SU748735A1 - Преобразователь переменного напр жени в посто нное - Google Patents

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относитс  к электротехнике, в Частности к устройствам электропитани  мощных низко- и инфранизкочастотных импульсных устройств в электроустановок с технологически - и эксплуатационно-неизбежными токовыми перегрузками (зар дных, галь ванических, электрохимических, электротермических и т.д.). Известны выпр мительные устройства, управл емые дроссел ми насыщени , включенными последовательно с первичными или вторичными обмотками силового трансформатора и последовательно с вентил ми выпр мительного моста (1. Из выпр мительных устройств этого типа лучщими технико-экономическими показател м обладают устройства, регулируемые дроссел ми насыщени  с совмещенными обмотками (ДНС Одними из основных недостатков устройств на базе ДНС  вл ютс  низкий КПД (не более 15-30%) и относительно большие мощность , габариты и масса регулируемого в широких пределах источника подмагничивани  дросселей, поскольку ток подмагничивани  приблизительно равен выпр мленному току нагрузки и в мощцых устройствах достигает нескольких сотен, ть1с ч ампер, а напр жение источника в силу малого сопротивлени  обмоток дросселей не превышает долей, единиц вольт. Известны также Выпр мительные устройства, у которых дроссели насыщени  с совмещенными обмотками управл ютс  пофазНо импульсным способом 2 и 3. В выпр мительных устройствах, работающих в режиме частых технологических перегрузо|с (вплоть до коротких замыканий в нагрузке), защита от статических токов перегрузки и короткого замыкани  в нагрузке осуществл етс  дроссел ми насыщени , которые при неизменном токе управлени  обеспечивают выпр мительному устройству свойства источника тока. Ограничение динамических бросков тока через силовые элементы схемы осуществл етс  линейными дроссел ми, включенными последовательно с блокирующими вентил ми источников подмагничивани . Сглаживание пульсаций выпр мленного напр жени  производитс  линейным дросселем, включенным в цепь нагрузки.

Ток короткого замыкани  выпр мительного устройства может в дес тки раз превышать номинальный рабочий ток, и дл  его ограничени  требуетс  увеличение габаритной мощности дне, что, естественно, св зано с увеличением их массы и габаритов. Это  вление объ сн етс  тем, что при сопротивлении нагрузки близком к нулю двух-трехвентильный режим работы выпр мительного устройства переходит в режим поочередного двух-трехфазного короткого замыкани , поскольку ненасыщенные дне фаз в контуре коммутации оказываютс  зашунтированнымй насыщенными дне через цепь управлени . Ток нагрузки при этом увеличиваетс , несмотр  на то, что ток управлени  остаетс  неизменным. Далее при сопротивлении нагрузки равном нулю наступает режим трехфазного короткого замыкани , ток которого ограничиваетс  только .активными и реактивными сопротивлени ми обмоток дне и трансформатора.

Наличие трех линейных дросселей в цеп х управлени  ДНе и линейного дроссел  в цепи нагрузки также значительно увеличивают массу и габариты выпр мительного устройства. При этом габаритна  мощность линейного flpoccv w в цепи нагрузки и технологичность его изготовлени  в с4-1льной мере завис т от мощности выпр мител , величины выпр мленного напр жени  и тока нагрузки. В высоковольтном выпр мительном устройстве (в несколько единггц, дес тков кВ) габаритна  мощность дроссел  фильтра по сравнению, с низковольтным выпр мителем увеличиваетс  на 20-40% из-за увеличени  межслоёвой изол ции oб ютки и, изол ционных промежутков ее от магнитопровода . В выпр мител х на большие токи (в несколько дес тков, сотен ампер) габариты дроссел  фильтра также увелиШваютс  на 15-30% за счет худшей укладки провода больщого сечени  в окне машитопровода. Наиболее близким техническим решением из известных,  вл етс  преобразбватгёйь переменного напр жени  в посто нное, содержащи трехфазный трансформатор, линейный дроссель , выпр мительный мост, подключенный к фехфазной вторичной обмотке трансформатор в каждой фазе которой в разрыв нейтрали звезды включены два импульсно-управл емых дроссел  насьвдени  с совмещенными обмотками , выполненными в виде двух равных по числу витков секций, соединенных в каждой паре дросселей в параллельную цепь из двух ветвей, образованных перекрестным согласно-последовательным соединением двух секций, принадлежащих разным дроссел м этой пары, причем, к точкам перекрестного

i efeSjte.:i5-iX...

соединени  секций обмоток дросселей насыщени  каждой фазы подключены импульсный источник управл ющего сигнала 3.

Однако, такое устройство имеет значительные

динамические броски тока через силовые элементы схемы устройства и низкие масса-габаритные показатели.

Цель изобретени  - демпфирование тока нагрузки и токов управлени  дросселей насыщени  при импульсном изменении параметров нагрузки и улучшени  масс-габаритных показателей .

Указанна  цель достигаетс  тем, что секции обмоток дросселей насыщени  четных по очередности работы за период питающего рапр жени  соединены в одну нулевую точку, а секции нечетных дросселей - в другую нуле ..вую точку и между этими включен линейный дроссель.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема предложенного выпр мительного устройства; на фиг. 2 - внешн   характеристика преобразовател  Ud ( сЛ Выпр мительное устройство состоит из импульсно-управл емых дросселей 1-6 насыщени  с совмещенными обмотками, образующими две трехлучевые звезды, между нулевыми точками которых включен линейный дроссель 7, трехфазного трансформатора 8, выпр мительного моста 9, нагрузки 10, блокирующих вентилей 11-13, и импульсных источников 14-16 подмагничивани .

Дроссели 1-6 насыщени  могут быть также включены В разрыв нейтрали первичных об- .

МОТОК трансформатора 8.

Характеристика по фиг. 2 соответствует режиму вынужденному намагничиванию ДНе. На фиг. 2 обозначены:ис{д-и д-вьтр мленное напр жение в режиме холостого хода и под

нагрузкой; Т) 1 - ток нагрузки и ток короткого замь1кани -

Преобразователь переменного напр жени  в посто нное работает следующим образом. При включении напр жени  сети и подаче

управл ющих импульсов напр жени  с источников подмагничивани  14-16 в обмотках ДНе 1-6 устанавливаетс  среднее значение тока подмагничивани , равное одной третьей суммарного тока управлени  . (фиг. 1), протекающего в цепи линейного дроссел  7. При токе нагрузки Id меньшем тока цепи управлени  I , дне регулирующего действи  не оказьгвают. Этому режиму работы выпр мительного устройства соответствует участок внешней характеристики, обозначенный на фиг. 2 точками а-б. При токе нагрузки l, приблизительно равном току цепи управлени  Ту начинаетс  процесс регулировани  напр жени , что сопровождаетс  резким изменением градиента

внешней характеристики в точке б по фиг. 2. При дальнейшем уменьшении сопротивлени  нагрузки вплоть до режима короткого замыкани  ток нагрузки остаетс  неизменным и равным приблизительно току цепи управлени  1у . При этом, градиент крутопадающего участка внешней характеристики б-к по фиг. 2 тем выше, чем выше градиент вольамперной характеристики ДНС в ненасышенной области. В данном преобразователе увеличение тока нагрузки при коротком замыкании не происходит, так как он ограничиваетс  линейным дросселем 7 в цепи управлени , посто нна  времени которого т где L f, - индуктивность и сопротивление дроссел  7, Т - период питаюшего напр жени , гп - число фаз выпр млени .

Аналогично протекают процессы и в схеме выпр мительного устройства, в котором ДНС 1-d включены в разрыв нейтрали первичных обмоток трансформатора 8. Однако здесь измен етс  количественное соотношение между током нагрузки I Q и током цепи управлени  I у . Процесс регулировани  напр жени  происходит при Id у ° зффнциент трансформации, W;( и NV. числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора 8, - т.е. ток цепи управлени  меньше тока нагрузки в число раз, равное приблизительно коэффициенту трансформации.

Очередность работы ДНС 1-6 за период . напр жени  первичного источника электроэнергии в управл емом режиме соответствует очередности работы вентилей вьшр мительного моста 9. При этом форма кривой тока цепи управлени  1 у и форма кривой тока нагрузки 1 о( всегда идентичны и определ ютс  величиной индуктивности линейного дроссел  7. При достато.чно большой индуктивности этого дроссел  создаетс  режим вьшужденного намагничивани  ДНС 1-6 и шеста  гармоника отсутствует как в токе нагрузки, так ив токе управлени , т.е. осуществл етс  фильтраци  высших гармонических этих токов. Кроме того, включение линейного дроссел  7 в общую цепь управлени  ДНС 1-6  вл етс  наиболее эффективным средством демпфировани  тока нагрузки в переходных режимах.

вызванных скачкообразным изменением параметров нагрузки. Это объ сн етс  тем, что напр жение, выдел емое на этом дросселе прикладываетс  к последовательно соединенным J ДНС фазы, принимающей нагрузку, и ускор ет процесс перемагничивани  дроссел , вступающего в работу.

Claims (3)

1. Толстов Ю. Г. и др. Силовые полупроводниковые выпр мители, управл емые Дроссел ми насыщени . Наука, 1968, с. 138-144.

2. Авторское свидетельство СССР № 245842, кл. Н 03 F 9/00, 1969.

3. Обрусник В. П. и др. Статический преобразователь напр жени  мощностью 150 кВт. Информационный листок № 30-72, Томс1 ий ЦНТИ, 1972.