Преобразователь

(50 4 САНИЕ ИЗ 0 БРЕт атель плыг и ССР,09,8автои1969,Основы п М.: Высш еобрая шкоиженк М. и др. ехники. - 300-302. зовательнои тла, 1974, с. СФъД ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СУ 1 272431, кл, Н 02 М 7/515,20Ведферт Б., Хофт Р. Теорияных инверторов. - М,: Энергия,с. 203,801432704 А 1(57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м,б. использовано при построении систем электроснабжения различных объектов. Цельюявляется улучшение спектральногосостава выходного напряжения при одновременном повышении унификации используемых в преобразователе выходных трансформаторов. Устр-во содержит трехфазные мостовые инверторы 1с тр-рами 2-5, первичные обмотки двуиз которых соединены в звезду, а двухдругих - в треугольник. Вторичные обмотки тр-ров 2, 3 соединены в прямойа тр-ров 4, 5 - в обратный зигзаг.5 ил.2704 143 Из рассмотрения векторной диаграм мы на фиг. 2 легко установить, что,если параметр а Ф О, то импульсы управления одноименных вентилей инверторов, питающих трансформаторы2 и 4, синфазны, так же как и син Фазны импульсы управления вентилейннверторов, питающих трансформаторы3 и 5, если же напряжения названныхпар инверторов сдвинуты друг относительно друга на угол Ю 6, то основИзобретение относится к силовойпреобразовательной технике, в частности к преобразователям со звеном постоянного тока, и может быть использовано при построении систем электроснабжения различных объектов.Целью изобретения является улучшение спектрального состава выходногонапряжения при одновременном повыше нии унификации используемых в преобразователе выходных трансформаторов.На фиг. 1 приведена силовая схема преобразователя; на Фиг, 2 - векторные диаграммы напряжений трансформаторов каждой пары инверторов, ихсуммарного напряжения и схемы соединения обмоток трансформаторов 1 на фиг. 3 - кривые суммарного напряжения на вторичных обмотках каждого иэтрансформаторов и суммарное напряжение каждой из двух пар трансформаторов, на фиг, 4 - кривые суммарногонапряжения упомянутых пар вторичных обмоток и кривая суммарного вторичного напряжения всех четырех трансФорматоров; на фиг. 5 - кривые напряжения на отдельных вторичных обмотках трансформаторов, ранее использованные при построении кривых фиг.3,Устройство содержит отдельные (идентичные) трехфазные мостовые инверторы 1 вместе с их блоками управления, трансформаторы 2-5 этих инверторов (все трансформаторы равной мощности и с одинаковыми коэффициентами трансформации), шины 6 постоянного тока, конденсатор 7 между шинами постоянного тока для ограничения влияния индуктивности линиипостоянного тока (его применение необязательно), собственно преобразо-ватель 8, шины 9 переменного тока, различные потребители 10-12 электроэнергии в звене переменного тока с линейной характеристикой, с нелиней,:ной характеристикой и с ЭДС синхронный генератор 13 кпи какой-либо другой источник питания звена переменного тока.На фиг, 2-5 обозначены первичные обмотки 14 трансформаторов 2 и 4, вторичные обмотки 15 и 16 этих же трансформаторов, векторные диаграммы 17 и 18 основных гармоник кривых напряжений соответственно трансформаторов 2 и 4 при синфазном управлении питающих их инверторов, суммарный вектор 19 основных гармо 2ник фаз А этих трансформаторов (соответственно Аи А после взаимного сдвига фаз напряжений питающих их инверторов на угол И 12), вариант формирования напряжения 20 А(А ), суммарное напряжение 21, 22обмоток 15 и 16 соответственно трансформаторов 2 и 3, суммарное напряжение 23 трансформаторов 2 и 3 нашинах 9 при отсутствии всех остальных источников питания в звене переменного тока, суммарное напряжение24, 25 обмоток 15 и 16 соответственно 15 трансформаторов 4 и 5, суммарное напряжение 26 трансформаторов 4 и 5 притех же условиях, что и 23, суммарноенапряжение 27 всех трансформаторов,напряжения 28, 29 обмоток 15 и 16 20 трансФорматора 4, напряжения 30, 31обмоток 15 и 16 трансформатора. 5.Числа витков двух комплектов вторичных обмоток, соединяемых по схеме прямой (в трансформаторах 2, 3) 25 или обратный (в трансформаторах 4,5) зигзаг, находятся в отношении а,которое через нижеопределяемый угол-Гз - Ерд В преобразователе по фиг,используются общеизвестные трехфазныеинверторы напряжения со 180-градус ным режимом работы встречно-параллельно включенных управляемых вентилей и диодов. Их работа общеизвестна и не нуждается в пояснении.Для формирования фазового сдвига 40 на угол 1 между импульсами управления одной парой инверторов с выходными трансформаторами 2, 3 и другой парой аналогичных инверторов,к которым подсоединены трансформа торы 3 и 4, могут быть примененыобщеизвестные средства фазового управления.1+ а/2 30 55 ные гармоники кривых суммарного напряжения трансформаторов 2 и 3 по отношению к основным гармоникам кривых суммарного напряжения транс 5 форматоров 4 и 5 окажутся одинаковыми, но сдвинутыми на угол= Г(а).В то же время из фиг. 3 (5) следует, что моменты перехода через ноль кривых 21 и 24 так же, как и 10 моменты перехода через ноль кривых 22 и 25, будут попарно совпадать друг с другом.Как показано на фиг. 2, векторы 17 и 18 являются суммой основных гар моник вторичных обмоток 15 и 16 трансформаторов. Поскольку из фиг. 2РЭ. следует что в = а:1 и если принятьЭО что ЭО = 1, то, ведя отсчет углов 20 от оси ординат, получим 1 1 яхп 9 + аяЫ(8 + 60) = Аяп(8 + (/2)2 где А= 1+2 асоя 60 + а = 1+а+ а,25 В свою очередь и-е гармоники кривой напряжения обмотки 15 имеют нулевой сдвиг фаз относительно оси ординат - оси отсчета углов, а и-е гармоники кривой напряжения обмотки 16 (век тор а) сдвинуты относительно этой оси на угол ц= и ц = п 60, где = = 60 - сдвиг вектора а на диаграмме 18.Следовательно, 11-я гармоника сум марной кривой напряжения 26, которой соответствует вектор основной гармоники А , сдвинута относительно(оси ординат на угол (р45 аяп 60 11 21 ц 1+асоя 60 11 1+ а/2 следовательно, Ц = - /2, а 13-я 50гармоника этой крйвой сдвинута Науголследовательно, (= ч /2 При повороте вектора Аотносительно оси ординат против часовойстрелки на угол 4/2 получим, чтосуммарный угол поворота 11-й (це)и 13-й (;) гармоник кривой 26составит величину112 +Ц 1,"-12 У/2(против часовой стрелки)При (/2 = 7,5 Ц = - 90оЦ 11 = - 90Аналогично, но в противоположныестороны по сравнению с кривой 26,повернуты 11-я и 13-я гармоники обмотки 15 суммарной кривой напряжения23, основная гармоника которой представлена вектором А (вектор а по=вернут в данном случае на угол== - 60 ). 1Поэтому 11-е гармоники кривых 23 и 26, как и их 13-е гамроники оказываются в противофазе, Поворот векторов А и А навстРечУ друг дРУгУ производится упомянутым дополнительным общеизвестным узлом фазового управления (или установкой соответствующего напряжения смещения в уже имеющемя узле каждого инвертора)) = 2 агсСК 1+ /2На фиг, 2 и 4 соответственно при;ведены векторные диаграммы этих напряжений (19) и их кривые (23, 26) после осуществления упомянутого сдвига на угол (1 =/12 для практически важного случая, когда обеспечиваетея подавление ближайших - 11-й и 13-йгармоник. Одновременно также будут, подавлены 35, 37, 59, 61 гармоники и т.д.Вследствие неравенствамгновенных значений кривых 23 и 26 почти на протяжении всей полуволны кривой напряжения между парами трансформаторов 2, 3 и 4, 5 потечет уравнительный ток. Этот ток уравняет напряжения отдельных ступеней и кривая 27 суммарного напряжения всех трансформаторов ,преобразователя окажется строго симметричной. Как видно из этой кривой, на каждом интервале времени кри"6 14327вая 27 является полусуммой кривых 23и 26.Легко убедиться, что уравнительный ток, содержащий только названныевысшие гамронические, оказывается не 5значительным (во всяком случае он непревосходит тех значений, которые имеют токи высших гармонических приприменении общеизвестных ЬС-фильтв),В таблице приведены значения уравительных токов от названных выше1, 13, 35, 37-й гармоник напряжения,стальные высшие гармонические в криой тока (до 59-й) отсутствуют. Токиысших гармонических могут быть найены из выражений 2 У 16 п 2 Хеп 20 или в относительных единицах,еснени ближе кТехн ическая эффективность 45длагаемого решенияо в кривой выходногояются дополнительныеер ближайший - 11-я ися трансформаторы поодинаковую типовуюность, одинаковое чисоток и разнятся тольения обмоток., уравниентилей всех инверельно, повышается исльного оборудованияается использованиепоскольку вторичные-эконо т применения состо ом, ч напряжения подавгармоники, наприм13-я, унифицируюскольку они имею(габаритную) моло комплектов обко группой соедиВается загрузкаторов и, следовапользование вентинверторов, повыштрансформаторов,Где 1, 1 - соответственно токи 1-йи п-й гармоник, е - напряжение короткогозамыкания трансформатора;Зо Х - суммарное реактивное сопротивление одной фазы одного трансформатора; - напряжение п-й гармоники. таблице приведены значения 1 при0,1.Действующее значение тока трансфорватора в относительных единицах будет 046обмотки существенно различаются по числу витков, то геометрическая сумма векторов их напряжений оказывается блюке к арифметической их сумме;чем в прототипе.Преобразователь целесообразно использовать для относительно мощных преобразовательных установок, в которых приходится или совместно включать более чем два инвертора, или приходится параллельно включать по несколько вентилей. В частности, оно целесообразно для работы в качестве ведомого инвертора (ВМ) в мощной энергосистеме. Формула и з о б р е т е н и яПреобразователь, содержащий два трехфазных мостовых инвертора напряжения с трансформаторными выходами, причем первичная обмотка трансформатора первого инвертора соединена в звезду, .два комплекта вторичной обмотки трансформатора второго инвертора выполнены с отношением чисел витков, равным а, и соединены между собой по схеме прямой зигзаг и последовательно-пофазно с вторичной обмоткой трансформатора первого инвертора, а также первый блок управления, обеспечивающий формирование одноименных по фазе выходных напряжений этих инверторов с взаимным фаэовым сдвигом на угол Ф/6, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения спектрального соста. ва напряжения при одновременном повышении унификации трансформаторов, он снабжен третьим и четвертым трахфазными инверторами с трансформаторными выходами с аналогично соединенными вторичными обмотками трансформаторов и с аналогично выполненным вторым блоком управления, первичные обмотки трансформаторов второго и четвертого инверторов соединены по схеме треугольник, вторичная обмотка трансформатора первого инвертора выполнена аналогично вторичной обмотке трансформатора второго инвертора - по схеме прямой зигзаг, первичная обмотка трансформатора третьего инвертора соединена по схеме звезда, вторичные обмотки трансформаторов третьего и четвертого инверторов выполнены по схеме обратный зигзаг с аналогичным значением упомянутого параметра а, выходные цепи, об 7 14327048разованные вторичными обмотками тран- двух пар инверторов на угол у всформаторов двух пар инверторов -3 И причем значение К выбираютпервого, второго и третьего, четвер Ктого соответственно, соединены в из ряда чисел 1,2 а параметр апараллель, упомянутые блоки управле- задают соотношением5ния сфазированы между собой черезвведенный фазосдвигающий узел, обес" а2 С Ю/2-1 цд/2печивающий фазовый сдвиг напряженийб 137 5913 351" 0,083 0,059 0,0083 0,0073 0,0029 0,00271432704 1 К оставитель ГМь Техред М.Д Корректор М, Василь тор С. Пекар аказ 5458/51 Тираж 666 Подпысно ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5