неуправл емых вентил х, либо все выпр мительные мосты могут быть выполнены на правл емых вентил х, причем основные и дополнительные выпр мительные мосты по выходу могут быть соединены последовательно или последовательно-парал лельно .

Число витков- у дополнительных обмоток преобразовательного трансформатора выбираетс исход из необходимой глубины регулировани выпр мленного напр жени управл емыми-вентил ми дополнительно введенных выпр мительньк мостов.

На фиг.1 и 2 представлены принципиальные схемы двух из возможных вариантов вьтолнени компенсированного преобразовател переменного напр жени в посто нное .

Преобразователь состоит из преобразовательного трансформатора 1, на стержн х которого расположены трехфазна первична обмотка 2 и две трехфазные основные вторичные обмотки 3 и 4,. Входы основных вьтр мите ных мостов 5 и 6 соединены с вторич нй1ми обмотками 3 и 4 через расположенные на стержн х компенсационного трансформатора 7 обмотки 8 и 9. Обмотка 10 компенсационного трансформатора 7 соединена с трехфазной конденсаторной батареей 11. На стержн х преобразовательного трансформатора 1 расположены также допол нительные вторичные обмотки 12 и 13 соединенные с входами дополнительных выпр мительных мостов 14 и 15. Работа компенсированного преобра зовател осуществл етс следующим образом. При подключении трансформатора 1 первичной обмоткой 2 к питающей сети на основных 3 и 4 и дополнительных 12 и 13 вторичных обмотках по вл ютс напр жени , которые выпр мл ютс с помощью основных 5 и 6 и дополнительных 14 и 15 выпр мител ных мостов, создава выпр мленное напр жение на нагрузке. Токи в обмотках 8 и 9 в магнитопроводе компенсационного трансформатора 7 создают встречные магнитные потоки дл гармоник бК-ь1, отвечающих К 0,2,4.-., и согласные магнитные потоки дл гармоник 6К±.1, отвечающих ,3,5... В результате, суммарный магнитный поток в магнито проводе компенсационного трансформа тора содержит преимущественно п тую и седьмую гармоники. Эти же гармони joi, напр жени навод тс в обмотке 10, а следовательно, и на конденсаторах батареи 11. Напр жени на

конденсаторах трансформируютс в контуры коммутации вентилей основных мостов 5 и 6, вызыва опережающую искусственную коммутацию вентилей этих мостов. Вентили.дополнительней мостов 14 и 15 работают в режиме естественной коммутации, поскольку напр жени на конденсаторах батареи 11 не попадают в их контуры коммутации . Искусственна коммутаци вентилей мостов 5 и 6 повышает коэффициент мощности всего преобразовател . С целью поддержани высокого коэффициента мощности вентили мостов 5 и 6 дл регулировани напр жени не используютс , поэтому мосты 5 и 6 могут быть укомплектованы и неуправл емыми вентил ми. Таким образом, выпр мительные мосты 5 и 6 нар ду со своей основной технологической функцией выполн ют функцию компенсации реактивной мощности, а следовательно, и повыщени коэффициента мощности выпр мител . Дл повышени степени компенсации реактивной мощности, а следовательно, и еще большего увеличени коэффи1щента мощности,путем отстройки от режима с повторной проводимостью вентилей, характерного дл преобразователей с искусственной коммутацией, выпр мительные мосты 5 и 6 выполн ютс на управл емых вентил х. Отстройку от режима с повторной проводимостью вентилей обеспечивают отсутствием управл ющего импульса на вентил х по врем по влени на них положительного напр жени в непровод щей части периода. Функцию плавного регулировани выпр мленного напр жени выпр мител осуществл ют Только дополнительные вьшр мительные мосты 14 и 15. С целью уменьшени снижени коэффициента мощности при регулировании работу выпр мительных мостов 14 и 15 осуществл ют сначала в вьшр мительном, а затем в инверторном режимах, выбира число витков обмоток 12 и 13 так, чтобы вьшр мленное напр жение полностью открытых выпр мительных мостов 14 и 15 составл ло примерно половину необходимого по технологии диапазона регулировани на;пр жени всего преобразовател . Предлагаемый компенсированный преобразователь имеет высокий коэффи- . циент мощности, что обеспечивает

снижение потерь электрической энергии и повьшает пропускную способность питак цей сети по активной мощности. Действительно, при регулировании напр жени тиристорами на глубину 20% (требовани , к преобразовател м железнодорожного транспорта) в базовом преобразователе ЬобЦ снижаетс практически пропорционально глубине регулировани , т.е. на 20%. В неуправл емом режиме у базового некомпенсированного преобразовател С05С| 0,93, (,4). Следовательно , при сниженном на 20% напр жении ,73 (Ч- 0,94). В предлагаемом компенсированном преобразователе в неуправл емом режиме co5q 0,9S (,2). Снижениеcosv

в предлагаемом преобразователе примерно пропорционально корню квадратному из глубины регулировани , т.е. составл ет пор дка 5% Следовательн минимальный coscf 0,93 (igtf 0,40) . Среднее значение i Чср , ,96.

При преобразуемой мощности мВт скомпенсированна предлагаемым преобразователем реактивна мощность равна . ер) 10(0,96-0,67)2,9 мВар.

Известно, что при компенсации 1 кВар реактивной мощности сокращение потерь электрической энергии . в электрических сет х достигает 400 кВт. ч в год.

12

-./4

7

S

У- J J

/

11

± 1 X

J

вРг/г. 2

J2 J JJ

Claims

.1. КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ, содержащий преобразовательный трансформатор с одной первичной, первой и второй основными вторичными обмотками, первый и второй основные выпрямительные мосты и компенсационный трансформатор с тремя трехфазными обмотками, одна из которых включена между первой вторичной обмоткой преобразовательного трансформатора и входом первого выпрямительного моста, другая - между второй вторичной обмоткой преобразовательного трансформатора и входом второго выпрямительного моста, а третья обмотка подключена к трехфазной конденсаторной батарее, о тли чающийся тем, что, с целью сохранения высокого коэффициента мощности при плавном регулировании выпрямленного напряжения, преобразовательный трансформатор снабжен И дополнительными вторичными трехфазными обмотками, каждая из которых подключена непосредственно к входу одного из П дополнительно введенных выпрямительных мостов, соединенных по выходу с первым и вторым выпрямительными мостами.
2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что при П---1 дополнительная вторичная обмотка преобразовательного трансформатора соединена в звезду.
3. Преобразователь по п.1, о тл и чающийся тем, что при (1=1 дополнительная вторичная обмотка преобразовательного трансформатора соединена в треугольник-.
4. Преобразователь по п.1, о тличающийся тем, что при h=2 первая дополнительная вторичная обмотка преобразовательного трансформатора соединена в звезду, а вторая — в треугольник.
5. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что дополнительные выпрямительные мосты выполнены на управляемых, а основные - на неуправляемых вентилях.
6. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что все выпрямительные мосты выполнены управляемых вентилях.
7. Преобразователь по п.1, личающийся тем, что основные и дополнительные выпрямительные мосты по выходу соединены последовательно.
8. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что все основные и дополнительные выпрямительные мосты по выходу соединены последовательно?*параллельно.

на о твсе

SU „„ 1119144