Преобразовательное устройство

Преобразовательное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 532lbl

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13,12.74 (21) 2084228,07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.76. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 02.12.76 (51) М. К,ч.- Н 02М 7 00

Н 02J 1/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.315.052.5 (088.8) ао делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Л. И. Забашта, А. В. Поссе и В. П. Тетерин

Научно-исследовательский институт постоянного тока (71) Заявитель (54) ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УСТРО

Изобретение относится к области преобразовательной техники, к устройствам демпфирования собственных колебаний напряжения, связанных с перезарядами емкостей оборудования при коммутациях вентилей. Устройство может быть использовано в различных выпрямительных и инверторных установках, в частности при проектировании и эксплуатации преобразовательных подстанций электропередач постоянного тока. 10

Известны преобразовательные устройства, содержащие питающий трансформатор, по крайней мере с одной трехфазной вентильной обмоткой, преобразовательные мосты по числу вентильных обмоток, подключенные к ука- 15 занным вентильным обмоткам, и демпфирующие цепочки, включенные параллельно вентильным обмоткам трансформатора, или параллельно вентилям моста, или параллельно части вентилей преобразовательного моста 20 (1)

Общим недостатком известных устройств является включение демпфирующих цепочек на стороне высокого напряжения, что требует высоковольтного исполнения этих элементов. 25

С увеличением напряжения преобразовательных мостов усложняется конструкция конденсаторов и резисторов, возрастает их стоимость, з также растут капитальные затраты на изоляционные конструкции при расположении 30 демпфирующих элементов как в закрытом помещении, так и на открытой части распределительного устройства подстанции. Включение демпфирующих цепочек на стороне высокого напряжения приводит обычно к необходимости последовательно-параллельного соединения конденсаторов, что требует решения вопросов распределения высокого напряжения между ними. Конструктивное выполнение и расположение резисторов также должно учитывать вопросы. равномерного деления высокого постоянного и импульсного напряжения.

Очевидно, что при включении демпфирующих элементов на стороне вентильных обмоток трансформатора необходима установка этих элементов на каждом из мостов каскадно-мостовой схемы подстанции.

Указанные недостатки существенно утяжеляют дсмпфирующпе устройства преобразовательных подстанций и снижают надежность их работы.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение надежности путем снижения напряжения на демпфирующих цепочках.

Это достигается тем, что в преобразовательном устройстве, содержащем питающий трансформатор, по крайней мере с одной трехфазной вентильной обмоткой, преобразовательные мосты по числу вентильных обмоток, подключенные к указанным вентпльным обмоткам, и

3 демпфирующие цепочки, состоящие из резистора и реактивных элементов, питающий трансформатор снабжен дополнительной трехфазной обмоткой на напряжение, меньшее напряжения вентильных обмоток, к каждой фазе которой подключены упомянутые демпфирующие цепочки.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, включенного в 12-фазной мостовой преобразователь; на фиг. 2 — предпочтительное расположение обмоток на стержнях преобразовательного трансформатора с устройством для демпфирования колебаний; на фиг. 3 — схема замещения трехобмоточного трансформатора с устройством для демпфирования колебаний; на фиг. 4 — восстанавливающееся на вентиле моста анодное напряжение при отсутствии устройства для демпфирования и при наличии предлагаемого устройства.

Устройство содержит преобразовательный трансформатор в однофазном исполнении с сетевой 1, вентильной 2 и специальной 3 обмотками (фиг. 1). К каждой фазе специальной обмотки подключены демпфирующие элементы, выполненные из последовательно соединенных катушки индуктивности 4, конденсатора 5 и резистора 6. К вентильным обмоткам, соединенным звездой и треугольником, подключены трехфазные мосты с вентилями 7.

Один из выводов каждой фазы специальной обмотки заземлен. Следует отметить, что импендансные элементы могут быть также выполнены в виде последовательно включенных катушки индуктивности и конденсатора. В этом случае резистор должен быть включен параллельно катушке индуктивности.

В часгном случае катушка индуктивности может отсутствовать, а ее роль будет выполнять индуктивность рассеяния специальной обмотки 3 трансформатора.

На фиг. 2 показано предпочтительное расположение обмоток на стержнях двухстержневого однофазного трансформатора. Специальная низковольтная обмотка 3 расположена непосредственно на стержнях магнитопровода, затем расщепленная вентильная обмотка 2 и высоковольтная сетевая обмотка 1.

Работа устройства поясняется путем анализа схемы замещения трехобмоточного трансформатора с двумя нерасщепленными и одной расщепленной обмотками.

Если такой двухстержневой трансформатор с одной магнитной системой представить двумя отдельными трансформаторами (каждый на половинную мощность) с независимыми магнитными системами, то рассмотрение колебательного процесса, вызванного погасанием вентиля данной фазы в одном из мостов, можно вести с использованием схемы замещения обычного трехобмоточного трансформатора. Как известно, эта схема представляет из себя трехлучевую звезду, индуктивности лу532161 чей которой приведены к одному напряжению и вычислены, исходя из индуктивностей рассеяния каждой пары обмоток прп закороченных остальных обмотках.

На фиг. 3 представлена схема замещения для случая погасания вентиля в месте, питающемся от вентильной обмотки, соединенной звездой, где обозначено:

l(— индуктивность со стороны сетевой

10 обмотки трансформатора;

Х,, — индуктивность со стороны вентильной обмотки;

L8 — индуктивность со стороны специальной обмотки;

L, С-,, R;, — индуктивность, емкость и сопротивление элементов демпфирования;

С4, — собственная емкость фазы вентильной обмотки трансформатора относительно земли;

Š— э.д.с., эквивалентная скачку напряжения на вентиле после его погасания в схеме преобразователя (без учета колебательных процес25 сов), 20

С,)8Сф, R, = (0,8 —:0,81 1/, 60

Следует отметить, что все параметры схемы замещения, включая емкость С4„должны быть приведены с учетом коэффициента транс65 формации к одному напряжению.

При расположении вентильной обмотки между сетевой и специальной (фиг. 2) индуктивность L> близка к нулю и тогда в момент погасания вентиля в контуре L> Сф возникают колебания напряжения с частотой

y, С4, З5 и амплитудой, достигающей величины 2Е. Напряжение на вентиле U„принимает вид, показанный ца фиг. 4 пунктиром, если демпфирующая цепь отсутствует. Подключение демпфирующей цепи L- С вЂ” R приводит к подав40 лению колебаний напряжения, снижает скорость его нарастания и амплитуду (сплошная кривая U„на фиг. 4). Энергия заряда собственной емкости Сф выделяется в активном сопротивлении R„„.

Если задаться в определенных пределах качеством демпфирования, т. е, степенью снижения амплитуды V и времени нарастания напряжения т, то можно подобрать параметры

50 элементов демпфирования, удовлетворяющие заданному процессу. В частности, можно показать, что при

= 0,25+ 0,5, 55

1 условие, при котором максимальная амплитуда колебаний не превышает 1,25Е, состоит в следую гце м:

532161 — РΠ— — СФ вЂ” (л . 1

Рог 2 uz 5

Аналогичным образом, той же демпфирующей цепью, подавляются колебан, я.::ознпкающие в момент погасания какого-. ибо вентиля другого моста. Поскольку моменты погасания одноименных вентилей двух мостов сдвинуты на 30 эл. град, то колебательный процесс, вызванный погасанием вентиля одного моста, успевает затухнуть к моменту погасания вентиля другого моста. Эксперименты, проведенные на физической модели преобразо вательного мосга, подтвердили основные положения проведенного анализа и выявили возможность достаточно качественного демпфирования колебаний анодного напряжения вентилей, а также напряжений на вентильной и сетевой обмотках трансформатора.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными состоят в удешевлении демпфирующих элементов, повышении надежности их работы и упрощении эксплуатации вследствие снижения рабочего напряжения.

Формула изобретения

Преобразовательное устройство, содержащее питающий трансформатор, по крайней ме5 ре с одной трехфазной вентильной обмоткой, преобразовательные мосты по числу вентильных обмоток, подключенные к указанным вентильным обмоткам, и демпфирующие цепочки, состоящие пз резисторов и реактивных эле1О ментов, отлпч ающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности путем снижения напряжения на демпфирующих цепочках, питающий трансформатор снабжен дополнительной трехфазной обмот15 кой на напряжение, меньшее напряжения вентильных 00MOTQIw, K каждой фазе которой подключены упомянутые демпфпрующие цепочки.

Источники информации, принятые во внима20 нис при экспергизе:

1. А. В. Поссе «Схемы и режимы электропередач постоянного тока», ГЭИ Ленинград, 1973 г, стр. 130, 255, 261, 26б.