Способ управления комбинированным преобразователем постоянного тока

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, а именно к вопросам оптимального управления статическими преобразователями большой мощности и может быть использовано в элекро 5 химическом производстве, а также в металлургической промышленности для управления электропроводами блюмингов, слябингов и других мощных механизмов прокатного производства. Широко известен способ управления мощным преобразователем, состоящим из двух последовательно соединенных трехфазных управляемых мостовых вып 15 рямителей, заключающийся в том, что в определенном диапазоне изменения ЭДС преобразователя меняют угол регулирования только одного из последовательно соединенных выпрямителей, т. е. управление выпрямителями осуществляют не одновременно, а поочередно 1 (2.Такой способ управления по сравнению со способом одновременного управления позволяет значительно снизить величину суммарной реактивной мощности, потребляемой преобразователем из сети, однако при этом потери электроэнергии в преобразователе остаются достаточно высокими и, кроме того, поочередное управление мостами преобразователя вызывает ухудшение спектра частот высших гармоник сетевого тока. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являетсяспособ управления комбинированным преобразователем постоянного тока, состоящим из двух одинаковых, выполненныхпо 12-пульсной эквивалентной схеме,преобразователей, заключающийся в том,что изменяют углы регулирования вентильных групп преобразователей, при поочередном управлении 12-пульсными преобразователями по отношению друг к другу и нри одновременном и симметричномуправлении трехфазными мостами внутрикаждой 12-пульсной схемы 3,5 741410 мостов 3, 4 одновременно и синхронноу уменьшают на величину Ь с, По нагрузе щ ке 7 начинает протекать выпрямленный ток.Так как в режиме минимального вы 5 у ходного напряжения катодные группы вентилей мостов 1, 2 и анодные группы вен- и тилей мостов 3, 4 работают в выпрями- о тельном. режиме с минимальным углом в регулирования с= О, а.анодные группы 10 аомостов 1, 2 и катодные группы мостовв 3, 4 - в инверторном режиме с максималь- и ным углом регулирования(Ю - ф 180 ), ло то этот режим характеризуется очень ма- н лым потреблением из сети реактивной 15 мощности Ц, величина которой пронорци- р ональна величине угла ь сА и току нагруз- о ки Эб и может быть определена из выраже- к ния О =К Лдеос(1), при Ьс(- О,Я-О. лКроме того, в этомрежиме ток нагруз. щ ки протекает по вторичным обмоткамс трансформаторов 5 и 6 в течение малой н доли периода, что приводит уменьшению потерь электроэнергии и. повышению КПД устройства в целом, 25 (Величина действующего тока 3 вто- л ричных обмоток трансформаторов 5, 6м определяется по формулер 2 т 30(2) (для ре- Ы=ОсА - Й2 ого на35зоватещым роти 4 в режим жимов, где с - ц тХ/З ), приполучаем 32 - ОПоследующее увеличение выходипряжения комбинированного преобраля осуществляют дальнейшим синхруменьшением углов управления М 2анодных групп мостов 1, 2 и всехвофазных катодных групп мостов 3одиапазоне 180 ) М,О, получаямаксимального вьиодного напряженпри а - О,й В соответствии с формулой (1) в про- цессе повышения выходного напряжения потребление реактивной мощности из сети сначала возрастает, достигая максимума при с = 90 , а затем убывает уменьощаясь до нуля при с 2 = 0 .о50Величина действующего тока вторичных обмоток трансформаторов 5, 6 также сначала возрастает, достигая нри с, -" 60о значения 3., = 0,81530, а при дальней шем уменьшении углов с в диапазонео о 55 60 ) Ю ), О ток 3 остается постоянным2 т( при МСОИМ) .При использовании комбинированного преобразователя в инверторном режиме 6правление этим преобразователем осуествляют следующим образом.В исходном состоянии, соответствующемнулевому значению выходного напряжения,глы регулирования всех катоднык группентилей обоих трехфазных мостов 1, 2 иротивофазных анодных групп вентилейбонх трехфазных мостов 3, 4 устанавлиают одинаковыми и равными с.=Оп,п,углы регулирования всех анодных группентилей обоих трехфазньгх мостов 1, 2противофазных катодных групп вентией обоих трезфазных мостов 3, 4 устаавливают одинаковыми и равными с =б,дк,при этом величина угла о(щовыбиается из условия защиты инвертора отпрокидывания, Увеличение противоЭДСомбинированного преобразователя от нуевого до максимального значения осуествляют, изменяя одновременно инхронно углы регулирования Окатодых групп вентилей мостов 1, 2 и провофазных анодных групп вентилей мосов 3, 4 соответственно в диапазонес( Ь с, при этом характер потребения реактивной мощности из сети и изенение величины действующего тока втоичнык обмоток питающих трансформаторов будут аналогичны таковым для выпрямительного режима,По предложенному способу возможноуправление комбинированным преобразователем, состоящим из двух 12-пульсных преобразователей, включенных параллельно, которое осуществляют аналогичным образом.Следует отметить, что в комбинированньи преобразователях, как в том, так ив другом случаях второй 12-импульсныйпреобразователь может быть запитан отпротивофазных трансформаторов, В этомже случае для катодньи групп преобразователей 1, 2 противоположно направленными являются катодные группы преобразователей 3, 4 а для анодных групппреобразователей 1, 2 - соответственноанодные группы преобразователей 3, 4,вследствие этого режим нулевой скоростиполучают, устанавливая одинаковыми иравными о(= Ы .ъ 0 углы регулирования всех катоднык групп мостов1 - 4, а углы регулирования всеханодных групп мостов 1 - 4 устанавливают одинаковыми и равными 6=ор=180. Регулирование напряжения такогопреобразователя в выпрямительном режиме осуществляют изменением угловос( от 180 до нуля, а в инверторномрежиме - изменением углов Ы от ну 4ля до 180,Прц управлении комбинированнымипреобразователями по прецлагаемомуспособу как в выпрямительном, так и 5в инверторном режимак кажцый цз мостов 1 - 4 представляет собой элементарный одномостовой преобразователь с поочербдным управлением вентильными группами внутри этого преобразователя. 1 ОИзвестно, что при поочерецном управлении вентильными группами оцномостового преобразователя в сеть питания генерируются четные гармоники, включаяи вторую гармонику, что является сущест венным недостатком этого способа управленияВ данном случае взаимное управлениевыпрямителями 1 4 осуществляют таким образом, что все четные гармоники 20каждой пары мостов 1, 3 и 2, 4 находятся в противофазе и взаимно уничтожаются, а в сеть генерируются токи высшик гармоник только нечетного ряда, начиная с 11-й гармоники.25В итоне прецлагаемый способ управления комбинированным преобразователеми известный способ почередного управления двумя 12-пульсными преобразователями в отношении генерирования токов З 0высшик гармоник в сеть питания даютэквивалентные результаты,Однако предлагаемый способ управления имеет заметные преимущества перецизвестным способом в отношении энергетических показателей, что особенно важно в условиях большой мощности, Комбинированные преобразователи, управляемые по предлагаемому способу, характеризуются меньшим потреблением реак- фтивной мощности иэ сети в режимахмалых выходных напряжений и имеютболее высокий КПД в зоне регулированиянапряжения от нуля до половины номинального значения вследствие чего онимогут найти широкое применение в различных энергетических установках и, вчастности, в регулируемык электропривоцах большой мощности.Особенностью предлагаемого способауправления является абсолютная простота его реализации как на действующих,так и на вновь проектируемых установках,Реализация предлагаемого способауправления мощным комбинированнымпреобразователем не потребует ни дополнительнык капцтальнык затрат, ни 10 йувели сенин теку.пцх издержек у потребителяя . Та к, па пример, дл осу цествленця предлагаемого способа ла действую 1 цих установках требуется провести всеголишь незначительные переключения в цепяк систем импульсно-фазового управления. Экономическая эффективность рассматриваемого предложения определяется более высокими энергетическими показателями преобразовательнык устройств, управляемых по предлагаемому способу.Формула изобретенияСпособ управления комбинированным преобразователем постоянного тока, содержащим два одинаковых, выполненных по 12-пульсной эквивалентной схеме, преобразователя, состоящий в том, что симметрично изменяют углы регулирования вентильных групп преобразователей., о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения потерь электроэнергии при одновременном уменьшении потребления реактивной мощности в режиме, соответствующем нулевому значению выходного напряжения (ЭДС) комбинированного преобразователя, углы регулирования оцноименных, например, катоцных групп вентилей обоих трекфазных мостов первого 12-пульсного преобразователя и протифофаэно направленных анодных групп вентилей обоих трехфазных мостов второго 1 2 пульсного преобразователя, устанавливают одинаковыми ц равными МЛ=Ыа углы регулирования всех аноднык групп вентилей первого 12-пульс ного преобразователя и всех противофазно направленных катоднык групп вентилей второго 1 2-пульсного преобразователя устанавливают одинаковыми и равными с, =Ощувеличение напряжения (ЗДС) комбцпированного преобразователя в направлении прохождения тока нагрузки от нулевого до максимального значения осуществляют синхронным изменением углов регулирования М,2 всех анодных групп первого 12-пульспягопреобразователя ц всех протцвофазных катодных групп второго 1 2-пульсного преобразователя в диапазоне от ч 2 -- О щ, до сф,2 -- сА 1, а увеличение напряжения (противоЭУ 1 С), комбцнцрованно о преобразователя в противоположном нлправлении от нулевого до максимального значения осуществляют сцнк 1,"ннь м изменением углов регулцрованц Ы всг х катодных групп первого 1Г% и гп 1, иеобра3. Солодухо Я. Ю., Замараев Б. С.Вентильные преобразователи и их влияние на электроснабжающие сети. Новаятехника в электроснабжении и электрооборудовании промышленных предприятий,М., 1975. ЦНИИПИТираж Заказ 3333/93 Подписное9 741410 10зовафеля и всех противофазных анодных на электроснабжаьщие сети (итоги наукиг упп второго 12-пульсного преобразова- и техники). "Электропривод и автоматигруптеля в диапазоне от с -" А до с = зация промышленных установок,", т 54 й 1 п 4Ю, гаев, 06180 о, М., 1977,ЩР) 1 ОЪИ 1г цщхИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ковалев ф. И., Мосткова Г, П.Полупроводниковые выпрямители, МфЭнергия", 1967, гл, 2.2, Замараев Б, С., Райхман Э, Н,Влияние тиристорных электроприводов