Управляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) О.Г. Булатов и В.А. Шитов (71 ) .Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской революции энергетический институт(56). 1. Авторское свидетельство СССР Р 443448, кл. Н 02 М 7/155, 1974.2. Авторское свидетельство СССР В 519832, кл. Н 02 М 7/155, 1976.3. Каганов И.Л. Электронные и ионные преобразователи, ч. 3, М., Госэнергоиздат, 1956, с 439, рис. 5-41.4. .ПбпФег Магг. В 1 е 203-ЗсЬа 1- ипя, 1 Ьге ЕтдепзсЬаГ 1 еп ппй 1 Ьте. Апюепйипк 1 п бег Ье 1 зФипязе 1 еЫФгопхЬ. - ЕТЕ-А, 1972,. Вй, 93, Н 10 з571 576.5. Авторское свидетельство СССР В 764067,: кл. Н 02 М 7/12, 1980 г.- 6. Авторское свидетельство СССР В 752685, кл. Н 02 М 7/12 1980 г, (54)(.57) УПРАВЛЯЕИЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО. НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ содержаний трехфазный трансФорматор,вторичные обмотки которого соединены в звезду, трехфазный выпрямитель, собранный на управляемых вентилях по мостовой схеме, в диагональ еременного тока которой включены концы звезды вторичных обмоток, однофазный выпрямитель, собранный на управляемых вентилях по мостовой схеме в диагональ переменного. тока которой включен конденсатор, причем по выходу оба выпрямителя соедийены параллельно, о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения величины коммутационных напряжений, дополнительно введены две пари встречно-параллельно включенных вентилей, один из которыхЕ полностью управляемый, причем одна пара вентилей включена между нулево точкой звезды вторичных обмоток.тра сформатора и выводом одной из обкла док указанного конденсатора, другая пара вентилей включена между нулевой точкой звезды вторичных обмоток тра сформатора и выводом другой обкладк конденсатора, а два несмежных венти ля моста однофазного выпрямителя вы полнены полностью управляемыми.Изобретение относится к преобра=зовательной технике и предназначено для использования в зависимых преобразователях с улучшенными энергетическими показателями.Известии схемы зависимых преобразователей, в которых улучшение энергетических показателей достигается за счет принудительной двухступенчатой коммутации. Включение вентилеЙ с опережающими углами регулирования 10 позволяет осуществлять генерирование реактивной мощности. Схемы содержат два трехфазных моста (основной и вспомогательный), демпфирующий конденсатор и два ключевых элемента. 5 В этих схемах принудительная коммутация осуществляется в обеих группах одновременно. В результате в демпфирующий конденсатор вводится энергия, накопленная в двух фазах питающей 20 сети, что приводит к повышению коммутационных напряжений 1 и 2 .Известна схема КагановаСабба и ее модиФикации, в которых устройство принудителы.ой коммутации со единено с общей точкой вторичных обмоток питающего трансформатора, включенных по схеме фзвеэда", принудительная коммутация в каждой из групп происходит независимо. 30Однако указанные схемы оказываются неработоспособными в области малых токов нагрузки, так как коммутирующий конденсатор перезаряжается постоянным током нагрузки, в резуль- З 5 тате чего перезаряд конденсатора затягивается 31 и 41 .Известна также схема, в которой для принудительной коммутации тока в обеих вентильных группах должно лиодержаться два конденсатора, что 0 увеличивает ее массогабаритные показатели 5Наиболее близким к предлагаемому является управляемый преобразователь переменного напряженияв постоянное, 45 содержащий трехфазный трансформатор, вторичные .обмотки которого соедине ны в звезду, трехФаэный выпрямитель, собранный на управляемых; вентилях по мостовой схеме, в диагональ пере менного тока которой включены концы звезды вторичных обмоток, однофазный выпрямитель, собраннйй на управ. ляемых вентилях по мостовой схеме, в диагональ переменного тока которой 55 включен конденсатор, причем по выходу оба выпрямителя соединены параллельно 6 .В данном преобразователе узел принудительной коммутации выполнен 60 в виде однофазного моста с конденсатором в диагонали.За счет соединения одного конца конденсатора с общей точкой вторичных обмоток удается осуществлять принудительную коммутацию в каждой из вентильных групп в отдельности. Поэтому на любом интервале коммута-: ,ции накопления энергия выводится только из одной фазы.Недостатком прототипа является снижение надежности, что обусловлено повышением коммутационных напряжений. В схеме прототипа принудительная коммутация разбивается на три этапа: перевод тока нагрузки из ранее проводившей Фазы сети в кон;денсаторф переэаряд конденсатора то- ком нагрузки, перевод тока нагрузки из конденсатора в очередную Фазу се" ти,Для обеспечения надежной коммутации начальное напряжение на конденсаторе должно превышать амплитуду Фазного напряжения на величинуьц а т 4 ь 7 сгде у - ток нагрузки;Ь - индуктивность рассеянияодной Фазы трансформатора,приведенная к первичнойстороне,С - емкость конденсатора .Наибольшая длительность второгоэтапа определяется выражением где Ц- амплитуда линейного напряжения на вторичной стороне трансФорматора.Прототип обладает противоречием: для уменьшения величины напряжения В 0 необходимо увеличивать емкость конденсатора С, но при этом возрастает длительность интервала Ь 1, увеличение длительности этого интервала отрицательно сказывается на режиме работы трансформатора и характеристиках преобразователя. Например, если номинальная мощность преобразователя 50 кВА, напряжение на вторичной стороне трансформатора 220/380 В, напряжение короткого замыкания трансформатора составляет 53 номинального. При этих условиях фазная индуктивность рассеяния 400 мкГн. Для того, чтобы длительность второго этапа не превышала вре. мени, соответствующего 10 эл.град. емкость не должна превышать 100 мкФ. Тогда наименьшая величина напряжения д 0 составляет 65% от амплИтуды Фаэного напряжения на вторичной стороне трансформатора, На эту величину должны быть рассчитаны все элементы схемы.Цель данного изобретения - повы" шение надежности путем снижения величины коммутационных напряжений.Поставленная цель достигается тем, что в управляемый преобраэова10 бб 003тель переменного напряжения в посто- естественной коммутации и осущестянное, содержащий трехфазный тран- вляется следующим образом. сформатор, вторичные обмотки которо- Пусть проводят вентили 2 и 7 трехго соединены в звезду, трехфазный фазного моста 1 (Фиг. 1). выпрямитель, собранный на управля-Необходимо принудительно перевесемых вентилях по мостовой схеме, в 5 ,ти ток нагрузки с вентиля 2, на вен,диагональ переменного тока которой тиль 4 Для этого в мом .включены концы звезды вторичных об- Со (фиг. 2) включают вентили 9 и 16. моток, однофазный выпрямитель, соб- Начальный уровень напряжения на кон ранный на управляемых вентилях по денсаторе 13 превышает амплитуду мостовой схеме, в диагональ перемен напряжения вторичных обмоток 8. В ре ного тока которой включен конденса- зультате на интервале. С С токна-. тор, причем по выходу оба выпрямите- грузки переходит из цепй вторичная ля соединены параллельно, дополни-. обмотка 8 Фазы а - вентиль 2 в цепь тельно введены две пары встречно-.параллельно включенных вентилей, 15 тиль 9. В момент С 4, когда ток Фа. один из которых полностью управля- зы а достигнет нуля выкодна пара вентилей тили 9 и 16 и одновременно включают включена между нулевой точкой звездывентиль 11. На интервале С- С ток вторичных обмоток трансформатора . нагрузки протекает по цепи диод 15 и выводом одной из обкладок указан- ъ конденсатор 13 - вентиль 11, П и ного кон енсато адчри тилейд сатора, другая пара вен этом конденсатор дозаряжает я Всато ас . мозвез ввключена между нулевой точкой мент С включают вентиль 4 и ток нато ады торичных обмоток трансформа- грузки начинает переходитодить в цепьр и выводом другой обкладки кон- вторичная обм т 8 фмо ка фазы Ъ - вентиль 4. денсатора, а два несмежных вентиля В момент смоста однофазного выпрямителя выпол- переходит25 . тток нагрузки полностью4. инте ва невы полностью управляемыми.одит в вентиль . На инте ваинтервале.- С конденсатор 13 Частично разна Фиг. 1 показана принципиальная ряжается, а на интервале с- с досхема устройства; на Фиг. 2 - диаг-.заряжается. Лбсолютные велйчинй при.Рал ы, поясняющие работу устройства 30 ращения напряжения на этих интерваУправляемый преобразователь пере- лах не Равны междУ собой. Разница менного напряжения в постоянное этих напряжений компенсируется на (фиг, 1) содержит трехфазный мост. 1, интервале - Су. Для этого либо 2 собРанный на управляеыюх вентилях выключают вентили 9 и 16 и одновр -вре-е -7К зажимам переменного тока мос- З 5 менно включают вентиль 11 (Фиг. 2), та 1 подключены концы звезды вторич- либо оставляют вентили 9 и 16 открыных обмоток 8 трехфазного питающего .пеРвом случае конденсатор 13 тРансформатора. устройство принуди- дозаряжается на интервале с фа нтельной коммутации состоит из одно- а во втором - частично разряжает Ф з Ого моста на вентилях 9-12 и : на этом интеРвале. В момент С у тся конденсатора 13. Устройство принуди- Ройство коммутации вновь готово к4 Оусттельной коммутации. соединено с общей точкой вторичных обмоток 8 спомощью парвентилей 14-17. Вентили Использование предлагаемо ог уст, управляемыми1 являются полностью ройства позволяет. снизить комм ту ациуправля е эмыми, т.е. выключаемыми по 45 онные напряжения на венти х а45ля з счетющ му электроду. В качестве . увеличения емкости конденсатора . вентилей 15 и 1и 17 могут быть исполь- : так для рассмотренного выше .случаяУ зованыа ы диоды. На Фиг. 1 приняты по- при емкости конденсатора 1500 мкФ .дожйтель ые нц аправления тока и на- величина коммутационных напряжений, пряжений: 1 - вторичный ток Фазы 50 отнесенная к амплитуде Фазного на,трансФорматора, 0- напряжейие на пряяения вторичной стороны не п еРе,и 0 .- напряжения, : вышает 5. При этом длительность всемежду общей точкой вторичных обмо го коммутационного интервале С - С ток 8 и на.9 об зши ми постоянного тока пре- .не превышает времени соответ твВ с ующебразователя, а, Ь, с -Фазы трансфор .го 10 эл.град. матора.Работа предлагаемогоР д ого устройстваСнижение коммутационных напряжвзаключается во вкаочопе же икаочении .вентилей с ний на вентилях повышает надено тре н ем относительно -моментов. работы устройства.ж с ь1066003 орректор В. Гирняк 56/57 Тираж ВНИИПИ Государс по делам изоб113035, Москвг, Ж 672,венного комитета ретений и открыты -35, Раушская наб Заказ 11 ПодписноСР