Преобразовательный агрегат

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательский,проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники Завода "Электровыпрямитель"(56) Преображенский А.А. Теориямагнетизма, магнитные материалы иэлементы. М.: 1972, с.31, 73, 76, 80Розанов О.К. Основы силовой преобразовательной техники. М.:Энергия,1979, с.392,(57) Изобретение относится к областиэлектротехники и может быть использовано в преобразовательных трансформаторно-тиристорных агрегатах,предназначенных для питания от автономной сети соизмеримой мощности сповьппенными требованиями к их электромагнитнои совместимости. Цель изоб.ретения - улучшение электромагнитнойсовместимости с автономной питающей сетью соизмеримой мощности. Устройст во содержит трехфазный сетевой согласующий трансформатор 1, включенный между сетью и выпрямителем, выполненным по мостовой схеме на тиристорах 5-10, а также систему автоматического управления 11. К концам первичных обмоток трансформатора 1 подключены конденсаторы 12-14 сетевого фильтра. Магнитопровод трансформатора 1 шихтуют из низкоуглеродистой нелегированной холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0,5- 5 мм. Это позволяет выполнить трансФорматор с избирательно увеличенными в 1,05-4 раза потерями на вихревые токи при пониженных потерях на гистерезис. Такое выполнение трансформатора позволяет снизить уровень высших гармоник на входе устройства С в диапазоне радиопомех при минимально необходимой емкости конденсаторов 12-14. Это приводит к снижению уровня искажения сетевого напряжения питающей сети, что обеспечивает достижение поставленной цели. 2 з.п. Ф-лы, 3 ил.131Изобретение относится к электро-технике и может быть использованов преобразовательных трансформаторнотиристорных агрегатах предназначенных для питания от автономной сетисоизмеримой мощности с повышеннымитребованиями к их электромагнитнойсовместимости.Цель изобретения - улучшениеэлектромагнитной совместимости с автономной питающей сетью соизмеримоймощности путем снижения на входеуровня высших гармоник в диапазонерадиопомех при минимально необходимой емкости конденсаторон.На Фиг.,приведена принципиальная схема преобразовательного агре -гата; на фиг.2 - эквивалентная схемазамещения его в однойазном режиме;на фиг.З - диаграммы напряжений,характеризующие работу преобразовательного агрегата.Преобразовательный агрегат содер.жит трансйорматор 1 с обмотками 2и 3 и магнитопроводом 4, а такжетиристоры 5-10, блок 11 системыавтоматического управления САУ иконденсаторы 12-14.Концы первичной обмотки 2 трансФорматора 1 образуют входные выводыпреобразовательного агрегата, к которым подключены конденсаторы 12-14фильтра радиопомех. Концы вторичной обмотки 3 трансйорматора 1 поцключены к зажимам переменного токашестиплечевого вентильного моста натиристорах 5-10, зажимы постоянноготока которого образуют выходные выводы преобразовательного агрегата.Блок 11 САУ подключен своими выходами к управляющим электродам тиристоров 5-10. Магнитопронод 4 трансфор.матора 1 шихтован низкоуглеродистойнелегированной холоднокатаной электротехнической сталью толщиной 0,54 мм,Преобразовательный агрегат работает следующим образом,При подаче на входные выводы преобразовательного агрегата сетевогонапряжения на вторичных обмотках 3его трансйорматора 1 Формируетсятрехфазная система напряжений. Блок11 САУ обеспечивает отпирание тиристоров 5-10 поочередно в порядкеих нумерации со сдвигом по Фазе в60 эл. град. На выходе преобразовательного агрегата йормируется шестиимпульсное выпрямленное напряжение.7589 50 55 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 2В процессе коммутации тиристорон, например отпирании очередного тиристора 7 (йиг.1) и запирании тиристора 5, происходит кратковременное закорачивание вторичных фаз а и Ь на время спадания тока в тиристоре 5 с т. до 0 и нарастании тока н отпи -"драемом тиристоре 7 с О до 1,Это времяопределяется суммарным реак. тансом сети и трансформатора е- агс соз(сон М, - е ).На время коммутации тиристоров во вторичном напряжении трансформатора появляются коммутационные просечки в синусоидах напряжения, обусловленные ныравниванием - усреднением йазных напряжений 1, 1 ь, П, в моменты коммутации очередных пар тиристоров (йиг.За), т.е. тиристорный блок работает как источник коммутационных импульсов напряжения 1 Г ( йиг.36, где 1- импульсы йазы А),Поскольку реактансы питающей сети трансформатора ведут себя как индуктивный делитель напряжения, величина коммутационного импульса напряжения на входных выводах преобразовательного агрегата оказывается более низкой, достаточной для обеспечения нормированного 57-ного коэфйициента искажения синусоидальности сетевого напряжения (Фиг.Зб,в, фаза П),Однако если для обеспечения нор. мированного коэффициента искажения допустимы просечки сетевого напряжения в десятки и даже в сотни вальт, то уровни высших гармоник, относящихся к спектру радиопомех, не должны превышать десятков милливольт, поэтому их шунтируют конденсаторами 12-14 йильтра радиопомех. Эти конденсаторы образуют с реактансом сети колебательные контуры, возбуждаемые коммутационными импульсами напряжения.Возникающие дополнительные переходные процессы н сетевом напряжении в моменты коммутации тиристоров (фиг.Зв, йаза 11) требуют дополнительного реактирования преобразовательного агрегата либо за счет введения реактора Фильтра радиопомех либо за счет увеличения реактанса трансформатора, что в обоих случаях ведет к увеличению массоеабаритных показателей и установленной мощности трансформаторно-реакторного оборудования.Действительно, потери в стали магнитопровода трансформатора складываются из потерь на гистерезис Р потерь на вихревые токи Р и добавочных потерь РА, которые могут достигать 50 от потерь на вихревые токи (и пропорциональны им). 25Потери в электротехнической стали не подразделяются на составляющие. Однако если потери на гестерезис определяются только магнитными свойствами стали, то потери на вихревые токи пропорциональные квадрату толщины электротехнической стали и квадрату частоты гармоник тока. Следовательно, при целенаправленном увеличении толщины пластин стали и уменьшении ее удельного электросопротивления за счет ухудшения качества стали можно обеспечить эффективную дополнительную фильтрацию высших гармоник и демпфирование переходных процессов возбуждения сети без увеличения потерь на основной несущей частоте питающей сети.Для максимального снижения потерь в стали магнитопровода трансформатора преобразователя (вообще) при использовании электротехнической стали толщиной 0,35 (и даже 0,27) мм предлагается шихтовать магнитопровод преобразовательного трансформатора толщиной 0,5-4 мм. Низкоуглеродистая сталь имеет пониженное удельное электросопротивление и повышенную максимально допустимую индукцию, что ведет к дополнительному квадратичному увеличению потерь на вихревые токи для высших гармоник.Снижение потерь на гистерезис можно обеспечить улучшением магнит-,35 33175Однако, если рассмотреть эквивалентную схему замещения (фиг.2, где С - емкость питающей сети; 1.С - ре- активное сопротивление сети; 1 з реактивное сопротивление трансформа тора; К 1,д - продольное сопротивление; 1 , К - поперечные сопротивления;- импульсы коммутационных искажений выпрямителя; Е - ЭДС фазы А питающей сети), потери в стали О магнитопровода трансформатора можно использовать как дополнительное фильтрующее и демпфирующее звено, внеся в конструкции магнитопровода трансформатора ряд дополнительных 5 конструктивных и технологических изменений. 89 4ных свойств электротехнической низкоуглеродистой нелегированной стали путем придания ей магнитной анизотропии холодной прокаткой стали.Таким образом, специальный преобразовательный трансформатор должен дополнительно выполнять Функции фильтрации и.демпфирования высших гармоник в квадратичной зависимости от номера этих гармоник (заградительный трансформатор) .Такой трансформатор имеет коэффи" циент трансформации, возрастающий в пределЕ в квадрате от номера высшей гармоники коммутационных импульсов напряжения. Это позволяет снизить уровень высших гармоник на входных выводах преобразовательного агрегата в диапазоне радиопомех при минимально необходимой емкости конденсаторов, а соответственно, сам уровень искажения сетевого напряжения питающей сети (фиг.3 в, Фаза С), т.е. Улучшить электромагнитную совместимость преобразователя с агтоном. ной сетью ограниченной мощности.,Блок 11 САУ может быть выполнен по многоканальной аналоговой структуре и содержать стандартные подблоки,Применительно к трехфазному мостовому выпрямителю многоканальная аналоговая САУ в простейшем случае содержит шесть каналов по числу тнрис-. торов в выпрямителе. Каждый канал нме имеет устройство синхронизацип ( УС ) с сетьюможет быть общм на основе шестифазного трансформатора), фазосдвигающие устройства (ФСУ), сигналы с выходов которых подаются на управляющие электроды тиристоров 5-.10. Каждый сигнал СУ работает счастотой питающей сети. Распределение управляющих сигналов по каналам осу-: ществляется самим входным сетевым напряжением с помощью трансформатора, шестифазное переменное напряжение которого определяет начало отсчета угла управленияв каждом канале САУ 11. Фазовый сдвиг управляющих импульсов задается сигналом управления, общим для всех каналов. На выходах ФСУ формируется Фазоуправляемые импульсы. Поскольку для мостовой схемы выпрямления необходимы сдвоенные через 60 эл.град. Управляющие импульсы на входах устройств Формирования.и усиления управляющих импуль1317589 опписн аж Проектная, 4 зя, в пор. яр в т, , Уж сов производят их сдваивание путем псдачи сигналов от двух соответствующих ФСУ.Сдвоенные сформированные и усиленные сигналы подаются поочередно со сдвигом по фазе на 60 эл,град, на управляющие электроды тиристоров 5-10. Форм у л а изобретения Преобразовательный агрегат, содержащий трехфазный сетевой согласующий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными выводами для подключения питающей сети, к каждому из которых подключен конденсатор сетевого фильтра радиопомех, а его вторичная обмотка подключена к входу тиристорного выпрямителя, выход которого образует выходные выводы для подключения нагрузки, и система автоматического управления тиНИИПИ Заказ 2430/5 ристорами выпрямителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения электромагнитной совместимости с автономной питающей сетью соизмери мой мощности путем снижения на входе уровня высших гармоник в диапазоне радиопомех при минимально необходимой емкости конденсаторов, указанный трансформатор выполнен с избирательно увеличенными в 1,05-4 раза по-терями на вихревые токи при пониженных удельных потерях на гистереэис.2. Агрегат по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что магнитопровод трансформатора выполнен иэ ниэкоуглеродистой электротехнической стали толщиной 0,5-5 мм,3, Агрегат по пп.1 и 2, о т л и"ч а ю щ и й с я тем, что электро техническая сталь магнитопровода изготовлена нелегированной с пониженным удельным электросопротивлением и холоднокатаной.РмгМ