Преобразователь многофазного напряжения в постоянное и способ управления преобразователем

Патент 944012

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскык

Социапистичесиии

Реснубпни

<» 944012 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 19. 09. 80 (2I ) 2982957/24-07 с присоединением заявки №

{23 } П риоритет (5t)M. Кл.

Н 02 М 1/12

//Н 02 М 7/12

Ваударстекнны3 кшннтет

СССР

an елкам нэобретеннй н опрытнй

Опубликовано 15,07.82. Бюллетень № 26 (53) УДК 621. 314. .632 (088. 8) Дата опубликования описания 17.07.82 (72) Авторы изобретения

B. Н. Мишин и Н. С. Легостаев

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте а томатизйрованных систем управления и радиоэлектроники (7I ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МНОГОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например, в электрохимическом производстве, а также в металлургической промышленности.

Известны преобразователи напряжения, содержащие трансформаторы-с обмотками, соединенными по разным схемам (1). о

Недостатком известных схем преобразователей является сложность конструктивного исполнения трансформатора.

Известен также способ управления преобразователем напряжения, заключаю15 щийся в подаче управляющих напряжений на выпрямительные -мосты с временным сдвигом (2 1.

Это позволяет улучшить гармонический состав выпрямленного напряжения 20 и сетевого тока преобразователя, но ведет к увеличению установленной мощности силового трансформатора преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь многофазного напряжения в постоянное, который содержит согласующий трансформатор и и выпрямительных мостов, выходы кото- рых соединены параллельно через уравнительные элементы, а входы обьединены (31, Наиболее близким к предлагаемому способу управления преобразователем является способ, заключающийся в подаче и последовательностей управляющих импульсов, причем импульсы, подаваемые на вентили, подключенные к одной фазе, чередуют по замкнутому повторяющемуся циклу с частотой в и раз меньшей частоты напряжения питающей сети (4).

Однако известные преобразователь и способ управления. имеют недостаточно хороший гармонический состав переменного тока и пониженное качество выходного напряжения, Это объясняется тем, что управление преобразоватеПреобразователь (фиг. 1) состоит из трехфазного трехобмоточного трансформатора, имеющего первичную обмотку 1, соединенную в звезду, вторичные обмотки 2 и 3, соединенные соответственно в треугольник .и звезду, и четырех выпрямительных мостов, собранных на тиристорах 4-27. Выпрямительные мосты разделены на два модуля, каждый из которых содержит два моста, соединенные на стороне постоянного тока параллельно через уравнительные реакторы 28, 29 и 30, 31. Средние точки уравнительных реакторов выведены и подсоединены к нагрузке 32. Переменные входы мостов в каждом модуле объединены и подключены к выводам вторичных обмоток трансформатора, а управляющие электроды тиристоров связаны с блоком 33 управления через коммутаторы 34 и 35, причем блок 33 управления выполнен в виде двух фаэо" сдвигающих узлов 36 и 37, один выход каждого из которых связан с входом соответствующего коммутатора 34 и 35 через ячейки 38 и 39 временной за3 944012 лем по известному способу ведет к увеличению пульсаций в выпрямленном напряжении и, следовательно, амплитуд

его гармонических составляющих. Основной гармоникой является шестая, относительная амплитуда которой в процессе регулирования выходного напряжения преобразователя по известному способу возрастает и может дости гать своего максимального значения, щ равного 0,2. При заданной величине пульсаций выпрямленного тока это ведет к ухудшению массогабаритных показателей за счет увеличения установ" ленной мощности сглаживающего дросселя фильтрующего устройства. Управление преобразователем по известному способу приводит также к изменению формы кривой переменного тока, в которой имеют место гармоники с поряд, .ковыми номерами К = 61 + 1(f=l,2,3,...)

Амплитуды отдельных гармонических со ставляющих и их общее относительное содержнаие в кривой переменного тока при некоторых значениях углов подачи управляющих напряжений на вентили до" стигают таких же величин, как в шестипульсной схеме.

Цель изобретения - улучшение гармонического состава выпрямленного напряжения и тока, потребляемого пре" образователем.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь снабжен R-1 мо" дулями, подключенными к R-1 много35 фаэным вторичным обмоткам согласующего трансформатора, а также R коммутаторами, включенными между блоком управления и управляющими входами вентилей, причем блок управления дополнен R-1 фазосдвигающими узлами и

К(п-1) ячейками временной задержки, включенными между выходами фазосдви" гающих узлов и входами коммутаторов, причем и-1 выходов каждого из фазо45 сдвигающих узлов связаны с входом коммутатора через и-1 ячеек временной задержки, а оставшийся выход" непосредственно.

Поставленная цель достигается также тем, что согласно способу уп50 равления преобразователем подают Rn последовательностей управляющих импульсовв, при чем импульсы, пода ваемые на вентили, подключенные к одной фазе череэуют по замкнутому повторяющемуся циклу с частотой в и раз меньшей частоты напряжения питающей сети, а фазу этих последовательностей импульсов изменяют одновременно, причем разность фаз между R n и Rn-l последовательностями импульсов выбирают равной Л/3R.п радиан по частоте напряжения питающей сети.

Указанная разность фаз между Rn и Rn-1 последовательностями импуль" сов осуществляется за счет подачи

R(n-1) задающих напряжений, отличающихся на величину д О, на входы

R(n-1)-й ячейки временной задержки.

Численное значение О рассчитывается исходя из параметров пилы генератора пилообразного напряжения системы импульсно-фазового управления и величины указанного временного сдвига по формуле

1 л TllQx

3R-п ь где Ц „" максимальное напряжение пилы; длительность пилы.

Это позволяет улучшить гармонический состав выпрямленного напряжения и тока, потребляемого преобразователем из сети.

На фиг. 1 изображена функциональнав схема преобразователя с числом выпрямительных мостов R.n = 4(R = 2, n = 2); на фиг, 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства по фиг. 1.

5 944012 6 держки соответственно, а второй вы- щего и периодов питания напряжения

> ход - непосредственно. углы включения каждого тиристора приНа фиг. 2 и 3 изображены систе- нимают и значений: в первом периоде мы 40 и 41 трехфаэных напряжений на своего проводящего состояния импульс зажимах обмоток 2 и 3; токи 42 и 43 s управления на тиристор, например 5 тиристоров 4-15 и 16-27, фаэные то- подается с углом dq в следующем - . ки 44 и 45 обмоток 2 и 3, ток 46, с d.g, затем снова с с(. и т.д. потребляемый преобразователем по На нагрузке преобразователя по фиг. 1, напряжения 47-50 анодных и фиг. 1 управляемого по предлагаемокатодных групп выпрямительных мостов, 1В му способу, .имеем 6 й-и = 24-пульсный собранных на тиристорах 4-9, 10- 15, режим выпрямления, для которого коэф"

16"21, 22-27 соответственно, выпрям- фициент пульсаций ленное напряжение 51 преобразователя по фиг ° 1.

К„= 1

Реализация предложенного способа 35 ч! а управления в приведенной схеме осу,- где 4 - М-гармоника выпрямленного ществляется следующим образом. напряжения;

Фазосдвигающие узлы 36 и 37 выра- постоянная составляющая батывают две симметричные шестифаз" выпрямленного напряжения. ные последовательности управляющих щ Например при Ug = 0,8 Кп = 0,075, импульсов с фазовыми углами с .. и при l3 = 0,45 K д = 0,183 и т.д., у д J(в то время как при использовании иэ" + о = и + вЂ, которые с соответству1 1 6 вестных устройства и способа при ющих выходов фазосдвигающих узлов 36 "д = 0,8 Кп = 0,168 а при Ud

37 поступают на ячейки 38 и 39 вре" 25 = 0>45 К p = 0,389 ° менной задержки и входы коммутато- Общее относительное содержание ров 34 и 35. Ячейки временной эадерж- высших гармоник в кривой переменного ки осуществляют изменение фазового тока преобразователя по фиг. I, yn"" угла управляющих импульсов дискет- равляемого по предлагаемому способу,. но на величину, равную = M составляет 7,83, в то время как у и И радиан по частоте напряжения питаю- известных способа и устройства эта щей сети. В результате на входы ком- .величина находится на уровне 31-323

Мутаторов поступает четыре (R p- = 4) практически во всем диапазоне регули" последовательности управляющих импуль рования выходного напряжения, сов с-фазовыми углами е „=с(+ (q - " = Увеличение выпрямительных мостов в каждом модуле преобразователя и упй-и = 4; cL - текущее значение угла

1 Х д равление преобразователем по предлаТ У ) гаемому способу обеспечивает-дальсдвинутыми по отношению друг к другу нейшее улучшение характеристик прена вЂ” радиан по частоте напряжения образователя за счет уменьшения в пе-, Л

10. питающей сети. При этом шестифазные ременном токе уровня гармоник 6к.1+1,( последовательности управляющих им- а в выпрямленном напряжении - уровня пульсов с фазовыми углами d-, с41 гармоник 6R ° i, где i = 1,2,3,..., предназначены для управления мостами, без чисел вида jn, j = (1 co ), подключенными к обмотке трансформа- Следовательно, предлагаемый претора, соединенной в треугольник, а обраэователь, управляемый по предлас фазовыми углами d.g < 4 - моста- гаемому способу, является многопульсми, подключенными к обмотке, соединен- ным преобразователем, отличающимся ной в звезду. Коммутаторы 34 и 35 наряду с высокими технико-экономичес" распределяют управляющие импульсы кими показателями максимальной прос" между тиристорами так, что синфазные тотой конструктивного исполнения тиристоры преобразователя включаются трансформатора. Преобразователь, уппоследовательно с временным сдвигом, равляемый.яо.предлагаемому способу, равным - радиан по частоте напряже- .может найти широкое применение в раэ1Я. ния питающей сети. Кроме того, комму- личных отраслях народного хозяйства татор изменяет величину углов включе" (электрохимия, злектрометаллургия, 55 ния каждого тиристора по замкнутому злектролизные установки и т.д.) .. повторяющемуся циклу таким образом, Особенностью предлагаемого способа что за время полного цикла, содержа- управления является абсолютная просто7 g44O1 та его реализации. Экономическая эффективность рассматриваемого предложения определяется более высокими энергетическими показателями по срав" нению с известным способом.

Суммарный ущерб от несинусоидальности напряжения при использовании на металлургических предприятиях средней мощности известных преобразователей, управляемых по известному способу, 1о составляет минимум 50000 руб. Применение предлагаемого преобразователя, управляемого по предлагаемому спосо" бу, позволяет снизить этот ущерб в

10,4 раза и, следовательно, получить 1з экономический эффект как минимум

45200 руб.

Формула изобретения

1. Преобразователь многофаэного напряжения в постоянное, содержащий согласующий трансформатор по крайней мере с одной многофазной вторичной обмоткой, а также модуль, собранный на и управляемых вентильных мостах, выходы которых соединены параллельно через уравнительные элементы, а вхо" ды объединены и подключены к многофазной вторичной обмотке трансформато. ра, и блок управления с фазосдвигающим узлом, отличающийся тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения и потребляемого преобразователем то" ка, он снабжен R-1 упомянутыми модулями, подключенными к введенным Й"1 многофазным вторичным обмоткам согла2 8 сующего трансформатора, а также

R коммутаторами, включенными между блоком управления и управляющими вхо" дами вентилей, причем блок управления дополнен R-1 фазосдвигающими уз- . лами и В(п-1) ячейками временной задержки, включенными между выходами фазосдвигающих узлов и входами комЬ утаторов, и «1 выходов каждого из фазосдвигающих узлов.связаны с входом коммутатора соответственно через и- 1 ячеек временной задержки, а один оставшийся выход - непосредственно.

2. Способ управления преобразователем напряжения по и. 1, состоящий в том, что на его вентили подают

R и последовательностей управляющих импульсов, причем импульсы, подавае. мые на. подключенные к одной фазе венщ тили, чередуют по замкнутому повторяЮщемуся циклу с частотой в и раэ меньшей частоты напряжения питающей сети, о т л и,ч а ю щ,и и с я тем, что одновременно изменяют фазу этих последовательностей, причем выбирают разность фаз между К и и R-n-1 последовательностями импульсов равной

У/3R и радиан по частоте напряжения питающей сети.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Раэмадзе Ш.И. Преобразователь" ные схемы и системы. И., 1967.

2. Патент США tr 3769570, кл. 321"9 H 02 И 1/12, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

У 395953, кл. H 02 М 7/08, 1970.

4. Авторское свидетельство СССР

М 262247, кл..Н 02 P 13/16, 1968.