SU930537A1 - Двенадцатифазный преобразователь переменного напр жени в посто нное - Google Patents

Description

(54) ДВЕНАДЦАТЖАЗНЬШ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В- ПОСТОЯННОЕ

I

Изобретение относитс  к электро- .технике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано дл  питани  контактной сети посто нного тока электрофицированного жейез-нодоролсного транспорта, в тиристорном электроприводе.

Известен двенадцатифазный преобразователь переменного напр жени  в посто нное с параллельным соединением двух трехфазных вентильных мостов через уравнительный реактор. Вентильные мосты подсоединены к вентильным обмоткам трансформа:тора, одна из которых соединена в звезду, а друга  в треугольник ГЦ

Однако в силу некоторого различи  индуктивных сопротивлений коммутации, амплитуд ЭДС вентильных обмоток, наличи  высших гармоник шестифазного режима в напр жении питающей сети, средние выпр мленные токи мостов могут существенно отличатьс  мехсду собой . Уравнительный реактор не выравнивает средние значени  выпр мленных токов мостов. Поэтому дл  обеспечени  заданного тока нагрузки требуетс  повьщенный расход активных материалов из-за разбаланса выпр мленных токов мостов.

1

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  двенадцатифазньй преобразователь переменного напр жеги  в посто нное , содержащий преобразовательto ный трансформатор с двум  вентильными обмотками, одна из которых соединена в звезду и через первичную обмотку токовырав1швающего компенсатора подсоединена к первому трехфазно15 му вентильному мосту, а друга  соединена треугольником и через вторичную обмотку токовыравнивающего компенсатора , соединенную зигзагом, подключена к второму трехфазному вентиль20 ному мосту.

Наличие в рассматриваемом двенадцатифазном преобразователе токовыравниваюцего компенсатора приводит к

39305374

выравниванию средних значений выпр - Вентильна  обмотка 12 соединена мленных токов вентильных мостов 12, в звезду и включена последовательно Однако недостатком известного пре- с первичной обмоткой токовьфавниваобразовател   вл етс  повьшенный рас- ющего компенсатора, состо щей из ход активнЬ1х материалов и потерь элек-5 двух обмоток 54 и 15 i каждой фазе. троэнергии из-за соединени  вторичной обмотки токовырав шваюцего компенсатора зигзагом и выполнени  его на отдельно от преобразовательного трансформатора магнитопроводе. Цель изобретени  - уменьшение мас согабаритных показателей и повьшение коэффициента полезного действи . Цель достигаетс  тем, что в двенадцатифазном преобразователе переменного напр жени  в посто нное, содержащем два трехфазных вентильных моста и трехфазный маглитопровод с шестью б.оковыми стержн ми и трем  средними стержнйми, на которых размещены сетева  и две вентильные обмо ки, одна из которых соединена-в звез ду и включена последовательно с первичной обмоткой токовыравнивающего компенсатора, вторична  обмотка кото рого состоит из двух последовательно соединенных обмоток, а выводы пер вичной обмотки токовыравнивающего ко пенсатора соединены с входом перемен ного тока первого трехфазного вентил ного моста, обмотки токовыравнивающего компенсатора расположены на боковых стержн х по обе стороны от соо ветствукицего среднего стержн  магнитопровода , причем кажда  фаза второй вентильной обмотки соединена последовательно с соответствующей фазой вторичной обмотки токовыравнивакицего компенсатора , образу  цепочку, котора  совместно с аналогичными цепочками других фаз соединена по схеме треугольника, выводы которого подклю чены к входу переменного тока второго трехфазного.вентильного моста. а кажда  фаза первичной обмотки токовыравнивающего компенсатора выполнена из двух последовательно соединенных обмоток, расположенных на тех же боковых стержн х, что и вторичные обмотки токовь1равнивакщего компенсатора . На чертеже представлена принципиальна  схема преобразовател . Преобразователь содержит магнитопровод 1:с шестью боковыми стержн ми 2-7 и трем  средними стержн ми 8-10, на которых расположены сетрва  11 и две вентильные обмотки I2 и 13. Выводы 16-18 первичной обмотки компенсатора соединены с вио/аон переменного тока первого вентильного моста 19. Кажда  фаза вентильной обмотки 13 соединена последовательно с соответству1мцей фазой вторичной обмотки токовыравнивающего компенсатора, состо щей из двух обмоток 20 и 21 в каждой фазе, так что указанное последовательное соединение фаз образует соединение треугольником, выводы 22 24 которого соединены с входом переменного тока второго вентильного моста 25. Рассмотрим вывод соотношени , которое должно соблюдатьс  между числом витков вторичной обмотки токовыравнивакидего компенсатора и числом витков первичной обмотки. LA- индуктивность первичной обмотки токовыравнивающего компенсатора (состоит из обмоток 14 и 15) . ид - индуктивность вторичной обмотки токовыравнивакщего компенсатора (состоит из обмоток 20 и 2l). взаимна  индуктивность между указанными обмотками квмпенсатора. Комплекс напр жени  соответственно на первичной и вторичной обмотках компенсатора 1 V Vfi-J «4fl A I , IА комплексы основных гармоник тока в вентильных обмотках 12 и 13, из которых перва  соединена :в звезду, а втора  13, совместно с вторичной обмоткой компенсатора, образуе т соединение треуполышком. Основные гармоники тока 12-фазно1| , IА совпадаго преобразовател  ют по фазе, т.е. л, Если соблвдаетс  равенство (З), напр жение на обмотках компенсатора должно- быть равно нулю. Следовательно , из (1 ) и ( 2 }и))дЧи).и)1,Д(4) Так как обмотки, образующие перви ную и вторичную обмотки компенсатора , сцеплены с одним общим магнитным потоком, то условие ( 5) выполн етс  при , число витков первичной обмотки токовыравнивающего компенсатора , число витков вторичной обмотки токош равнива1ощего компенсатора. Индуктивности и взаимна  индуктивность упом нутых обмоток КХ/ Чд v. ЛА . . 7) Чй- ЧГ R где R/ii магнитное сопротивление. Равенство 6 может быть выполнено только практически, так как W| - целые числа. Таким образом, при равенстве выпр мленных токов мостов и, соответственно 31 уъ:5 напр жени  основных гармоник на обмотках компенсатора равно нулю, т.е. отношение чисел витков вторичной обмотки токовыравнивающего компенсатора к его первичной обмотке должно быть примерно равно ТЗ. Устройство работает следующим образом . . В режиме холостого хода магнитный поток, сцепленный с сетевой II и вен тильными обмотками 12 и 13, наводит ЭДС в обмотках 14 и 15 каждой фазы первичной обмотки токовыравнивающего компенсатора. ЭДС в обмотках 14 и 15 направлены встречно и поэтому напр жение на первичной обмотке компенса-г тора равно нулю. По указанной причине напр жение и на вторичной обмотке компенсатора равно нулю. При работе двенадцатифазного преобразовател  под нагрузкой токи в первичной и вторичной обмотках компенсатора вызывают сцепленные.с ними магнитные потоки. При прин той схеме соединени  первичной и вторичной обмоток компенсатора магнитшлй по76 ток основных гармоник, обусловленный током, протекак дим по указанным обмоткам, отсутствует, так как основные гармоники намагничивающих сил обмоток 14 и 20 и, соответственно, обмоток 15 и 21 направлены встречно. Аналогично намапшчиваннцие силы от высших гармоник тока с пор дком 12K+I, где ,2,3 также имеют встречное направление в обмотках 14 и 20 и, соответственно, 15 и 21 каждой фазы. Наоборот, намагничивающие силы от гармоник тока в первичной и вторичной обмотках компенсатора пор дка 6К±1, где К - нечетное число, складываютс  и обуславливают магнитные потоки соответствующей частоты в боковых стержн х 2-7 магнитопровода. Указанные магнитные потоки не проникшэт в средние стержни 8, 9 и 10 и индуктируют ЭДС в обмотках 14 и 15 первичной и 20 и 21 вторичной обмоток компенсатора. Указанные ЭДС в обмотках 14 и 15 и, соответственно, 20 и 21 каждой фазы имеют согласное направление , что приводит, к существенному подавлению гармоник тока пор дка 6К+1 ,где К - нечетное число. В результате вентильные обмотки 12 и 13 можно практически рассчитывать на ток 12-фазного режима работы, что имеет преимущество в отношении потерь и нагрева по сравнению с аналогом fl. Принцип выравнивани  тока состоит в следующем. Допустим, что по каким-либо причинам Л . В этом случае, как следует из (1 ) и (2), напр жение .Так как напр жение на входе вентильного моста равно разности ме)еду напр жением вентильной обмотки и напр жением на обмотке токовыравнивающего компенсатора, то напр жение на входе первого моста 19 уменьшаетс , а напр же1ше на входе втоjporo моста 25 увеличиваетс . Отсюда следует, что, благодар  действию токовыравнивающего компенсатора, ток первого моста 19 должен стремитьс  к уменьшению, а ток второго моста 25 - к увеличению. Другим положительным свойством токовыравнивающего компенсатора  вл етс  то, что он выполн ет в схеме функцию фильтра гармоник тока 6К±1, где К - нечетные числа, т.е. гармоник с пор дковыми номерами 6, 7, 17, 19 и т.д. Это объ сн етс  тем,

что намагничивающие силы от указанных гармоник тока в обмотках токовыравнивающего компенсатора имеют согласное направление и поэтому индуктивное сопротивление дл  этих гармоник очень велико. Наоборот, дл  основной гармоники тока и гармоник 12К+1, где ,1,2 индуктивное сопротивление равно нулю, так как намагничива,ющие сил обмоток токовыравнивающего компенсатора имеют встречное направление.

Выигрьш в активных материалах и потер х электроэнергии достигаетс  за;счет объединени  магнитопроводов преобразовательного трансформатора и токовыразнивающего компенсатора , а также за счет исключени  схемы соединени  вторичной обмотки компенсатора в зигзаг. Только за счет исключени  схемы соединени  в зигзаг,по вторичной обмотке токовыравнивающего компенсатора достигаетс  сокращение расхода меди и умен шение потерь электроэнергии на 14%.

Двенадцатифазный преобразователь с токовыравнивающим компенсатором может быть использован как при параллельном так и последовательном соединении вентильных мостов, так как позвол ет повысить жесткость внешней характеристики, улучшить коэффициент мощности и снизить нагрев вентилей.

Claims (1)

1. Формула изобретени  .

   Двенадцатифазный преобразователь переменного напр жени  в посто нное, содержащий два трехфазных вентильных моста и трехфазный магнитопроврд с шестью боковыми стержн ми и трем  средними сте зжн ми, на кото305378

   рых размещены сетева  и две вентиль-, ные обмотки, одна из которых соединена в звезду и включена последовательно с первичной обмоткой токо5 выравнивающего; компенсатора, вторична  обмйтка которого.состоит из двух последовательно соединенных обмоток, а выводы первичной обмотки токовыравнивающего компенсатора соединены

   10 с входом переменного тока первого трехфазного вентильного моста, о тличающийс  тем, что, с целью уменьшени  массогабаритных показателей и повьшени  коэффициента

   15 полезного действи , обмотки токовыравнивающего компенсатора расположены на боковых.стержн х по обе стороны от соответствующего среднего стержн  магнитопровода, причем кажда  фаза

   2Q второй вентильной обмотки соединена последовательно с соответствующей фазой вторичной обмотки токовыравнивающего компенсатора, образу  цепочку, котора  совместно с аналогичными це25 Почками других фаз соединена по схеме треугольника, выводы которого подключены к входу переменного тока второго трехфазного вентильного моста, а кажда  фаза первичной обмотки токовыравнивакщего компенсатора выполнена из двух последовательно соединенных обмоток, расположенных на тех же боковых стержн х, что и вторичные обмотки токовыравнивакнцего компенсатора .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Полупроводниковые выпр мители. Под ред. Ф.Ковалева. М., Энерги ,

   1978,с. 100.

   . F.T.Bennell, Rectifiers for

   raiIwaytraction substations. - tlectric Power Applications, February

   1979,vol 2, N01, p. 23, fig. 2.