SU1577020A1

SU1577020A1 - Ac voltage-to-dc voltage converter

Info

Publication number: SU1577020A1
Application number: SU884483081A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Васильевич Иванов
Original assignee: Норильский Вечерний Индустриальный Институт
Priority date: 1988-09-12
Filing date: 1988-09-12
Publication date: 1990-07-07

Abstract

Изобретение относитс к силовой преобразовательной технике, в частности к мощным вентильным преобразовател м с опережающей коммутацией. Цель изобретени - улучшение энергетических показателей, повышение надежности. Эффект в преобразователе достигаетс повышением кратности пульсации выпр мленного напр жени и исключением уравнительных реакторов при параллельной работе четырех трехфазных мостовых выпр мителей на 24 вентил х. При этом примен ютс два четырехстержневых трансформатора с вспомогательными обмотками и два маломощных инвертора с системами управлени . Уравнительные токи между работающими параллельно четырьм выпр мительными мостами ограничены до допустимых пределов за счет включени 12 сетевых обмоток трансформаторов в звезду последовательно и в неравносторонние правые и левых зигзаги, а также за счет выполнени трансформаторами кроме основной функции роли уравнительных, коммутирующих и токоограничивающих реакторов. Подключение 12 вспомогательных обмоток к выходным трансформаторам двух инверторов, формирующим напр жение тройной частоты, позвол ет выровн ть мгновенные значени напр жений параллельно работающих выпр мителей в режиме I D∬ Dкр, создать опережающую коммутацию тока вентилей и тем самым улучшить энергетические показатели преобразовател без применени коммутирующих конденсаторов. 3 ил.The invention relates to a power converter technology, in particular to high-voltage gate-type converters with advanced switching. The purpose of the invention is to improve energy performance, increase reliability. The effect in the converter is achieved by increasing the frequency ratio of the rectified voltage and by eliminating the equalizing reactors when four three-phase bridge rectifiers with 24 fans are operating in parallel. This involves two four-core transformers with auxiliary windings and two low-power inverters with control systems. Equalization currents between four parallel rectification bridges operating in parallel are limited to permissible limits due to the inclusion of 12 transformer network windings in a star in series and in unequal right and left zigzags, as well as due to the transformers performing, besides the main function, the role of equalization, switching and current-limiting reactors. Connecting 12 auxiliary windings to the output transformers of two inverters generating a triple frequency voltage allows equalizing instantaneous voltages of parallel operating rectifiers in ID∬ Dcr mode, creating forward switching of the valve current and thereby improving the energy performance of the converter without using switching capacitors . 3 il.

Description

Изобретение относитс к силовой преобразовательной технике, в частности к мощным вентильным преобразовател м с опережающей коммутацией с повышенной кратностью пульсации выпр мленного напр жени , и может быть использовано в преобразовательных агрегатах т говых подстанций магистральных железных дорог дл питани электролизных установок в цветной металлургии и электрохимической промышленности .The invention relates to power converter technology, in particular, to powerful valve converters with advanced switching with increased frequency ratio of rectified voltage, and can be used in converter units of main railway railroad substations for electrolysis plants in the nonferrous metallurgy and electrochemical industry.

Цель изобретени - улучшение энергетических показателей, повышение надежности .The purpose of the invention is to improve energy performance, increase reliability.

На фиг. 1 и 2 приведена принципиальна схема устройства; на Лиг. 3 - графики, по сн ющие работу устройства.FIG. 1 and 2 is a schematic diagram of the device; on league. 3 - graphics, showing the operation of the device.

Преобразователь переменного напр жени в посто нное (фиг.1) содержит два четырехстержневых трансформатора 1 и 2 с сетевыми обмотками 3-8 и 9-14 и вентильными обмотками 15-17 и 18-20, включенными соответственно между вывода«ш переменного тока трехфазных вентильных мостов, собранных на вентил х 21-32 и 33-44, двум парами вспомогательных обмоток 45-50 и 51-56 на основных стержн х и вспомогательными Обмотками 57 и 58 на четвертых стержн х магнитопроводов первого и второго трансформаторов. Катоды вентилей 21- 23, 27-29, 36-38 и 42-44 объединены , в общую точку и образуют положительный выходной вывод 59, который через разделительный диод 60 подключен к первому общему входному выводу 61 инверторов 62 и 63 (фиг.2). Отрицатель- ный выходной вывод 64 образовав анодами вентилей 24-26, 30-32, 33-35, 39-41. Инверторы 62 и 63 имеют второй входной вывод 65, а к их выходным выводам 66-67 и 68-69 подключены первич ньш обмотки 70 и 71 выходных транс- юрматоров 72 и 73. Три вторичные об- тки 74-76 выходно.о трансформатора 73 через первые три пары зстречно-па- . сллельно включенных двухи-тграциотьк тиристоров 77-82 подключены о дельно к первым вспомогательным об- 48-50 преобразовательного трансформатора 1, а четверта вторична обмотка 83 выходного трансйорма- тора 73 через симметричный тиристор 84 подключена к вторым вспомогатель- обмоткам 45-47 преобразовательного трансформатора 1, которые соедине- jjbi в открытый треугольник. Три вторичные обмотки 85-87 выходного трансфер- матора 72 через вторые три пары встречно-параллельно включенных двух- операционных тиристоров 88-93 подключены -кажда отдельно к первым вспомо- гател ным обмоткам 54-56 преобразовательного трансформатора 2, а четверта вторична обмотка 94 выходного трансформатора 72 через симметричный тиристор 95 подключена к вторым вспомогательным обмоткам 51-53 преобразовательного трансформатора 2, которые Соединены в открытый треугольник. Преобразователь содержит также трехфазный датчик 96 тока, второй, третий иThe AC voltage to DC converter (Fig. 1) contains two four-core transformers 1 and 2 with network windings 3-8 and 9-14 and valve windings 15-17 and 18-20, connected respectively between the output "W AC of three-phase valve bridges assembled on valves 21-32 and 33-44, two pairs of auxiliary windings 45-50 and 51-56 on the main rods and auxiliary windings 57 and 58 on the fourth rods of the magnetic cores of the first and second transformers. The cathodes of the gates 21-23, 27-29, 36-38 and 42-44 are combined into a common point and form a positive output terminal 59, which is connected via a separating diode 60 to the first common input terminal 61 of inverters 62 and 63 (FIG. 2) . Negative output terminal 64 forming the anodes of the valves 24-26, 30-32, 33-35, 39-41. Inverters 62 and 63 have a second input terminal 65, and the primary windings 70 and 71 of the output transducer 72 and 73 are connected to their output terminals 66-67 and 68-69. Three secondary windings 74-76 of the output transformer 73 through the first three pairs of the streamer-pa. thyristors 77-82, connected in turn, are connected separately to the first auxiliary 48-50 converter transformer 1, and the fourth secondary winding 83 of the output transformer 73 is connected to the second auxiliary windings 45-47 of the conversion transformer 1 through a symmetrical thyristor 84 that jjbi in an open triangle. The three secondary windings 85-87 of the output transfer transformer 72 through the second three pairs of parallel-connected two-operation thyristors 88-93 are connected - each separately to the first auxiliary windings 54-56 of the converter transformer 2, and a fourth secondary winding 94 of the output transformer 72 through a symmetrical thyristor 95 is connected to the second auxiliary windings 51-53 of the converter transformer 2, which are connected to an open triangle. The converter also contains a three-phase current sensor 96, a second, third and

первый входные выводы 97-99 соответственно системы управлени , к которым подключены вспомогательные обмотки 57 и 58 четвертых стержней и трехфазный датчик 96 тока. Система управлени выполнена на основе датчиков 100 и 101 тройной частоты, четырех одновибраторов 102-105, блока 106 контрол выходного тока преобразоватеthe first input terminals 97-99, respectively, of the control system to which the auxiliary windings 57 and 58 of the fourth rods and the three-phase current sensor 96 are connected. The control system is made on the basis of triple frequency sensors 100 and 101, four 102-105 one-vibrators, and a converter output control unit 106.

« э 5 "Uh 5

00

5five

,дешифраторов 107 и 108, блоков 109- 110 управлени встречно-параллельными и симметричными тиристорами, и шести формиррвателей 111-116 импульсов., decoders 107 and 108, blocks 109-110 for controlling counter-parallel and symmetric thyristors, and six formers of 111-116 pulses.

Трехфазный датчик 96 тока выполнен на основе трех трансформаторов 117-119 тока, перричными обмотками каждого из которых вл ютс шины последовательно включенных сетевых обмоток 3-14 преобразовательных трансформаторов 1 и 2, диодного моста 120, к входу переменного тока которого подключены вторичные обмотки трансформаторов 117-119 тока, и потенциометра 121, ползунок которого вл етс выходным выводом датчика 96 тока. The three-phase current sensor 96 is made on the basis of three current transformers 117-119, the perimetric windings of each of which are buses of a series-connected power windings 3-14 of converter transformers 1 and 2, a diode bridge 120, and the secondary windings of transformers 117- are connected to the AC input. 119 current, and potentiometer 121, the slider of which is the output terminal of current sensor 96.

Инверторы 62 и 63 выполнены на полностью управл емых тиристорах 122-125 и 126-129-с диодными мостами обратного тока и содержат входной фильтр, представленный конденсатором 130, и -,Б1ходные фильтры, состо щие из последовательных колебательных контуров, вклг шгащих дроссели и 132 и конденсаторы 133 и 134, и параллельных колебательных контуров, включающих дроссели 135 и 136 и конденсаторы 137 и 138, настроенные на тройную частоту сети.Inverters 62 and 63 are made on fully controlled thyristors 122-125 and 126-129-with reverse current diode bridges and contain an input filter, represented by a capacitor 130, and -, Bf input filters, consisting of successive oscillating circuits, including throttles and 132 and capacitors 133 and 134, and parallel oscillating circuits, including chokes 135 and 136 and capacitors 137 and 138, tuned to a triple frequency network.

Датчики 100 и 101 тройной частоты содержат компараторы 139 и 140, подключенные входами к второму и третьему входным выводам 97 и 98 системы управлени , формирователи 141 и 142 переднего и формирователи 143 и 144 заднего фронтов, подключенные входами к выходам компараторов 139 и 140, триггеры 145 и 146 и схемы ИЛИ 147 и 148.The triple frequency sensors 100 and 101 contain comparators 139 and 140, connected by inputs to the second and third input terminals 97 and 98 of the control system, front-side drivers 141 and 142, and rear-edge drivers 143 and 144, connected by inputs to the comparators 139 and 140, trigger 145 and 146 and schemes OR 147 and 148.

Блок 106 контрол выходного тока преобразовател содержит компаратор 149, подключенный входом к первому входному выводу 99 системы управлени , триггер 150 и логический инвертор 151.The converter output control unit 106 comprises a comparator 149 connected by an input to the first input terminal 99 of the control system, a trigger 150 and a logic inverter 151.

Дешифраторы 107 и 108 собраны каждый на шести -схемах И 152-157 и 158- 163, вторых и третьих схемах ИЛИ 164- 165 и 166-167, триггерах 168 и 169.The decoders 107 and 108 are each assembled in six AND schemes 152-157 and 158-163, the second and third schemes OR 164-165 and 166-167, triggers 168 and 169.

Блоки 109 и 110 управлени встречно-параллельными двухоперационными тиристорами выполнен каждый на основе трех схем И 170-172 и 173-175, шестиразр дных регистров 176 и 177 сдвига, логических инверторов 178 и 179.Blocks 109 and 110 for controlling counter-parallel two-step thyristors are each made on the basis of three circuits AND 170-172 and 173-175, six-bit shift registers 176 and 177, logic inverters 178 and 179.

В качестве формирователей 111-116 iAs formers 111-116 i

импульсов наиболее приемлемыми вл ютс формирователи с наполнением от высокочастотного генератора, в которыхдлительности выходных импульсов соответствуют длительности входных сигналов .pulses are most suitable formers with a filling from a high-frequency generator, in which the duration of the output pulses correspond to the duration of the input signals.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

За счет включени сетевых обмоток 3-8 и 9-14 преобразовательных трансформаторов 1 и 2 в неравносторонние правые и левые зигзаги (фиг.1) со сдвигом на угол 15 эл.град. напр жени вентильных обмоток 15-17 и 18-20 будут сдвинуты m фазе относительно друг друга на 30 эп.град. ВентильныеDue to the inclusion of the network windings 3-8 and 9-14 of the converter transformers 1 and 2 into unequal right and left zigzags (Fig. 1) with a shift by an angle of 15 el. Degrees. the voltage of the valve windings 15-17 and 18-20 will be shifted m phase relative to each other by 30 ep.grad. Valve

торов 1 и 2, /Тл потоков нулевой по следовательности в преобразовательны трансформаторах 1 и 2 имеютс пути мыкани по магннтопроводам четвертых стержней, наход щихс в ненасыщенном состо нии. Благодар этому в уравнительных контурах имеютс большие сопротивлени нулевой последовательнос ти XQ, соизмеримые с сопротивлени миThe tori 1 and 2, / T of the zero sequence flows in the converter transformers 1 and 2 are winding paths along the magnetic lines of the fourth rods, which are in an unsaturated state. Due to this, in the equalization circuits there are large resistances of the zero sequence XQ, commensurate with the resistances

обмотки 15-17 и 18-20 каждого из транс-j5 намагничивани хи трансформаторов 1windings 15-17 and 18-20 of each of trans-j5 magnetizing chi transformers 1

форматоров 1 и 2, включенные на входы двух трехфазных мостовых выпр мителей, собранных соответственно на вентил х 21-26, 27-32 и 33-38, 39-44, образуют шестифазное выпр мление. При парал- 20 лельном включении всех четырех трехфазных мостов на выходе преобразова- , тел в режиме холостого хода создаетс выпр мленное напр жение, равное полусумме выпр мленных напр жений 25 двух шестифазных выпр мителей, которое имеет двенадцатифазную пульсацию. При этом среднее значение выпр мленного напр жени на выходе преобразовател не будет превышать 17% действую- 30 щего значени напр жени вентильной обмотки из-за наличи вспомогательных обмоток 45-47 и 51-53 на основных стрежн х трансформаторов 1 и 2, соединенных в открытый треугольник.formators 1 and 2, connected to the inputs of two three-phase bridge rectifiers assembled respectively at gates 21-26, 27-32 and 33-38, 39-44, form a six-phase rectification. When all four three-phase bridges are turned on at the output of the transformer, a rectified voltage equal to half the sum of rectified voltages 25 two six-phase rectifiers, which has a twelve-phase pulsation, is created at idle. In this case, the average value of rectified voltage at the output of the converter will not exceed 17% of the effective value of the voltage of the valve winding due to the presence of auxiliary windings 45-47 and 51-53 on the main transformer cores 1 and 2 connected to open triangle.

При работе преобразовател под нагрузкой в каждом из шестифазных выпр мителей вступают в параллельную работу по два трехфазных моста, собранных на вентил х 21-26, 27-32, 33-38, 39-44. При параллельной работе мостов в каждом из шестифазных выпр мителей устанавливаютс выпр мленные напр жени , величины которых вл ютс средними между мгновенными значени ми фазных напр жений поочередно встречно-параллельно работающих вентильных обмоток 15-17 и 18-20. Разность мгновенных значений фазных напр жений встречно-параллельно работающих фаз 50 в каждом из шестифазных выпр мителей составл ет напр жение треугольной фор- ч мы и тройной частоты по отношению к When the converter operates under load in each of the six-phase rectifiers, two three-phase bridges, assembled on the gates 21-26, 27-32, 33-38, 39-44, enter into parallel operation. In parallel operation of the bridges, straightened voltages are set in each of the six-phase rectifiers, the values of which are the average between the instantaneous values of the phase voltages alternately of the counter-parallel operating windings 15-17 and 18-20. The difference in the instantaneous values of the phase voltages of the counter-parallel operating phases 50 in each of the six-phase rectifiers is the voltage of the triangular form and the triple frequency with respect to

5five

4Q4Q

и 2, которые в достаточной степени будут ограничивать уравнительные ток в шестифазных выпр мител х. Амплитуд уравнительных токов в каждом из шест фазных выпр мителей не превышают 1-2 от амплитуда номинальных токов вентильных обмоток при сечении четвертп стержней 30-40% от сечени основных стержней. Таким образом, параллельна работа трехфазных мостов в шестифаз- ных выпр мител х осуществл етс без применени громоздких уравнительных реакторов.and 2, which will sufficiently limit the balancing current in six-phase rectifiers. The amplitudes of the equalizing currents in each of the six phase rectifiers do not exceed 1-2 of the amplitude of the rated currents of the valve windings with a cross section of quarter rods 30-40% of the cross section of the main rods. Thus, parallel operation of three-phase bridges in six-phase rectifiers is carried out without the use of cumbersome equalizing reactors.

От потоков нулевой последовательности ча вспомогательных обмотках 57 и 58 четвертых стержней преобразовательных трансформаторов 1 к 2 навод т с напр ени U 7 и Uj-. тройной част ты (фиг. За,б) сдвинутые по фазе дру от друга на четверть периода тройной частоты, которые вл ютс сигналом дл датчиков 100 и 101 тройной частоты .From the zero-sequence flows, the auxiliary windings 57 and 58 of the fourth rods of the converter transformers 1 to 2 are induced from the voltage U 7 and Uj-. the triple parts (Fig. 3a) are phase-shifted from one another by a quarter of the triple frequency period, which are the signal for the triple frequency sensors 100 and 101.

Пои токах нагрузки, меньших крити ческого , к вспомогательным обмо кам 45-47 и 51-53, соединенным в открытый треугольник у каждого трансформатора , подвод тс напр жени тро ной частоты через симметричные тирис торы 84 и 95 от обмоток 83 и 94 выхо ных трансформаторов 73 и 72 инверторов 63 и 62. Под действием этих напр жений по вспомогательным обмоткам 45-47 и 51-53 основных стержней буду протекать токи тройной частоты, кото рые создают потоки нулевых последова тельностей в основных стержн х. Эти потоки также будут замыкатьс по маг нитопроводу четвертых стержней трансThe load currents, which are smaller than the critical one, to the auxiliary windings 45-47 and 51-53, connected to the open triangle of each transformer, are supplied with the voltage of the third frequency through symmetric thyristors 84 and 95 from the windings 83 and 94 of the output transformers 73 and 72 inverters 63 and 62. Under the action of these voltages, triple frequency currents will flow through the auxiliary windings 45-47 and 51-53 of the main rods, which create flows of zero sequences in the main rods. These flows will also be closed along the magnetic conductor of the fourth trans terminals

Пои токах нагрузки, меньших критического , к вспомогательным обмоткам 45-47 и 51-53, соединенным в открытый треугольник у каждого трансформатора , подвод тс напр жени тройной частоты через симметричные тиристоры 84 и 95 от обмоток 83 и 94 выходных трансформаторов 73 и 72 инверторов 63 и 62. Под действием этих напр жений по вспомогательным обмоткам 45-47 и 51-53 основных стержней будут протекать токи тройной частоты, которые создают потоки нулевых последовательностей в основных стержн х. Эти потоки также будут замыкатьс по маг- нитопроводу четвертых стержней трансчастоте питающей сети с амплитудой,The load currents, which are less critical, to the auxiliary windings 45-47 and 51-53, connected to the open triangle of each transformer, are supplied with triple frequency voltage through symmetrical thyristors 84 and 95 from the windings 83 and 94 of the output transformers 73 and 72 inverters 63 and 62. Under the action of these voltages, triple frequency currents will flow through the auxiliary windings 45-47 and 51-53 of the main rods, which create flows of zero sequences in the main rods. These flows will also be closed through the magnetic conductor of the fourth rods of the power transmis- sion of the mains with amplitude

равной половине амплитуды фазного на- $$форматоров 1 и 2, в результате чегоequal to half the amplitude of the phase $ $ $ formators 1 and 2, resulting in

пр жени вентильной обмотки. Под дей-токи во вспомогательных, обмотках 45-47yarn valve winding. Under the dei-currents in the auxiliary windings 45-47

ствием напр жений тройной частоты,и 51-53 малы.triple frequency voltages, and 51-53 are small.

генерируемых шестифазными выпр мите- Таким образом, выравнивание мгнол ми , по вентильным обмоткам парал-венных значений напр жений параллельм generated by six-phase rectifi- cation. Thus, the alignment of instantaneous, along the valve windings of parallel values of the voltages, is parallel

1577020 fe 61577020 fe 6

лельно работающих фаз будут протекать уравнительные токи тройной частоты, которые создадут однонаправленные потоки в основных стержн х трансфорнаoperating phases, equalization currents of triple frequency will flow, which will create unidirectional flows in the main rods of the transformer

торов 1 и 2, /Тл потоков нулевой последовательности в преобразовательных трансформаторах 1 и 2 имеютс пути замыкани по магннтопроводам четвертых стержней, наход щихс в ненасыщенном состо нии. Благодар этому в уравнительных контурах имеютс большие сопротивлени нулевой последовательности XQ, соизмеримые с сопротивлени миThe tori 1 and 2, and the T of zero sequence fluxes in the converter transformers 1 and 2 are the paths of the closure along the magnetic conduits of the fourth rods, which are in an unsaturated state. Due to this, there are large zero-sequence resistances in the equalization circuits, commensurate with the resistances

намагничивани хи трансформаторов 1magnetizing chi transformers 1

5 намагничивани хи трансформаторов 15 magnetizing chi transformers 1

0 5 0 0 5 0

0 ч 0 h

5five

QQ

и 2, которые в достаточной степени будут ограничивать уравнительные токи в шестифазных выпр мител х. Амплитуды уравнительных токов в каждом из шестифазных выпр мителей не превышают 1-2% от амплитуда номинальных токов вентильных обмоток при сечении четвертпх стержней 30-40% от сечени основных стержней. Таким образом, параллельна работа трехфазных мостов в шестифаз- ных выпр мител х осуществл етс без применени громоздких уравнительных реакторов.and 2, which will sufficiently limit the equalizing currents in six-phase rectifiers. The amplitudes of the equalizing currents in each of the six-phase rectifiers do not exceed 1-2% of the amplitude of the rated currents of the valve windings when the quarter-section rods are 30-40% of the cross-section of the main rods. Thus, parallel operation of three-phase bridges in six-phase rectifiers is carried out without the use of cumbersome equalizing reactors.

От потоков нулевой последовательности ча вспомогательных обмотках 57 и 58 четвертых стержней преобразовательных трансформаторов 1 к 2 навод тс напр ени U 7 и Uj-. тройной частоты (фиг. За,б) сдвинутые по фазе друг от друга на четверть периода тройной частоты, которые вл ютс сигналом дл датчиков 100 и 101 тройной частоты .From the zero-sequence flows, the auxiliary windings 57 and 58 of the fourth rods of the converter transformers 1 to 2 lead to voltages U 7 and Uj-. the triple frequency (Fig. 3a, b) are out of phase by a quarter of the triple frequency period, which are the signal for the triple frequency sensors 100 and 101.

Пои токах нагрузки, меньших критического , к вспомогательным обмоткам 45-47 и 51-53, соединенным в открытый треугольник у каждого трансформатора , подвод тс напр жени тройной частоты через симметричные тиристоры 84 и 95 от обмоток 83 и 94 выходных трансформаторов 73 и 72 инверторов 63 и 62. Под действием этих напр жений по вспомогательным обмоткам 45-47 и 51-53 основных стержней будут протекать токи тройной частоты, которые создают потоки нулевых последовательностей в основных стержн х. Эти потоки также будут замыкатьс по маг- нитопроводу четвертых стержней трансно работающих фаз можно осуществить пропусканием намагничивающих токов тройной частоты по вспомогательным обмоткам 45-47 и 51-53 основных стержней трансформаторов «1 и 2.The load currents, which are less critical, to the auxiliary windings 45-47 and 51-53, connected to the open triangle of each transformer, are supplied with triple frequency voltage through symmetrical thyristors 84 and 95 from the windings 83 and 94 of the output transformers 73 and 72 inverters 63 and 62. Under the action of these voltages, triple frequency currents will flow through the auxiliary windings 45-47 and 51-53 of the main rods, which create flows of zero sequences in the main rods. These flows will also be closed by the magnet conductor of the fourth rods of the transversely operating phases can be accomplished by passing magnetizing triple frequency currents through the auxiliary windings 45-47 and 51-53 of the main transformer rods “1 and 2.

С помощью вспомогательных обмоток 48-50 и 54-56 основных стержней можно создавать опережающую коммутацию токов «ентилей и перевести преобразователь jg в условно двадцатичетырехфазный режим работы. tWith the help of auxiliary windings of 48-50 and 54-56 main rods, it is possible to create forward switching currents with entiles and convert the converter jg into a twenty-four conditional mode of operation. t

.При токах нагрузки, больших 1 симметричные тиристоры 84 и 95 закрываютс и включаютс поочередно встреч- $ но-параплельные двухоперационные тиристоры 77-82 и 88-93 и к вспомогательным обмоткам 48-50 и 54-56 преобразовательных трансформаторов 1 и 2 будут приложены полусикусоидальные, 20 сдвинутые по фазе от соответствующих напр жений основных гармоник вспомогательных обмоток на угол 15 напр жени тройной частоты, ко-срые транс «Нормируютс на вентилькне «.отки 15- 5 17 и 18-20 и образуют условно двадцатичетырехфазный режим. При этом перед- .чий фронт формы кривых напр жений вентильных обмоток 15-17 и 18-20 измен етс и равенство мгновенных значе-30 ний напр жений вентильных обмоток, под точенных к вентил м, заканчивающим работу и вступающим в работу, происходит раньше, чем при естественной коммутации, т.е. отпирание вен- « тилей, вступающих в работу, происходит с опережением момента их естественного отпирани на некоторый угол (J , При этом контроль за током нагрузкоторых формируютс однопол рные пр моугольные импульсы, синхронизированные с напр жением тройной частоты вспомогательных обмоток 57 и 58. На выходах схем ИЛИ 147 и 148 формируютс последовательности импульсов с частотой 6f, где f - частота промышленной сети. Сигналы на выходах компараторов 139 ч 140, пр мых выходах триггеров 145 и 146 и схем ИЛИ 147 и 148 приведены соответственно на фиг.3в,г, д,е,ж,з.At load currents greater than 1, the symmetrical thyristors 84 and 95 are closed and turn on alternately meeting-parapleted two-operation thyristors 77-82 and 88-93 and semis-coaxial will be applied to the auxiliary windings 48-50 and 54-56 of converter transformers 1 and 2 , 20 are shifted in phase from the corresponding voltages of the main harmonics of the auxiliary windings through the angle 15 of the triple frequency voltage, the co-trans trance is "normalized on the fan". Currents 15-5 17 and 18-20 and form the twenty-four mode conditionally. In this case, the front shape of the voltage curves of the valve windings 15–17 and 18–20 changes and the instantaneous values of the voltage values of the valve windings under the valves that terminate and enter into operation, occur earlier, than with natural commutation, i.e. unlocking the springs entering into operation takes place ahead of the time of their natural unlocking at a certain angle (J, At the same time controlling the current of the loads of which unipolar rectangular pulses are formed, synchronized with the triple frequency voltage of the auxiliary windings 57 and 58. At the outputs the OR 147 and 148 circuits form pulse sequences with a frequency of 6f, where f is the frequency of the industrial network. The signals at the outputs of the comparators 139 and 140, the direct outputs of the triggers 145 and 146, and the OR circuits 147 and 148 are shown respectively in Fig. 3c, d, d , f, f, h

Компаратор 149 блока 106 контрол тока по сигналам с датчика 96 и опорного напр жени опъ Ликсирует моменты перехода выходного тока преобразо- тел через величину 1с(Кр. При величине тока, большей , под воздействием компаратора 149 единичный сигнал формируетс на пр мом выходе триггера 150, а при токах, меньших Lj , иг его инверсном выходе.Comparator 149 of current control unit 106 by signals from sensor 96 and voltage reference op. Locks the output current of the converter through the value of 1 s (Cr. When the current is greater, the comparator 149 produces a single signal at the forward trigger output 150, and for currents smaller than Lj, its inverse output.

Одновибраторы 102 и 104 служат в ла. аетве линии задержки и вырабатыэ ют длительность импульсов, равную 2/1. периода частоты 6f. Выходные сигналы одновибраторов 102 и 104 приведены на фиг.Зи, к.Single-vibration 102 and 104 serve in la. It is delay lines and produces a pulse duration of 2/1. period of frequency 6f. The output signals of the one-shot 102 and 104 shown in Fig.Zi, k.

Вторые одновибраторы 103 и 105 вырабатывают длительность импульсов дл стробировани работы дешифраторов 107 и 108. Сигналы на выходе одновибраторов 103 и 105 приведены на фиг.Зл,м.The second single vibrators 103 and 105 produce a pulse duration for gating the operation of the decoders 107 and 108. The signals at the output of single vibrators 103 and 105 are shown in Fig. Zl, m.

Рассмотрим режимы работы системы управлени инверторами при выходных токах преобразовател , больших На пр мом выходе триггера 150 блока 106 контрол выходного тока присутст-- вует единичный сигнал, который в качестве разрешающего сиг-нала поступает на вторые входы 152 и 158 первых и 170 и 173 седьмых схем И. При этом выходные, сигналь первого и третьегоConsider the operating modes of the inverter control system with converter output currents large. The direct output of the trigger 150 of the output current control unit 106 has a single signal, which as a enable signal goes to the second inputs 152 and 158 of the first and 170 and 173 seventh schemes I. In this output, the signal of the first and third

ки осуществл етс с помощью датчика 40 96 тока. Сигнал с выхода датчика тока поступает пропорционально току нагрузки на первый вход системы управлени . Датчики 100 и 101 тройной частоты подключены к вспомогательным обмот- 45 одновибраторов 102 и 104 поступают кам 57 и 58 четвертых стержней транс- на входы третьих 154 и 160 и четверых форматоров 1 и 2. Напр жени вспомогательных обмоток 57 и 58 приведены на фиг. За,б. Компараторы 139 и 140The ki is accomplished with a current sensor 40 96. The signal from the current sensor output is proportional to the load current at the first input of the control system. Sensors 100 and 101 of triple frequency are connected to auxiliary windings; 45 single-oscillators 102 and 104 are fed to cameras 57 and 58; fourth rods are transferred to inputs of the third 154 and 160 and four formators 1 and 2. The voltages of auxiliary windings 57 and 58 are shown in FIG. For, b. Comparators 139 and 140

155 и 161 схем, на которые поступают также выходные сигналы триггеров 145 и 146. Соответственно на инверсных выпр жениа с реверсами с. одной пол рнос- ти на другую в моменты перехо- да напр жений на вспомогательных обмотках 57 и 58 через нуль. Формироформируют на выходах двухпол рное на- jg ходах вторых 164 и 166 и третьих 165155 and 161 circuits, to which the output signals of the triggers 145 and 146 are also received. Respectively on inverse rectifier with reversals c. one half to another at the moments of voltage transition on the auxiliary windings 57 and 58 through zero. Two-polar at the outputs are formed at the outputs of the second 164 and 166 and the third 165

и 167 схем ИЛИ формируютс сигналы (фиг. Зн,о,п,р). Сигналы на пр мых выходах триггеров 168 и 169 приведены на фиг. 3 с,т. Выходные сигналы тригвателй 141 и 142 переднего и формиро- 35 геР°в 168 и 169 через формирователиand 167 OR circuits, signals are generated (Fig. 3n, o, p, p). The signals on the direct outputs of the flip-flops 168 and 169 are shown in FIG. 3 s, t The output signals of the triggers are 141 and 142 front and form-35 geP ° in 168 and 169 through the formers

вателч 143 и 144 заднего фронтов,vatelch 143 and 144 rear fronts,

подключенные к выходам компараторовconnected to the outputs of the comparators

139 и 140, управл ют триггерами 145139 and 140, control trigger 145

и 14(, на пр мом и инверсном выходахand 14 (on the direct and inverse outputs

111 и 114 импульсов, выполн ющих роли усилительных, гальванически разв зывающих каскадов, поступают поочередно на входы полностью управл емых тирискоторых формируютс однопол рные пр моугольные импульсы, синхронизированные с напр жением тройной частоты вспомогательных обмоток 57 и 58. На выходах схем ИЛИ 147 и 148 формируютс последовательности импульсов с частотой 6f, где f - частота промышленной сети. Сигналы на выходах компараторов 139 ч 140, пр мых выходах триггеров 145 и 146 и схем ИЛИ 147 и 148 приведены соответственно на фиг.3в,г, д,е,ж,з.111 and 114 pulses, acting as amplifying, galvanically decoupling cascades, are fed alternately to the inputs of fully controlled thyres, which are unipolar rectangular pulses synchronized with the triple frequency voltage of the auxiliary windings 57 and 58. The outputs of the OR circuits 147 and 148 are generated pulse sequences with a frequency of 6f, where f is the frequency of the industrial network. The signals at the outputs of the comparators 139 h 140, the direct outputs of the flip-flops 145 and 146 and the circuits OR 147 and 148 are shown respectively in Fig. 3c, d, e, f, g, h.

одновибраторов 102 и 104 поступают на входы третьих 154 и 160 и четверых one-shot 102 and 104 are fed to the inputs of the third 154 and 160 and four

155 и 161 схем, на которые поступают также выходные сигналы триггеров 145 и 146. Соответственно на инверсных выгеР°в 168 и 169 через формирователи155 and 161 circuits, to which the output signals of the flip-flops 145 and 146 are also received. Accordingly, to inverse vents ° 168 and 169 through drivers

111 и 114 импульсов, выполн ющих роли усилительных, гальванически разв зывающих каскадов, поступают поочередно на входы полностью управл емых тиристоров 122,125 и 123,124,126,129 и 127 и 1285 наход щихс в противоположных плечах мостовых инверторов 62 и 63. Пр моугольные напр жени , формируемые полностью управл емыми тиристора- ми инверторов 62 и 63, с помощью элементов выходных фильтров преобразуютс в синусоидальные напр жени и поступают на выходные выводы 66,67 и 68 69 инверторов 62 и 63. Кривые выходны напр жений инверторов 62 и 63 (фиг.Зу ф) показывают, что выходные сигналы инверторов 62 и 63 сдвинуты относительно сигналов тройной частоты вспо- могательных обмоток 58 и 57 на длительность импульсов, формируемых одно вибраторами 102 и 104.111 and 114 pulses acting as amplifying, galvanically decoupling cascades are fed alternately to the inputs of fully controlled thyristors 122, 125 and 123, 124, 126, 129 and 127 and 1285 located in opposite arms of bridge inverters 62 and 63. Square voltages generated by fully controlled the thyristors of inverters 62 and 63, using the elements of the output filters, are converted into sinusoidal voltages and are fed to the output pins 66.67 and 68 69 of inverters 62 and 63. The output voltage curves of inverters 62 and 63 (FIG. F) show what do you the inverter signals 62 and 63 are shifted relative to the triple frequency signals of the auxiliary windings 58 and 57 by the duration of the pulses generated by one vibrators 102 and 104.

Отсекающий диод 60 исключает перекачку энергии между входным фильтром J30 инверторов 62 и 63 и нагрузкой преобразовател . В дальнейшем с вторичных обмоток 74-76 и 85-87 выходных трансформаторов 73 и 72 выходные напр жени инверторов 63 и 62 перерас- предел ютс между вспомогательными обмотками 48-50 и 54-56 преобразовательных трансформаторов 1 и 2 с помощью шести пар встречно-параллельно включенных двухоперационных тиристо- ров 77-82 и 88-93. Необходимый пор док следовани импульсов на двухопера ционные тиристоры 77-82 и 88-93 .вырабатываетс с помощью блоков 109 и 110 управлени тиристорами. В режиме то- ков преобразовател , больших IjKp, выходные сигналы схем И 152 и 158 (фиг.3и,к) после инвертировани логическими инверторами 178 и 179 и прохождени схем И 170 и 173 поступают на входы шестиразр дных регистров 176 и 177 сдвига. Сигналы с выходов первых-шестых чеек поступают на входы формирователей 112 и 115 импульсов, на выходах которых указаны пор док следовани импульсов на входы двухоперационных тиристоров 88-93 и 77-82The cut-off diode 60 eliminates the transfer of energy between the input filter J30 of inverters 62 and 63 and the load of the converter. Subsequently, from the secondary windings 74-76 and 85-87 of the output transformers 73 and 72, the output voltages of the inverters 63 and 62 are redistributed between the auxiliary windings 48-50 and 54-56 of the converter transformers 1 and 2 using six pairs of counter-parallel included two-stage thyristors 77-82 and 88-93. The required order of pulses on dual-operation thyristors 77-82 and 88-93. Is developed using the thyristor control units 109 and 110. In the converter current mode, large IjKp, the output signals of the AND 152 and 158 circuits (FIGS. 3i, k) after inversion by the logical inverters 178 and 179 and passing the circuits And 170 and 173 arrive at the inputs of the six-bit shift registers 176 and 177. The signals from the outputs of the first to sixth cells are fed to the inputs of the formers 112 and 115 pulses, the outputs of which indicate the order of the pulses to the inputs of dual-operation thyristors 88-93 and 77-82

При токах преобразовател , меньших I. , сигналом с пр мого выхода триггера 150 закрытых схемы И 152, 158 и 171 и 174. Управл ющие импульсы с входов двухоперационных тиристоров 77-82 и 88-93 снимаютс . При этом под воздействием компаратора 149 сигнал проходит через логический инвер- . тор 151 и формируетс на инверсном выходе триггера 150, который открывает схемы И 153,159,171 и 172,174 и 1751 Так как длительность импульсовAt converter currents smaller than I., the signal from the direct output of the trigger 150 of the closed circuit And 152, 158 and 171 and 174. The control pulses from the inputs of the two-stage thyristors 77-82 and 88-93 are removed. In this case, under the influence of the comparator 149, the signal passes through a logical inverter. the torus 151 is formed on the inverse output of the trigger 150, which opens the circuits AND 153,159,171 and 172,174 and 1751. Since the duration of the pulses

одновибратора ,103 и 105 незначительна то сигналы триггеров 168 и 169 практически совпадают по фазе с исходными напр жени ми тройной частоты (фиг.За, б). Напр жени с пр мого и инверсного выходов триггеров 168 и 169 через схемы И 171-172 и 174-175 поступают на формирователи 113 и 116 импульсов, а затем на входы симметричных тиристоров 84 и 95. В результате к вспомогательным обмоткам 45-47 и 51-53 основных стержней преобразовательных трансформаторов 1 и 2, соединенных в открытый треугольник, прикладываютс выходные напр жени вторичных обмоток 83 и 94 выходных трансформаторов 73 и 72 инверторов 63 и 62, которые сфазированы с напр жени ми тройной частоты на вспомогательных обмотках 57 и 58 четвертых стержней трансформаторов 1 и 2.one-shot, 103 and 105 is insignificant, then the signals of the trigger 168 and 169 almost coincide in phase with the initial voltage of the triple frequency (Figs. 3a). The voltages from the direct and inverse outputs of the trigger 168 and 169 through the circuits AND 171-172 and 174-175 arrive at the pulse shapers 113 and 116, and then to the inputs of the symmetric thyristors 84 and 95. As a result, the auxiliary windings 45-47 and 51 -53 main terminals of converter transformers 1 and 2, connected in an open triangle, apply the output voltages of the secondary windings 83 and 94 of the output transformers 73 and 72 of the inverters 63 and 62, which are phased with triple frequency voltages on the auxiliary windings 57 and 58 of the fourth rods transfo armature 1 and 2.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе применение двух четырех- стержневых трансформаторов с вспомогательными обмотками и маломощных инверторов с системой управлени , в отличие от известного преобразовател , позвол ет создавать опережающую коммутацию вентилей и тем самым улучшить энергетические показатели преобразовател без применени коммутирующих конденсаторов и трехфазного реактора, получить параллельную работу четырех трехфазных мостовых выпр мителей без применени уравнительных реакторов. Причем при параллельной работе двух шестифазных выпр мителей уравнительные токи между ними будут ограничены до допустимых пределов за счет включени сетевых обмоток преобразовательного трансформатора последовательно и в неравносторонние зигзаги, а также за счет действи вспомогательных обмоток основных стержней, на которые подаютс полусинусоиды тройной частоты со сдвигом 15 эл.град. относительно первой гармоники напр жений вспомогательных обмоток.Thus, in the proposed converter, the use of two four-core transformers with auxiliary windings and low-power inverters with a control system, in contrast to the known converter, allows you to create forward switching valves and thereby improve the energy performance of the converter without the use of switching capacitors and a three-phase reactor, parallel operation of four three-phase bridge rectifiers without the use of equalization reactors. Moreover, in case of parallel operation of two six-phase rectifiers, the equalizing currents between them will be limited to permissible limits due to the connection windings of the converter transformer sequentially and into non-equilateral zigzags, as well as due to the action of the auxiliary windings of the main rods, which are triple-sinusoidal with triple frequency shifted by 15 el. .hail. with respect to the first harmonic voltage of the auxiliary windings.

Claims

Invention Formula

AC-to-DC converter containing a three-phase four-rod converter transformer, the windings of which are located on the rods of the magnetic conductor, while on the main rods, in addition to the valve windings, which are connected between the AC inputs of two three-phase valve bridges, there are two auxiliary, windings, some auxiliary windings are connected in series in an open triangle, and other auxiliary windings are connected each through three pairs of counter parallel flax

included two-stage thyristors, respectively, to three secondary windings of the output transformer of a triple frequency inverter, a three-phase current sensor made on the basis of three single-phase current transformers, the secondary windings of which are connected in a star and are connected to a potentiometer via a three-phase diode bridge with a grounded cathode group;

WHICH IS THE OUTPUT OUTPUT

current sensor connected to the first .--- one output of the inverter control system, the second output connected to the auxiliary terminal rod, which is grounded, the inverter, made by a bridge circuit, is fully controlled. , dummy fans: a reverse current host and connected by direct current leads through the input filter and a separating diode to the output high and, alternating current leads to the output filter, and the control system is based on a triple frequency sensor, first and second single vibrators , the output control unit j .ro of the converter current, the decoder of the anti-parallel thyristor control unit and three pulse shapers, while the triple-frequency sensor contains the first comparator connected by an input to the second at the input terminal of the control system, front and rear edge drivers, connected by inputs to the first comparator output, trigger and first OR circuit, connected by inputs to the outputs of the front and rear edges, and output to the first and second single-vibration inputs, output control unit The current converter contains a second comparator connected by the output to the first output terminal of the control system, the second trigger, whose S input is not harmful, and the R input through the logic inverter is connected to the output of the second the first comparator, the decoder contains a pole two-input circuits And, the first input perJ

0

with

h Q, p 5; o g

And connected to the output of the first one-shot, and the first input of the second circuit And connected to the output of the second one-shot, the second inputs of the first and second circuits And connected respectively to the direct and inverse outputs of the second trigger, the first inputs of the third and fifth schemes And, as well as the fourth and sixth circuits And are connected respectively to the direct and inverse outputs of the first trigger, the second inputs of the third and fourth circuits And, as well as the fifth and sixth circuits And are connected respectively to the outputs of the first and second circuits And, the second and third circuits OR , the second is connected by inputs to the outputs of the third and fifth circuits AND, a third is connected by inputs to the outputs of the fourth and sixth circuits AND, a third trigger connected by inputs to the outputs of the second and third OR, respectively, and the outputs of the trigger are connected to the inputs first and third shapers. pulses, the outputs of the first pulse generator are connected to the inputs of fully controlled inverter gates, the anti-parallel thyristor control unit contains the seventh AND circuit, which is connected to the output of the first And circuit via the second logic inverter, the second input is connected to the forward output of the second trigger, a six-cell scaling circuit connected by the input to the output of the seventh circuit I, and six outputs of the counting circuit through the second pulse shaper are connected to the inputs of, respectively, three pairs of all trekno-parallelly connected two-operation thyristors, the eighth and ninth AND circuits, which are connected to the forward and inverse outputs of the third trigger, respectively, by the first inputs, are connected to the inverse output of the second trigger, and their outputs are connected to the inputs of the third pulse generator, differing the fact that, in order to improve the energy performance, increase reliability, the second four-core converter transformer, the third and fourth three-phase valve e bridges, the second triple frequency inverter, two symmetrical thyristors, the second triple frequency sensor, the third and fourth single vibrators, the second de-diprator, the second

a control unit for counter-parallel dual-operation thyristors and fourth, fifth and sixth pulse shapers, and the network windings of each of the converter transformers are connected to unequal right and left zigzags with an angle shift of 15 al-degrees. each is connected in series and form a common star, and the valve windings of the second converter transformer are connected to the input terminals of the third and fourth three-phase valve bridges, while the same-type direct current terminals of the four three-phase valve bridges are interconnected to form the first and SECOND output terminals of the converter, the second the inverter input pins under the keys in parallel to the first inverter, and the output pins to the input pins of the output transformer, to the three secondary windings The chambers of which are connected to the first auxiliary windings of the main rods of the second converter transformer through the fourth, fifth and sixth opposite-connected two-step thyristors, the second auxiliary windings of the main rods of the first and second converter transformers connected in an open triangle are connected through the first and second symmetrical thyristors to the fourth secondary windings of the output transformer of the first and second inverters, the primary windings of three single-phase Current transducers of the current sensor are busses of series-connected network Sb-coil of the first and second converter transformers, the input of the second triple frequency sensor is connected to the auxiliary winding of the fourth rod of the second conversion transformer, the second triple frequency sensor contains a third comparator connected by the input to the third input the output of the control system, the formers of the leading and trailing edges, connected by inputs to the output of the third comparator, the fourth trigger and the fourth The OR circuit is connected to the outputs of the front and rear edges, and the outputs to the inputs of the third and fourth single-vibrators, the outputs of which are connected to the first inputs of the first and second circuits II of the second decoder, respectively, the second inputs of the first and second circuits of the second decoder are connected respectively to the direct and inverse outputs of the second trigger of the control unit of the output current of the converter, the outputs of the fifth trigger of the second decoder are connected via the fourth pulse shaper to the inputs of the field The first controlled input of the second inverter, the seventh circuit And the second control unit of the thyristors connected in parallel by the first input is connected via a third logic inverter to the output of the first And the second decoder circuit, the second input is connected to the forward output of the second trigger of the output current control unit, and the output one A pin is connected to a six cell scaling circuit, six outputs of which are connected via the fifth pulse shaper to the ca inputs, respectively. the fourth, fifth, and sixth pairs of parallel-connected two-stage thyristors, eighth and ninth circuits AND of the second control unit with the first inputs are connected respectively to the direct and inverse outputs of the fifth trigger of the second decoder, the second inputs are connected to the inverse output of the second trigger of the block controlling the output current of the converter, and their outputs through the sixth pulse shaper are connected to the input of the second symmetric thyristor, and the output of the third is connected to the input of the first symmetric thyristor ormirovatel first pulse control unit

77

4L

SL

9L

Ј8

Ljijtjs7

ЈL

.

S6 r iipfl

Black

05

68:

suTIT

591

21

69

oeoiisi

-.-. XV XV XV X. j / V / V UCH

/ s X

L- ./V XV WU XV XV XV XV /

S7 7 7 S s s v s

rnJlJ dqJbnd1

P p p p p p p p p

rn rn m n n

П П П П П fi. П П П П П. П. a.JLJi. P I 1 P P B-ILJL

OJDi: nnoL; rinaoЈiiiLo "z,

JT .t-r: i i i G; P g. n n n p p p n g ppppppppppppppp

.PPPPZ. Pppppl

p p p p p p p p

by p p p p p p

p p p p p p p p

.pppppppp

Ch. P gp gp m rn rn

gp hl hl n m m

/ X ° / CL / /

SJT Xx 7 hT% 7 7 V / -

h at / X / / at z / / s jr

Fig.Z