Управляемый двенадцатипульсный сильноточный преобразователь

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 654070(23) Приоритет 1)М 1 л З Н 05 Н 7/04 С 21 В 1/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий.6(088;8) Дата опубликования описания 25,1 280(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ДВЕНАДЦАТИПУЛЬСНЫ 11 СИЛЬНОТОЧНЫЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Управляемый двенадцатипульсный. сильноточный преобразователь относится к области мощных импульсных систем питания злектроФизических установок, например систем питания ускорителей 5 заряженных частиц и термоядерных установок типа "Токамак", в которых применяется сложение мощностей ряда преобразователей путем их параллельного соединения. 10Известны различные варианты двенадцатипульсных схем йреобразования 11.Одной из часто применяемых схем в сильноточных преобразователях систем 15 питания электрофизической аппаратуры является двенадцатипульсная схема, включающая в себя четыре. трехфазных моста с анодными трансформаторами, три разделительных реактора, систему 20 , управления преобразователями и регулятор выпрямленного напряжения 27.Целью изобретения является снижение реактивной мощности, потребляемой преобразователем из сети. 25Поставленная цель достигается тем, что катоды (или аноды) всех мостов подсоединены к общему тоководу, подключенному к нагрузке, а аноды (или катоды ) первого и второго мостов, пи таемых анодными трансформаторами ссинфазными напряжениями, соединенычерез первый разделительный реактор,аноды (или катоды) третьего и четвертого мостов, питаемых аноднымитрансформаторами с синфаэными напряжениями, сдвинутыми относительно анодных напряжений первого и второго мостов на 30 эл. град., соединены черезвторой разделительный реактор, средние точки первого и второго разделительных реакторов соединены черезтретий разделительный реактор, средняяточка которого подсоединена к нагрузке, и регулятор выпрямленного напряжения подсоединен к системам управления только вентилями с электрическисвязанными катодами первого и третьего мостов и только вентилями сэлектрически связанными анодамн второго и четвертого мостов или подсоединен только к системам управлениявентилями с электрически связаннымианодами первого и третьего мостов итолько вентилями с электрически свя-занными катодами второго и четвертого мостов,На фиг, 1 представлена схема предлагаемого изобретения; на фиг, 2процесс, происходящий в каждом мосте при изменении угла поджигания половины вентилей, на фиг, 3 - кривые изменения выпрямленного напряжения преобразователей при увеличении угла регулирования вентилей, а также суммарное напряжение преобразователей О приложенное к нагрузке, и ток однойг фазы питающей сети; на фиг, 4 сравнительная характеристика днух двенадцатипульсных схем.Схема содержит трансформаторы 1-4, Питающие вентильные преобразователи, вентильные преобразователи 5-8, вентили 9-32 преобразователей, разделительные реакторы 33-35, устройст- - во 36, генерирующее импульсы управления вентилями, регулятор 37 выпрями- тельного напряжения преобразователя, обеспечивающий сдвиг фаз управляющих вентилями импульсон.Когда двенадцатифазный преобразователь должен работать с максимальным выпрямленным напряжением, все вентили преобразователей поджигаются с одинаковым углом регулиронания а(. = 0 и выходное напряжение регулятора 37 при этом равно нулю. Напряжения на реакторах 33 и 34 равны нулю. Так как напряжения трансформаторов, питающих преобразователи 5 и 6, сдвинуты относительно напряжений трансформаторов, питающих преобразователи 7 и 8, на 30 эл.град., то к реактору 35 приложена разность выпрямленных напряжений обеих пар преобразователей.Для уменьшения выпрямленного напрякения преобразователя регулятор 37 воздействует на устройство 36 управления вентилями, обеспечивая одинаковое увеличение угла поджигания ,вентилей 12-17 и 24-29. Угол поджигания этих вентилей может изменяться от,= 0 доЫ ; - 180 -- У; гдеугол коммутации нентилей, а д - угол, соответствующий времени восстановления управляющей способности вентилей. У тиристорон эта величина близка к 1 эл.град.При увеличении угла поджигания половины вентилей каждого из четырех преобразователей в выпрямленном напряжении каждого моста возникает гармоническая составляющая частотой 150 Гц и кратные ей, Однако в связи с тем, что эти гармонические составляющие сдвинуты по фазе у каждого иэ мостов (например,.если положить фазу гармоники 150 Гц преобразователя 5- О, то фаза гармоники 150 Гц преобразователя 6= 60 б, фаза гармоники 150 Гц преобразователя 730 ф, фаза гармоники 150 Гц йреобразователя 8 Ч = 90, то результир;ющее выпрямленное напряжение является двенадцатипульсным. Процесс, происходящий в каждом мосте при изменении угла поджигания половины вен тилей, иллюстрирует фиг. 2. При рассмотрении для упрощения пренебрегаемВременем коммутации.На фиг. 2 Е- фаэные напряжениявторичной обмотки трансформатора,токи вентилей 9-14, О,5 выпряленное напряжение преобразователя 5, д - ток фазы А обмотки трансформатора 4, В моментвремени сугол регулирования вентилей 12, 13,Фг =14 увеличивается от А = 0 доК150 эл. град., а вентилей 9, 10,11 остается неизменным и равным нулю.За счет того, что при несимметричном изменении углов поджигания вентилей одного моста возникает поочередное горение вентилей противоположных плеч моста, обмотка трансформатора разгружается от тока, и в кривой выпрямленного напряжения преобразователя возникают участки нулевогонапряжения в интервале изменения уг О,ла регулирования половины вентилейот 60 до 180 эл.грд.На фиг, 3 представлены кривыеизменения выпрямленного напряженияпреобразователей 5-8 при увеличениир 5 угла регулирования вентилей 12-17 и24-29 от д= 0 додСа = 150 эл.град.На фиг, 3 представлено суммарное напряжение преобразователей ОдЕприложенное к нагрузке, и ток однойфазы питающей сети.Как видно из фиг. 3, напряжение,приложенное к нагрузке, являетсядвенадцатипульсным, и ток фазы примерно в четыре раза меньше того тока,который был бы,если бы регулированиенапряжения преобразователей уменьшилось путем симметричного увеличения угла поджигания всех вентилей.На фиг. 4 представлена сравнитель.ная характеристика двух двенадцати 40 пульсных схем. Кривая Т относится ксхеме прототипа, кривая 3 Л относитсяк предлагаемой схеме. На фиг, 4реактинная мощность, потребляемаяпреобразователями иэ сети, РИ - ны 45 прямленная мощность, Ед - напряжение.холостого хода преобразователя, Е -выпрямленное напряжение преобразователя.Применение предложенной схемы осо 50 бенно целесообразно в системах, нкоторых необходимо соединять параллельно большое количество тиристорныхпреобразователей.В частности, .такую схему предполагается использовать в системе питанияобмоток полоидального поля термоядерной установки "Т,0 И", где требуетсяизменение выпрямленного напряженияболее, чем н 10 раз, и питающая сетьне допускает больших толчков реактивцО ной мощности.формула изобретенияУправляемый двенадцатипульсныид 5 сильноточный преобразователь, содержащий четыре трехфазных моста с анодными трансформаторами, три разделительных реактора, систему управления преобразователями и регулятор выпрямленного Напряжения, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью снижения реактивной мощности, потребляемой преобразователем из сети, катоды или аноды) всех мостов подсоединены к общему тоководу, подключенному к нагрузке, а аноды (или катоды )первого и второго мостов, питаемыханодными трансформаторами с синфазными напряжениями, соединены через первый разделительный реактор, аноды(или катоды) третьего и четвертогомостов, питаемых анодными трансформаторами с синфазными напряжениями,сдвинутыми относительно анодных напряжений первого и второго мостовна 30 эл.град.,соединены через второйразделительный реактор, средние точкипервого и второго разделительных реакторов соединены через третий разделительный реактор, средняя точка которого подсоединена к нагрузке, и регулятор выпрямленного напряжения подсоединен к системам управления тольковентилями с электрически связаннымикатодами первого и третьего мостови только вентилями с электрическисвязанными анодами второго и четвертого мостов или подсоединен только ксистемам управления вентилями сэлектрически связанными анодами первого и третьего мостов и только вентилями с электрически связанными катодами второго и четвертого мостов.Источники информации,5 принятые во внимание при экспертизе1. Каганов М. Л, Электронные иионные преобразователи, ч.01, Госэнергоиздат, 1956.2. Моносзон Н. А. и др. Система20 питания электромагнита протонногосинхротрона на 7 ГэВ, ЛТЭ 9 4, 1962,аб,о Составитель Е. МедвеРепакхо Е. Меоропоаа техреп й,Щепакокая3 9 5 Ко ректо Г аро ака одписн 5 П ул, Проектная,Ужго ил Я Рд И 243 74НИИПИ Гопо дел35, Моск ударств и изобр а, Жтент ф,Тираж 88нного котений иРаушска тета Скрытийнаб