Компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное

(19) (1 И З(51) Н 02 М 7/06 л ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) (0.И.Хохлов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (53) 621.314.6(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 951601, кл. Н 02 М 7/06, 19822.Авторское свидетельство СССР9 1116507, кл. Н 02 М 7/06,1981,(54)(57) 1.КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий силовой трансформатор с двумя трехфазными вентильными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а другая - в сдвигающий вторичные фазные напряжения на +30 зл.град. треугольник, два выпрямительных моста, выходы постоянного тока которых соедчнены с выходными выводами, и компенсирующее устройство, включающее трехфазную конденсаторную батарею и трехфазный реактор с тремя трехфазными обмотками, первая из которых соединена в разомкнутую звезду и включена пофазно между одной вентильиой обмоткой силового трансформатора и входом первого выпрямительного моста, а вторая включена пофазно между другой вентильной обмоткой .I силового трансформатора и входом второго выпрямительного моста, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструктивного исполнения, вторая обмотка реактора соединена по схеме разомкнутой эвеэ ды, магнитопровод реактора разделен на две части, на первую из которых уложены первая и соединенная в звезду третья обмотки реактора, а на вторую - вторая и соединенная в сдвигающий входные токи второго выпрямительного моста на +30 эл.град; треугольник дополнительно введенная четвертая обмотка реактора, соединенная последовательно согласно с третьей обмоткой реактора, и к Я точкам их соединения подключена трех фазная конденсаторная батарея, причем число витков четвертой обмотки реактора в Д раз больще числа витков третьей обмотки реактора, а пер. вая и вторая обмотки реактора выпол- а иены с одинаковым числом витковгде (д =1,2.2.Преобразователь по п.1, о т,- л и ч а ю щ и й с я тем,что каждая из частей магнитопровода реактора выполнена в виде одного трехфазного ,сердечника.З.Преобразователь по п.1, о т,л и ч а ю щ и й с я тем,что каждая из частей магнитопровода реактора выполнена в виде трех однофаэиых сердечников.Равном 4 и 7. Но такое большое чис ло сильноточных витков делает конструкцию реактора громоздкой и трудновыполнимойИзвестен компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий. аиловой трансформатор с двумя трехфаэными 55 вентильными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а другая -в сдвигающий вторичные фазные напряжения на +30 эл.град. треугольник,два выпрямительных моставыходы постоянного тока которых соединены свыходными выводами, и компенсирУющее устройство, включающее трехфаз 65 Изобретение относится к силовойпреобразовательной технике и можетбыть использовано в любой отраслинародного хозяйства,где требуетсяпреобразование энергии переменноготока в энергию постоянного тока свысоким коэффициентом мощности.Известен преобразователь с пятойи седьмой гармоникой тока в коммутирующих коденсаторах, содержащий трансФорматор с трехфазной сетевой 1 О и двумя трехфаэными вентильнымиоб" мотками, первая из которых соединена в звезду и каждой фазой через соответствующую фазную обмотку трех фазного реактора соединена с входом 15 первого выпрямительного моста, каждая фаза второй вентильной обмотки трансформатора соединена последовательно с фазой второй обмотки реактора, образуя цепочку, соединенную с аналогичными цепочками других фаэ в треугольник, к вершинам которого подключен вход второго выпрямитель- ного моста, и конденсаторную батаРею, подключенную к третьей трехфазной обмотке реактора. Преобразователь имеет высокий коэффициент мощности, Я .Недостатком его является невозможность практической реализации с использованием типового преобразовательного трансформатора, имеющего схему соединения вентильных обмоток звезда и треугольник, Лля выполнения преобразователя необходимо изменить конструкцию трансфор матора, а именно разомкнуть вентильную обмотку, соединенную в треугольник, и осуществить включение второй обмотки реактора. Кроме того, первая и вторая обмотки реактора об текаются весьма большими токами (токами вентильных обмоток трансформатора, составляющими в установках электротехнологии тысячи и десятки тысяч ампеР) . Причем вторая обмотка 45 реактора должна иметь число витков в Л раз больше, чем первая. Это соотношение выполняется лишь при числе витков первой и второй обмоток,ную конденсаторную батарею и трехфазный реактор. с тремя трехфазными обмотками, первая иэ которых соединена в разомкнутую звезду и включенапофазно между одной вентильной обмоткой силового трансформатора и входом первого выпрямительного моста,а вторая - пофазно между другой вен.тильной обмоткой силового трансформатора и входом второго выпрямительного моста. Преобразователь имеетвысокий коэФфициент мощности. Егопрактическая реализация не требует реконструкции типового трансформатора 2 .Однако первая и вторая обмотки реактора обтекаются большими входными токами вентильных мостов, причем вторая обмотка из-за соединенияв зигзаг в каждой фазе должна иметьна 15,5 витков больше, чем первая, Это соотношение выполняется при минимальном числе витков, равном 7 и 8. При таком количестве витков, рассчитанных по току на тысячи ампер, конструктивное исполнение реактора весьма сложно;Цель изобретения - упрощение конструктивного исполнения преобразователя.Поставленная цель достигаетсятем, что в компенсированном преобразователе переменного напряжения впостоянное, содержащем силовой трансформатор с двумя трехфазными вентильными обмотками, одна из которыхсоединена в звезду, а другая - .сдвигающий вторичные фазные напряжения на +30 эл.град. треугольник,два выпрямительных моста, выходы постоянного тока которых соединены свыходными выводами и компенсирующее устройство, включающее трехфазную конденсаторную батарею и трех. фазный реактор с тремя трехфазными обмотками, первая из которых соединена в разомкнутую звезду и включена пофаэно между одной вентильной обмоткой силового трансформатора и входом первого выпрямительного моста, а вторая включена пофазно между дру= гой вентильной обмоткой силового трансформатора и входом второго выпрямительного моста, вторая обмотка реактора соединена по схеме разомкнутой звезды, магнитопровод реактора разделен на две части, на первую из которых уложены первая и соединенная в звезду третья обмотки реактора, а на вторую - вторая и соединейная в сдвигающий входные токи второго выпрямительного моста на +30 эл.град. треугольник дополнительно введенная четвертая обмотка реактора, соединенная последовательно согласно с третьей обмоткой реактора, и к точкаМ 1 их соединения подключена трехфазнаяконденсаторная батарея,причем число витков четвертой обмотки реактора в Л раза больше числа виткойтретьей обмотки реактора, а перваяи вторая обмотки реактора выполненыс одинаковым числом витков и , где 5.И =1,2,Каждая из частей магнитопроводареактора может бытЬ выполнена в видеодного трехфазного сердечника или ввиде трех однофаэных сердечников.По отношению к цепи постоянноготока выпрямительные мосты могут бытьсоединены последовательно либо параллельно.На чертеже представлена принципиальная схема компенсированного преобразователя переменного напряженияв постоянное.Преобразователь содержит силовойтрансформатор 1 с вентильной обмоткой 202, соединенной в звезду, и вентильной обмоткой 3, соединенной в треугольник, первый 4 и второй 5 выпрямительные мосты, компенсирующее устройство б с первой 7 и второй 8 частями магнитопровода реактора, накоторых уложены соответственно первая 9 и третья 10, вторая 11 и четвертая 12 обмотки реактора, причемчетвертая 12 и третья 10 обмотки реактора соединены согласно последовательно и к точкам их соединения подключена трехфазная конденсаторнаябатарея 13. Выпрямительный мост 4через обмотку реактора 9 соединен евходом с вторичной обмоткой 2 трансформатора 1, а выпрямительный мост 5через обмотку реактора 11 соединенс вторичной обмоткой 3 трансформатора 1. Выходы выпрямительных мостовподключены к выходным выводам для40подключения нагрузки.Преобразователь работает следующим образом.При подключении трансформатора1 и питающей сети, а выпрямительных 45мостов 4 и 5 к цепи выпрямительноготока во входных токах выпрямительныхмостов, а следовательно, как в первой 9, так и во второй 11 обмотках,расположенных на первой 7 и второй 5 О8 частях магнитопровода реактора компенсирующего устройства б, протекаюттоки, спектральный состав которыхопределяется соотношениемю +1, гдев=б, к=0,1,2,3, Причем токи вовторой обмотке 11 по отношению к токам в первой обмотке 9 сдвинуты на+30 или -30 эл.град. эа счет соединения одной вторичной обмотки 2,трансформатора .1 в звезду, а дРУгой3 - в треугольник. В третью ичетвертую 12 обмотки реактора трансформируются токи с тем же спектром,что и в обмотках 9 и 11. Эа счет соединения четвертой обмотки 12 в тре угольник линейныЕ токи этой обмотки сдвигаются на -30 или+ 30 эл.град. В результате, в силу того, что третья 10 и четвертая 12 обмотки соединены согласно последовательно, 1,11,13,23,25 и т.п. гармоники токов этих обмоток, отвечающие к=0,2, 4, , совпадают по Фазе, и следовательно, не попадают в конденсато-. ры. В то же время 5,7,17,19 и ти. гармоники, отвечающие к=1,3 оказываются в противофазе, и следовательно, перезаряжают конденсаторы батареи 13. Напряжения на конденсаторах, трансформируясь в контуры коммутации вентилей выпрямительных мостов 4 и 5, вызывают искусственную коммутацию вентилей, благодаря чему повышается коэффициент мощности преобразователя. Одновременно наличйе электрической связи между обмотками 10 и 12 устраняет небаланс токов в обмотках 9 и 11., благодаря чему имеет место выравнивание тока мостов 4 и 5 при их параллельной работе.Разделение магнитопровода реактора на две части и указанное выполнение третьей и четвертой обмоток с подключенной к ним конденсаторной батареей позволяет выполнить в простейшем конструктивном виде рассчитанные на тысячи ампер первую и вторую обмотки. Действительно, в отличие от прототипа они могут быть выполнены одинаковыми, с равным и минимальным числом витков. В частности, число витков равно единице либо двум, а каждая из частей магнитопровода выполнена из трех однофазных сердечников. В этом случае первая и вторая обмотки представляют собой всего лишь шину, пропущенную один или два раза в окно стального сердечника. Третья и четвертая обмотки выполняются многовитковыми, а следовательно, слаботочными. При большом числе витков третьей и четвертой обмоток и малом их сечении конструктивно легко и точно реализуется необходимое соотношение между витками этих обмоток (число витков четвертой обмотки в"Т раз больше, чем у третьей.Преобразователь работает с 1 уО т.е. практически не потребляет реактивной мощности. Известно, что в среднем при компенсации 1 квт реактивной мощности сокращаются потери электроэнергии примерно на 400 квт.ч в год. Таким образом, экономический эффект только за счет компенсации реактивной мощности весьма значителен. Кроме того, внедрение предлагаемого преобразователя позволит Повысить качество электроэнергии и пропускную способность трансформаторов и линий электропередач пО активной мощности.11244144 всСоставитель Л.Устинкина едактор О.Колесникова Техред С. Легеза Корректор М.Роэма аказ 8243 Тираж 666 Подписно ИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д Филиал ППП Патент,г.ужгородроектная