Компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное

(19) (И) З(51) Н 02 М 7/155 п.1, о тчто при ная обмотка Форматора о т(21) 3623993/24-07(56). 1, Патент Великобритании92001486, кл. Н 02 М 7/08, 1979.2. Авторское свидетельство СССРйо заявке 93361125/14-07,кл. Н 02 М 7/12, 1981.(54) (57) . 1. КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПРЕОБ РАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯВ ПОСТОЯННОЕ, содержащий преобразовательный трансформатор с одной первичной, первой и второй основнымивторичными обмотками, первый и второй основные выпрямительные мостыи компенсационный трансформаторс тремя трехфазными обмотками, однаиз которых включена между первойвторичной обмоткой преобразовательного трансформатора и входом первоговыпрямительного моста, другая - между второй вторичной обмоткой преобразовательного трансформатора и входомвторого выпрямительного моста, а третья обмотка подключена к трехфазнойконденсаторной батарее, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюсохранения высокого коэФФициентамощности при плавном регулированиивыпрямленного напряжения, преобразовательный трансформатор снабжен.Пдополнительными вторичными трехфазными обмотками, каждая из которыхподключена непосредственно к входу одного из П дополнительно введенныхвыпрямительных мостов, соединенныхпо выходу с первым и вторым выпрямительными мостами.2. Преобразователь пол и ч а ю щ и й с я тем,11=-1 дополнительная вторичпреобразовательного транс соединена в звезду.3. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что при И =1 дополнительная вторичная обмот- ка преобразовательного трансформатора соединена в треугольник.4. Преобразователь по п.1, тл и ч а ю щ и й с я тем, что при 11=2 первая дополнительная вторичная обмотка преобразовательного трансфор матора соединена в звезду, а вторая- в треугольник.5. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительные выпрямительные мосты выпол-, нены на управляемых, а основные - на неуправляемьм вентилях.6. Преобразователь по п.1, о л и ч а ю щ и й с я тем, что все выпрямительные мосты выполнены на управляемых вентилях.7, Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что все основные и дополнительные выпрямительные. мосты по вьмоду соединены последовательно.8. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что все основные и дополнительные выпрямительные мосты по выходу соединены последовательно-. параллельно.Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания контактной сети на железнодорожном транспорте, в электролизе, в электро- приводе.Известен выпрямитель, содержащий преобразовательный трансформатор с двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из которых соединена 1 О в звезду, а другая - в треугольник, два выпрямительных моста, соединенных по выходу параллельно, и уравнивающий трехфазный трансформатор с дв мя трехфазными обмотками, одна из 15 которых включена между первой вторич ной обмоткой преобразовательного .трансформатора и входом первого выпря мительного моста, а другай - между второй вторичной обмоткой преобразо вательного трансформатора и входом второго выпрямительного моста. Наличие уравнивающего трансформатора выравнивает токи выпрямительных мостов и улучшает работу выпрямителя 11. 25Недостатком известного выпрямителя является низкий коэффициент мощности .Особенно он низок при регулировании выходного напряжения тиристорами выпрямительных мостов (снижается З 0 пропорционально глубине регулирова, ния).Наиболее близким к предлагаемому является компенсированный преобразо ватель переменного напряжения в пос 35 .тоянное, содержащий преобразовательный трансформатор с одной первичной, первой и второй основными вторичными обмотками, первый и второй основные выпрямительные мосты и компенсацион 40 ний трансформатор с тремя трехфазными обмотками, одна иэ которых включе на между первой вторичной обмоткой преобразовательного, трансформатора и входом первого выпрямительного45 моста, другая - между второй вторич" ной обмоткой преобразМатейьного . трансформатора и входом второго выпрямительного моста, а третья обмотка подключена к трехфазной конденсаторной батарее. Эго устройство обладает высоким коэффициентом .мощностиблагодаря тому, что коммутирующее напряжение конденсаторов обеспечивает более раннюю, по срав нению с некоипенсированныи преобразователем искусственную коммутацию вентилей 2. Однако высокий коэффициент мощности у этого устройства сохраняется лишь в неуправляемом режиме работы. При плавном регулировании напряжения с помощью тиристоров выпрямительных мостов коэффициент мощности резко снижается пропорционально глубине регулирования.Цель изобретения - обеспечение сохранения высокого коэффициента мощности преобразователя при плавном регулировании выпрямленного напряжения.Поставленная цель достигается тем, что в компенсированном преобра зователе переменного напряжения в постоянное, содержащем преобразовательный трансформатор с одной пер. вичной, первой и второй основными вторичными обмотками, первый и второй основные выпрямительные мосты и компенсационный трансформатор с тремя трехфазными обмотками, одна из которых включена между первой вторичной обмоткой преобразовательного трансформатораи входом первого выпрямительного моста, другая - между второй вторичной обмоткой пре. образовательного трансформатора и входом второго выпрямительного моста, а третья обмотка подключена к трехфазной конденсаторной батарее, преобразовательный трансформатор снабжен П дополнительными вторичными трехфазными обмотками, каждая из которых подключена непосредственно к входу одного из Ь дополнительно введенных выпрямительных мостов, соединенных по выходу с первым и вторым выпрямительными мостами,Кроме того, в компенсированномпреобразователе переменного напряжения в постоянное при й =1 дополнительная вторичная обмотка преобразовательного трансформатора соединеналибо в звезду, либо в треугольник,а при й 2 одна дополнительная вторичная обмотка соединена в звезду,а другая - в треугольник,Кроме того, дополнительные выпрямительные мосты выполнены на управляемых, а основные - на неуправляемых вентилях, либо все выпрямительные мосты могут, быть выполнены на управляемых вентилях, причем основные и . дополнительные выпрямительные мосты по выходу могут быть соединены после.144 25 3 1119 довательно или последовательно-парал- лельно.Число витков у дополнительных обмоток преобразовательного трансформатора выбирается исходя из необ 5 ходимой глубины регулирования выпрям ленного напряжения управляемыми вентилями дополнительно введенных выпрямительных мостов.На Фиг.1 и 2 представлены принци пиальные схемы двух из возможных вариантов выполнения компенсированного преобразователя переменного напряжения в постоянное при И =2.Преобразователь состоит из преобразовательного трансформатора 1, на стержнях которого расположены трехфазная первичная обмотка 2 и две трехфазные основные вторичные обмотки 3 и 4 Входы основных выпрямитель 20 ных мостов 5 и 6 соединены с вторичными обмотками 3 и 4 через расположенные на стержнях компенсационного трансформатора 7 обмотки 8 и 9. Обмотка 1 О компенсационного трансформатора 7 соединена с трехфазной конденсаторной батареей 11. Настержнях преобразовательного трансформатора 1 расположены также дополнительные вторичные обмотки 12 и 13, 30 соединенные с входами дополнительных выпрямительных мостов 14 и 15.Работа компенсированного преобразователя осуществляется следующим образом.35 При подключении трансформатора 1 первичной обмоткой 2 к питающей сети на основных 3 и 4 и дополнительных 12 и 13 вторичных обмотках появляются напряжения, которые кы прямляются с помощью основных 5 и 6 и дополнительных 14 и 15 выпрямитель ных мостов, создавая выпрямленное напряжение на нагрузке. Токи в обмотках 8 и 9 в магнитопроводе ком пенсационного трансформатора 7создают встречные магнитные потоки для гармоник 6 К+1, отвечающих К= =0,2,4; и согласные магнитные потоки для гармоник 6 К+1, отве чающих К=1,3,5 В результате, суммарный магнитный поток в магнитопроводе компенсационного трансформатора содержит преимущественно пятую и седьмую гармоники. Эти же гармони ки напряжения наводятся в обмотке 10, а следовательно, и на конденса-торах батареи 11. Напряжения на конденсаторах трансформируются в контуры коммутации вентилей основныхмостов 5 и 6, вызывая опережающуюискусственную коммутацию вентилейэтих мостов. Вентили дополнительныхмостов 14 и 15 работают в режимеестественной коммутации, посколькунапряжения на конденсаторах батареи11 не попадают в их контуры коммутации, Искусственная коммутация вентилей мостов 5 и 6 повышает коэффициентмощности всего преобразователя,С целью поддержания высокого коэффициента мощности вентили мостов 5 и 6для регулирования напряжения не используются, поэтому мосты 5 и 6 могутбыть укомплектованы и неуправляемымивентилями. Таким образом, выпрямительные мосты 5 и 6 наряду со своейосновной технологической Функциейвыполняют Функцию компенсации реактивной мощности, а следовательно,и повышения коэффициента мощностивыпрямителя,Для повышения степени компенсацииреактивной мощности, а следовательно,и еще большего увеличения коэффициента мощности, путем отстройки от режимас повторной проводимостью вентилей,характерного для преобразователейс искусственной коммутацией, выпрямительные мосты 5 и 6 выполняются науправляемьк вентилях. Отстройку отрежима с повторнойпроводимостьювентилей обеспечивают отсутствиемуправляющего импульса на вентиляхпо время появления на них положительного напряжения в непроводящей частипериода.Функцию плавного регулированиявыпрямленного напряжения выпрямителяосуществляют только дополнительныевыпрямительные мосты 14 и 15. С цельюуменьшения снижения коэффициентамощности при регулировании работу выпрямительных мостов 14 и 15 осуществляют сначала в выпрямительном, а затем в инверторном режимах, выбираячисло витков обмоток 12 и 13 так, чтобы выпрямленное напряжение полностьюоткрытьк выпрямительных мостов 14 и15 составляло примерно половину необходимого по технологии диапазона регулирования, напряжения всего преобразователя. Предлагаемый компенсированный преобразователь имеет высокий коэффициент мощности, что обеспечивает1119144 оставительехред С,Лег Алексеенк дакто Подписно 5 Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 фили аказ 7470/43 Тираж ббб ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушска