SU754612A1 - Реверсивный преобразовательный агрегат 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области силовой преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания как стационарным 5 выпрямленным током любого направления, так и нестационарными импульсным и импульсно-реверсивным токами при электролизе, в электроприводе и в других областях техники. 10

Известны некомпенсированные реверсивные преобразователи, используемые для электропривода £1].

Указанные преобразователи имеют относительно небольшую мощность и низкий коэффициент мощности.

Обладая низким коэффициентом мощности эти преобразователи сильно загружают свой преобразовательный трансформатор реактивной мощностью. 20 Поэтому в таких преобразователях не удается довести активную мощность, передаваемую в ванны электролиза, до полной мощности преобразовательного трансформатора. 25

Известен компенсированный мостовой нереверсивный преобразователь на 25 кА и 450 В, используемый для. питания ванн электролиза в химической промышленности . £2].

2

Этот преобразователь содержит силовой трансформатор со схемой соединения обмоток А(д) /ΑΎ д ν пятиобмоточный трансформатор, имеющий одну первичную обмотку, соединенную либо в звезду, либо в треугольник и четыре вторичных, две из которых соединены в прямую и обратную звезды, а другие две - в прямой и обратный треугольники, две пары соединенных пофазно параллельно выпрямительных мостов, выполненных на неуправляемых вентилях и проводящих ток в одном (прямом) направлении, одна из которых подключена к двум вторичным обмоткам трансформатора, соединенным в прямую и обратную звезды, а другая к двум обмоткам, соединенным в прямой и обратный треугольники, и четыре компенсирующих устройства, подключенных по одному с той и другой стороны каждой пары выпрямительных мостов к пофазным объединениям вентилей. Каждое компенсирующее устройство представляет собой трехфазный реактор, зашунтированный трехфазной конденсаторной батареей. Нулевые точки реакторов подключены к

шинам выпрямленного тока.

3

754612

4

Указанный компенсированный преобразователь имеет высокий коэффициент мощности '(может работать с опережающим коэффициентом мощности), однако он питает, например, ванны электролиза только стационарным выпрямленным током одного направления и не обеспечивает питания ванн нестационарным импульсным и импульсно-реверсивным токами. Осуществление же электролиза с использованием нестационарных режимов существенно увеличивает производительность ванн, улучшает качество металла и сокращает удельный расход электроэнергии на электролиз.

Известен также нереверсивный полукомпенсированный мостовой преобразователь [4^ . Этот преобразователь содержит силовой трансформатор со схемой соединения обмоток λ(ώ)/ΑΎδδ (пятиобмоточный трансформатор, имеющий одну первичную обмотку, соединенную либо в звезду, либо в треугольник, и четыре вторичных обмотки, две из которых соединены в прямую и обратную звезды, а другие две в прямой и обратный треугольники), две пары соединенных параллельно выпрямительных мостов, выполненных на неуправляемых вентилях и проводящих ток в одном (прямом) направлении, одна из которых подключена к двум .'вторичным обмоткам трансформатора, соединенным

в прямую и обратную звезды, а другаяк двум обмоткам,соединенным в прямой и обратный треугольники, два компенсирующих устройства, подключенных к пофазным объединениям вентилей катодных групп каждой пары выпрямительных мостов и два двухфазных уравнительных реактора, подключенных к полюсам выпрямленного тока анодных групп вентилей каждой пары моста. Каждое компенсирующее устройство пред-Ί ставляет собой трехфазный реактор, зашунтированный трехфазной конденсаторной батареей. Кулевые точки трехфазных и двухфазных реакторов подключены к нагрузке.

Известный полукомпенсированный преобразователь имеет высокий коэффициент мощности. Причем за счет одностроннего включения компенсирующих устройств он может работать в номинальном режиме с углом сдвига фаз, близким к нулю, что обеспечивает практически полную разгрузку трансформатора по реактивной мощности.

При этом одновременно частично разгружаются все обмотки трансформатора по току. Все это позволяет .довести мощность, передаваемую преобразовавателем в ванны электролиза в номинальном режиме, до полной мощности трансформатора. Кроме того, по той же причине это устройство имеет весьма хороший гармонический состав ·

сетевого тока и выпрямленного напряжения, отвечающий режиму, близкому

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

к двадцатичетырехфазному, несмотря на то, что сам преобразователь

двенадцатифазный.· Однако это устройство способно питать ванны электролиза только стационарным выпрямленным током одного направления и не может питать ванны нестационарными импульсным и импульсно-реверсивным токами.

Прототипом устройства является реверсивный преобразовательный агрегат, содержащий трансформатор с одной первичной и четырьмя вторичными трехфазными обмотками и два блока, каждый из которых состоит из двух управляемых выпрямительных мостов, прямого и двух аналогичных мостов обратного направления токов, причем с обеих сторон каждого из блоков включено компенсирующее устройство, объединяющее по выходу соответствующим образом входящие в данный блок выпрямительные мосты [з]. Однако, это устройство достаточно сложно.

Целью изобретения является упрощение устройства и расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в описанном выше реверсивном преобразовательном агрегате одна пара управляемых мостов прямого и обратного направления тока первого блока подключена к первой вторичной обмотке трансформатора, соединенной по схеме прямая звезда, вторая пара управляемых мостов прямого и обратного направления тока этого же блока подключена к другой вторичной обмотке, соединенной по схеме обратная звезда, одна пара управляемых мостов прямого и обратного направления тока второго блока подключена к третьей вторичной обмотке трансформатора, соединенной по схеме прямой треугольник, а другая аналогичная пара этого же блока подключена к четвертой обмотке, соединенной по схе ме обратный треугольник.

На фиг. 1 дана принципиальная , схема компенсированного реверсивного преобразовательного агрегата; на фиг. 2 - принципиальная схема полукомпенсированного реверсивного преобразовательного агрегата.

Реверсивный преобразовательный агрегат (фиг.1) содержит трансформатор 1, блоки 2-3, каждый из которых состоит из двух мостов прямого направления тока и двух мостов обратного направления тока, и компенсирующие устройства 4-5.

Устройство работает следующим образом.

В интервале времени, когда преобразователь питает ванны электролиза

прямым током, работают только пары

выпрямительных мостов прямого направления тока 2. Компенсирующие ·

65

5

754612

6

устройства 4 осуществляют искусственную коммутацию вентилей этих пар мостов, что обеспечивает высокий коэффициент мощности преобразователя. Конденсаторы компенсирующих устройств перезаряжаются с частотой, в два раза 5 превышающей частоту напряжения питающей сети переменного тока. Поэтому конденсаторы имеют высокую эффективность использования. Постоянные составляющие выпрямленного тока , θ проводятся реакторами компенсирующих устройств. Так осуществляется питание ванн электролиза стационарным выпрямленным током прямого направления. Для осуществления питания ванн стационарным выпрямленным током обратного направления снимаются импульсы управления с вентилей пар мостов 2 и подаются импульсы на вентили пар мостов обратного направления тока 3. Теперь уже работают только эти пары 20 мостов. Искусственная,коммутация вентилей этих пар осуществляется теми же компенсирующими устройствами 5.

И в этом случае преобразователь работает с высоким коэффициентом мощ- 25 ности, а конденсаторы имеют высокую эффективность использования. Постоянные составляющие тока проводятся теми же реакторами компенсирующих устройств . Импульсный режим работы пре- 30 образователя обеспечивается следующим образом. Импульсы управления.подаются на вентили пар мостов одного направления тока (либо на пары мостов 2, либо на пары мостов 3 в зави- 35 симости от необходимой полярности импульсов тока). За счет фазового управления вентилями работающей пары мостов выпрямленный ток снижается до нуля. Затем после необходимой паузы дд ток вновь увеличивается до номинальной величины. Необходимое время преобразователь работает с номинальным выпрямленным током. Затем аналогично осуществляется новая пауза в протекании тока и т.д. Импульсно-реверсивный режим осуществляется подобным же образом, только при этом попеременно работают пары мостов 2 и 3, а компенсирующие устройства используются . __ одни и те же, т.е. с высокой эффективностью.

Работа устройства (фиг. 2) аналогична. Отличие состоит лишь в компенсирующих устройствах, которые в данном случае неодинаковы: в анодных 55 группах указанных пар мостов нор- <· мальная естественная коммутация обеспечивается двухфазными уравнительными реакторами 5. В результате осуществления искусственной, коммутации 60 вентилей с одной стороны мостов и естественной с другой, во-первых, повышается коэффициент сдвига преобразователя и при определенной емкости конденсаторов он. может быть доведен, 65

в номинальном режиме до единицы. При этом трансформатор полностью разгружается от реактивной мощности. Одновременно имеет место .разгрузка как первичных, так и вторичных обмоток трансформатора по току. В связи с этим через трансформаторы в ванны электролиза может быть передана активная мощность, равная полной мощности трансформатора. Кроме того, за счет разной по характеру коммутации вентилей с разных сторон мостов гармонический состав сетевого тока и выпрямленного напряжения двенадцатифазного преобразователя почти такой же как у двадцатичетырехфазного преобразователя, т.е. существенно улучшается. Конденсаторы компенсирующих устройств перезаряжаются с частотой, превышающей в 2 раза частоту напряжения питающей сети, а поэтому имеют высокую эффективность использования. Постоянные составляющие выпрямленного тока проводятся трехфазными реакторами компенсирующих устройств 4 и двухфаз- . ными уравнительными реакторами 5. Так осуществляется питание ванн электролиза стационарным выпрямленным током

прямого направления. Для осуществления питания ванн электролиза стационарным выпрямленным током обратного направления снимаются импульсы управления с вентилей пар мостов 2 и подаются импульсы на вентили пар мостов обратного направления тока 3. Теперь уже работают только эти пары мостов. Искусственная коммутация вентилей анодных групп этих пар мостов осуществляется теми же компенсирующими устройствами 4, а нормальная естественная коммутация вентилей катодных групп - теми же двухфазными уравнительными реакторами 5. И в этом случае обеспечиваются описанные выше высокие энергетические и технические характеристики преобразователя.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   ' Реверсивный преобразовательный агрегат, содержащий трансформатор с одной первичной и четырьмя вторичными трехфазными обмотками и два блока, каждый иэ которых состоит иэ двух управляемых выпрямительных г мостов прямого и двух аналогичных мостов обратного направления токов, причем с обеих сторон каждого из блоков включено компенсирующее устройство, объединяющее по выходу соответствующим образом входящие в данный блок выпрямительные мосты, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей, одна пара управляемых мостов прямого и обратного направΊ

   754612

   8

   ления тока первого блока подключена к первой вторичной обмотке трансформатора, соединенной по схеме прямая . звезда, вторая пара управляемых мостов прямого и обратного направления тока этого же блока подключена к другой вторичной обмотке, соединенной по схеме обратная звезда, одна пара управляемых мостов прямого и обратного направления тока второго блока подключена к третьей вторичной обмотке трансформатора, соединенной по схеме прямой треугольник, а другая аналогичная пара этого же блока подключена к четвертой обмотке, соединенной по схеме обратный треугольник.