Преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное

Преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАКИИ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii> 917282

Colo 3 Советсим к

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07. 05. 80 (21) 2920433/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 М 7/12 с присоединением заявки М (53) УДК 621. .314.632 (088.8) 1ввударстееквые кемвтет

СССР ав делам веееретеекв и открытии (23) Приоритет

Опубликовано 30.03-82. Бюллетень №12

Дата опубликования описания 30 03 82 (72) Автор изобретения

А..Г. Аслан-Заде (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ со т5

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при многопульсном выпрямлении трехфазного переменного напряжения.

Известны преобразователи трехфазного переменного напряжения в. постоянное, содержащие трехфазный трансформатор, первичные обмотки ко- торого совместно с.последовательно соединенными с ними парами встречнопараллельно включенных управляемых вентилей образуют звезду, связанную с фазными входными выводами, а вторичные обмотки соединены в звезду и подключены к выпрямительному мосту, либо образуют шестифазную схему выпрямления с уравнительным реакто-. ром 51 1

20 .Недостатком этих преобразователей является то, что они не обеспечивают двенадцатипульсное регулироваwe выпрямленного напряжения.

2 !

Известен преобразователь трехфаз ного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с вторичными обмотками, соединенными совместно с вентилями по схеме двенадцатипульсного выпрямителя с первичными обмотками, подключенными одними выводами к фазным входным выводам, а другими — к управляемым вентилям, образующим две разноименные группы, и дополнительные управляемые вентили, подключенные общей точкой разноименных электродов к нулевому входному:выводу 52l.

Недостатком этого преобразователя является невозможность двенадцатипульсного выпрямления при регулировании на первичной стороне и включении уравнительного реактора на вторичной стороне.

Цель изобретения - обеспечение двенадцатипульсного выпрямления при регулировании на первичной стороне.

3 91728

Поставленная цель достигается тем, что каждая общая точка, электродов разноименных вентильных групп соединена со свободным электродом соответствующего дополнительного управляемого вентиля через последовательно соединенные обмотки двух двухобмоточных уравнительных реакторов, причем общие точки каждой пары обмоток соединены между собой. in

На фиг. 1 приведена принципиаль" ная схема предлагаемого преобразователя с двумя вторичными обмотками, образующими шестилучевую "звезду" и подключенными к шестифазному вен- ts тильному мосту с двумя уравнительными реакторами; на фиг. 2 - то же, с двумя вторичными обмотками, соединенными одна в "звезду", а другая в "треугольник и подключенными к . 20 вентильным мостам, включенным между собой параллельно через уравнитель- ный реактор.

Преобразователь (фиг. 1) содержит трехфазные трансформаторы 1 и 2. Пер- 25 вичные обмотки 3-5 трансформатора 1 подключены одними выводами к фазным входным выводам А, В, С, а другимик тиристорам 6-8 и 9-11, образующим соответственно катодйую и анодную 30 группы, общие точки электродов которых соединены с тиристорами 12 и 13 через полуобмотки соответственно 14, 15 и 16, 17 "делителей тока" с обьединенными средними выводами. 35

Вторичные обмотки 18-20 и 21-23 трансформатора 1 соединены в две встречно включенные "звезды", т.е. образуют шестилучевую "звезду" и подключены соответственно началами а„, ув

Ь, с1 к зажимам переменного тока вентильного моста, собранного на вентилях 24-29, а концами а, Ь, с к зажимам переменного тока вентильного моста, собранного на вентилях 3035. Катоды вентилей 24-26 соединены с катодами вентилей 33-35, а аноды вентилей 27-29 — с анодами вентилей

30-32 через полуобмотки соответственно 36, 37 и 38, 39 уравнительных реакторов, к средним выводам которых подключена нагрузка 40.

При открытом состоянии тиристоров 6, 10, т.е. когда намагничивающий ток трансформатора 1 замыкается, через его обмотки 3, 4, тиристоры

6, 10 и полуобмотки 14, 16 "делителей тока" проводят ток нагрузки вентили 24, 28 и он протекает по цепи начало а обмотки 18 - вентиль 24полуобмотка 36 уравнительного реактора - нагрузка 40 - полуобмотка 38 другого уравнительного реакторавентиль 28 - начало Ь» обмотки 19конец обмотки 18. Нагрузочная составляющая первичного тока замыкается ,при этом по той же цепи, что и намагничивающая. При отпирании вентиля 24 запирается ранее открытый вентиль 34, обесточивается обмотка 22, обесточивается и тем самым запирается тиристор 12 (здесь и далее принято, что намагничивающая составляющая первичного тока меньше тока удержания тиристоров). Через 15 эл. град. после отпирания тиристора 6 (угол отпирания тиристоров о1. равен естественному) потенциал фазы А относительно общего нуля становится. больше, чем потенциал фазы В и триристор 12 запирается уже не только из-за обесточивания, но и из-за прикладываемого к нему обратного напряжения.

Анод тиристора 12 и катод тиристора !3 подключены к нулевому входно- му выводу О, образованному нейтралью 55 соединенных а ""звезду" и подключенных к фазным входным выводам А, В, С об моток 41-43 трансформатора 2, вторич2 4 ные обмотки 44-46 которого соединены в "треугольник".

Числа витков вторичных обмоток трансформатора 1 выбраны в соотношении, равном: Mq.M = 1:(И- 1), вследствие чего симметричное 12-пульсное выпрямленное напряжение на нагрузке 40 при отпирании тиристоров

6-13 и токе нагрузки J " меньше критического 3 1, т.е. до вхождения уравнительных реакторов в нормальный режим работы, формируется линейными напряжениями обмоток 18-20 и суммой напряжений одноименных фазных обмоток соответственно 18 и 21, 19 и 22, 20 и 23. При этом тиристоры 6-13 и вентили 24-35 отпираются в последовательности, соответствующей естественному чередованию линейных и фазных напряжений сети: тиристоры 6.-10, 6-13, 6-11, 12-11, 7-11, 7-13, 7-9, 12-9, 8-9, 8-13, 8-10, 12-10; вентили 24-28, 24-30, 24-29, 3529, 25-29, 25-31, 25 27 33-27, 2627, 26-32, 26-28, 34-28.

5 9172

Через 30 эл.град. после отпирания . тиристора 6 отпираются тиристор 13, вентиль 30 и ток нагрузки протекаетпо цепи начало алобмотки 18 - вентиль 24 - полуобмотка 36 уравнитель- 5 ного реактора — нагрузка 40 - полуобмотка 39 другого уравнительного реактора - вентиль 30 - конец а обЛ мотки 21 - конец обмотки 18; При отпирании вентиля 30 запирается вен- 10 тиль 28, обесточиваются обмотки 19 и 4, обесточивается и, тем самым, запирается тиристор JO. Нагрузочная составляющая первичного тока замыкается при этом по той же цепи, что 15

- и намагничивающая: обмотка 3 транс" форматора 1 — тиристоры 6, 13 - полуобмотки 14, 17 "делителей тока"обмотки. 42, 43 трансформатора 2 - источник питающей сети. 20

Через 30 эл.град. после отпирания тиристора 13 отпираются тиристор

11, вентиль 29 и ток.нагрузки протекает по цепи начало а обмотки

18 - вентиль 24 - полуобмотка 36 25 уравнительного реактора - нагрузка .

40 - полуобмотка 38 другого уравнительного реактора - вентиль 29 - на чало с 1 обмотки 20 — конец обмотки 19. При отпирании вентиля 29 дапирается вентиль 30, обесточивается обмотка 21, обесточивается и, тем самым, запирается тиристор 13. Первичный ток замыкается при этом поцепи обмотка 3 трансформатора 1 - ти-З5 ристоры 6, 11 - полуобмотки 14, 16

"делителей тока". Через 15 эл.град. после отпирания тиристора 11 (К=О) потенциал фазы С относительно общего нуля становится больше, чем потенциал фазы А и тиристор 13 запирается уже не только из-за обесточивания, но и из-за прикладываемого к. нему обратного напряжения.

Аналогично можно проследить цепь тока нагрузки и через остальные вентили при отпирании соответствующих тиристоров вб всем диапазоне измвнения угла oL.

При токе нагрузки, чуть больше 50 критического, т.е. при вхождении уравнительных реакторов в нормальный режим работы, длительность проводящего состояния тиристоров и вентилей в вышеуказанной последовательности 55 включения возрастает, что приводит к одновременной проводимости большего числа тиристоров и вентилей.

82 6

Допустим, что открылись тиристор 6 и вентиль 24 в момент времени, когда со сдвигом по фазе на 30 эл.град. в сторону опережения уже находятся в проводящем состоянии тиристоры 12, 10 и вентили 34, 28 от прикладываемого к последним выпрямляемого напряжения, смежного с выпрямляемым напряжением, отпирающим вентиль 24. Ток нагрузки протекает по цепи от. начала к концу обмотки 19 далее разветвляется на две равные части, одна из которых протекает через обмотку

18, вентиль 24, полуобмотку 36 уравнительного реактора, а другая - через обмотку 22, вентиль 34, полуобмотку

37 уравнительного реактора, затем ток нагрузки вновь течет по общей ветви через нагрузку 40, полуобмот- . ку 38 уравнительного реактора - вентиль 28, начало Ь„ обмотки 19.

Функция полуобмоток 36 и 37 уравнительного реактора, как и в известных схемах, заключается в выравнивании мгновенных значений смежных вы" прямляемых напряжений, чем и обеспечивается деление тока нагрузки на две равные части, протекающие через вентиль 24 и обмотку 18, вентиль 34 и обмотку 22. Полуобмотка 39 другого уравнительного реактора в этом момент времени обесточена, а полуобмотка 33 проводит полный ток нагрузки, вследствие чего магнитная система этого реактора насыщается, т.е. индуктивное сопротивление полуобмотки 38 становится равным нулю и падение напряжения в этой полуобмотке также становится почти равным нулю.

Нагрузочная составляющая первичного тока трансформатора 1 в рассматриваемый момент времени протекает по цепи от конца к началу обмотки 4, источник питающего напряжения, далее разветвляется на две равные части, одна из которых протекает через обмотку 3, тиристор 6, полуобмотку 14 "делителя тока"., а другая — через обмотки 41 и 43 трансформатора 2, тиристор 12, полуобмотку 15 "делителя тока", затем первичный ток трансформатора 1 вновь. протекает по общей .ветви через полуобмотку 16 "делителя тока", вентиль

10, конец обмотки 4.

Через 30 зл.град. после отпирания тиристора 6 Q,=O) потенциал фазы А относительно общего нуля становится

7 9172 больше, чем потенциал фазы В и обратное напряжение, прикладываемое к тиристору 12, стремится уменьшить протекающий,через него ток, однако ЭДС взаимоиндукции "делителя тока" препятствует этому за счет введения добавочного положительного по величине напряжения в цепь тиристора 12.

Вообще, роль "делителя тока" в любой момент времени заключается в вырав- 10 нивании мгновенных значений токов, протекающих через его полуобмотки, за счет ЭДС взаимоиндукции последних.

Через 30 эл.град. после отпира- 1S ния тиристора 6 подается отпирающий .импульс на тиристор 13, отпирается вентиль 30 и ток нагрузки протекает по цепи начало обмотки 18 — вентиль

24 — полуобмотка 36 уравнительного, 2о реактора - нагрузка 40, далее разветвляется на две равные части, одна из которых протекает через полуобмотку 38 уравнительного реактора, вентиль 28, обмотку 19, а другая - 25 через полуобмотку 39 уравнительного реактора, вентиль 30, обмотку 21, затем ток нагрузки вновь течет по общей ветви от конца к яачалу обмотки l8. При отпирании вентиля 30 зо запирается вентиль 34, обесточивается обмотка 22, обесточивается и тем самым запирается тиристор 12.

Функцию .выравнивания мгновенных значений смежных выпрямляемых напряжений теперь выполняют полуобмотки 38 и 39 уравнительного реактора. Полуобмотка 37 другого уравнительного реактора в этот момент времени обесточена, а полуобмотка 36 проводит полный ток нагрузки и ее индуктивное сопротивление равно нулю.

Нагрузочная составляющая первичного тока трансформатора l в рассматриваемый момент времени протекает по 45 цепи от начала к концу обмотки 3 тиристор 6 — полуобмотка 14 "делителя тока", далее разветвляется на две равные части, одна из которых протекает через полуобмотку 17 "делителя тока", 50 тиристор 13, обмотки 42 и 43 трансформатора 2, источник питающего напряжения, а другая — через полуобмотку 16 "делителя тока", тиристор 10, обмотку 4, источник питающего напря- 55 жения, затем первичный ток трансформатора 1 вновь протекает по общей ветви через обмотку 3.

82

Далее процессы во всем диапазоне изменения угла циклически повторяются, т. е. включается тиристор 11, отпирается вентиль 29, запирается вентиль 28 и когда, например, потенциал фазы С относительно общего нуля становится больше, чем потенциал фазы А, то ЭДС взаимоиндукции "делителя тока" с полуобмотками 16 и 17 препятствует запиранию тиристора 13, т,е, выравнивает мгновенные значения токов, протекающих через полуобмотки l6 и 17. Первичный ток проводят тиристоры 6, 11 и 13, а вторичный вентили 24, 29 .и 30.

Затем через 30 эл.град. включается тиристор 12, запирается вентиль 13, отпирается вентиль 35, запирается вентиль 30 и первичный ток проводят тиристоры 6, 11 и 12, а вторичный вентили 24, 29 и 35.

Таким образом, тиристоры 6-13 и вентили 24-35 проводят ток в следующей последовательности: тиристоры 6-10-12, 6-10-13, 6-1113, 6-11-12, 7-11-12, 7-11-13, 7-9-13, 7-9-12, 8-9-12, 8-9-13, 8-10-13, 8"10-12;, вентили 24-28-34, 24-28-30, 2429-30, 24-29-35, 25-29-35, 25-29-31, 25-27-31, 25-27-33, 26-27-33, 26-2732, 26-28-32, 26-28-34.

Функция трансформатора 2 заключается в обеспечении самокомпенсации в. источнике питающей сети, представляющем собой трехфазный трехстержневой трансформатор магнитного потока нулевой последовательности, создаваемого током нулевой последовательности преобразоаателя, так как этот ток при наличии трансформатора 2 протекает через нулевой входной вывод, подключенный к нейтрали соединенных в звезду первичных обмоток 41-43. Например, когда первичный ток, протекая через обмотку 3, тиристоры-6 и 13, обмотки 42 и 43, замыкается через источник питающего напряжения, т.е. трехфазный трехстержневой трансформатор, то в последнем происходит вышеуказанная самокомпенсация магнитного потока нулевой последовательности за счет взаимообратной направленности магнитных потоков, создаваемых токами нулевой последовательности, протекающими в соединенных в

"звезду" фазных обмотках этого трансформатора. Трансформатор 2 позвоформула изобретения

Преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с вторичными обмотками, соединенными совместно с вентилями по схеме двенадцатипульсного выпрямителя, с первичными обмотками, подключенными одними выводами к фазным входным выводам, а другими — к управляемым вентилям, образующим две,разноименные группы, и дополнительные управляемые вентили, подключенные общей точкой разноименных электродов к нулевому входному выводу, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения двенадцатипульсного выпрямления при регулировании на первичной стороне, каждая общая точка электродов разноименных вентильных групп соединена

9 9172 ляет работать при любой 3-х проводной сети.

Для компенсации магнитного потока нулевой последовательности в магнитопроводе трансформатора 2 служат

5 обмотки 44-46, которые с этой целью соединены в "треугольник".

Преобразователь (фиг. 2) содержит трансформаторы 47 и 48. Первичные обмотки 49-51 трансформатора 47 под- 1О ключены одними выводами к фазным входным выводам А, В„ С, а другими— к тиристорам 52-54 и 55-57, образующим соответственно катодную и анодную группы, общие точки электродов которых соединены с тиристорами 58 и 59 через полуобмотки соответственно 60, 61 и 62, 63 "делителей тока" с объединенными средними выводами.

Вторичные обмотки 64-66 и 67-69 трансформатора 47 соединены соответственно B "звезду" и "треугольник" и подключены к зажимам переменного тока вентильных мостов, собранных соответственно на вентилях 70-75 и 76-81. Аноды вентилей 73-75 соединены с анодами вентилей 76-78 через полуобмотки 82 и 83 уравнительного реактора, средняя точка которых сое- 3О динена с общей точкой катодов вентилей 70-72 и 79-81 через нагрузку 84.

Анод тиристора 58 и катод тиристора 59 подключены к нулевому входному выводу О, образованному нейт35 ралью соединенных в "звезду" и подключенных к фазным входным выводам

А, В, С обмоток 85-87 трансформатора 48, вторичные обмотки 88-90 которого соединены в "треугольник".

Числа витков вторичных обмоток трансформатора 47 выбраны в соотношении, равным 4:Ч вЂ” — 1 : P", вследствие чего симметричное 12-пульсное . выпрямление на нагрузке 84 при,(р

45 формируется линейными напряжениями обмоток 64-66 и фазными напрнжениями обмоток 67-69.

При 3,с 1<, т.е. до вхождения " уравнительного реактора в нормальный, режим .работы; тиристоры 52-59 и вен3О тили 70-81 отпираются в следующей последовательности: тиристоры 52-56, 52-59, 52-57, 58-57, 53-57, 53-59, 53-55, 58-55, 54-55, 54-59, 54-56, 58-56; вентили 70-74, 76-80, 70-75, 76-81

71-75) 77-81, ?1-73, 77-79, 72-73, 78-79, 72-74, 78-80.

82 10

При Ь > Зч, т.е. при вхождении уравнительного реактора в нормальный режим работы, тиристоры 52-59 и вен-. тили 70-81 проводят ток в следующей последовательности: тиристоры 52-56-58, 52-56-59, 52-59-57, 52-57-58, 57-58-53» 53-5?-59, 53-59-55, 53-55-58, 55-58-54,54-55-59, 54-59-56, 54-56-58

-вентили 78-80-70-74, 70-74-76-80, 76-80-70-75, 70-75-,76-81, 76-81-71-75, 71-75-77-81, 77-81-71-73, 71-73-77-79, .

77-79-?2-73, 72-73-78-79, 78-79-72-?4, 72-74-78-80.

Функция уравнительного реактора, "делителей тока " и трансформатора 48 в схеме (фиг. 2) аналогична их функции в схеме (фиг. 1) причем "делителем тока" условно названо устройство, содержащее замкнутый стальной сердечник с двумя обмотками, имеющими вывод из средней точки.

На вторичной стороне преобразователя может быть собрана не только двухполупериодная (мостовая) схема

12-пульсного выпрямителя, но и .однополупериодная (лучевая, кольцевая) с одним или несколькими уравнитель-ными реакторами. Во всех случаях необходимо, чтобы удовлетворялось условие синфазности результирующих напряжений обмоток, одновременно обтекаемых токами на первичной и вторичной сторонах основного трансформатора преобразователя и размещенных на одних и тех же его стержнях.

917282

11 ° со свободным электродом соответствующего дополнительного управляемого вентиля через последовательно соединенные обмотки двух двухобмоточных уравнительных реакторов, причем общие точки каждой пары обмоток соединены между собой.

12

Источники информации, принятые во внимание при. экспертизе

1. Ситник Н.Х. Силовая полупро- водниковая техника. И., "Энергия", 1968, с. 181.

2. Авторское свидетельство СССР и 752681, кл. Н 02 И 7/06, 1976.