Преобразователь многофазного напряжения в постоянное и способ управления преобразователем

ОПИСДНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскыкСоциапистичесииаРеспублик и 1944012оо делам нэобретеннй н отерытнЯ.632(088.8) Дата опубликования описания 17,07.82(72) Авторы изобретения В,Н. Мишин и Н,С. Легостаев Научно-исследовательский институт автоматикии электромеханики при Томском институте атоматизйрованныхсистем управления и радиоэлектроники(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МНОГОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ1Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано, например, в электрохимическом производстве, а также в металлургической промышленности.5Известны преобразователи напряже ния, содержащие трансформаторы.с обмотками, соединенными по разным схемам 11. 1 оНедостатком известных схем преобразователей является сложность конструктивного исполнения трансформатора.Известен также способ управленияпреобразователем напряжения, заключают 5щийся в подаче управляющих напряжений на выпрямительные -мосты с временным сдвигом 2 1.Это позволяет улучшить гармонический состав выпрямленного напряжения 2 ои сетевого тока преобразователя, новедет к увеличению установленной мощности силового трансформатора преобразователя. 2Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь многофазного напряжения в постоянное, который содержит согласующий трансформатор и и выпрямительных мостов, выходы кото- рых соединены параллельно через уравнительные элементы, а входы обьединены 31Наиболее близким к предлагаемому способу управления преобразователем является способ, заключающийся в подаче и последовательностей управляющих импульсов, причем импульсы, подаваемые на вентили, подключенные к одной фазе, чередуют по замкнутому повторяющемуся циклу с частотой в и раз меньшей частоты напряжения питающеи сети 43.Однако известные преобразователь и способ управления. имеют недостаточно хороший гармонический состав переменного тока и пониженное качество выходного напряжения, Это обьясняется тем, что управление преобразоватеПреобразователь (фиг. 1) состоит из трехфазного трехобмотоцного транс" форматора, имеющего первичную обмотку 1, соединенную в звезду, вторичные обмотки 2 и 3, соединенные соответственно в треугольник и звезду, и четырех выпрямительных мостов, собранных на тиристорах 4-27. Выпрямительные мосты разделены на два модуля, каждый из которых содержит два моста, соединенные на стороне постоянного тока параллельно через уравнительные реакторы 28, 29 и 30, 31. Средние точки уравнительных реакторов выведены и подсоединены к нагрузке 32. Переменные входы мостов в каждом модуле объединены и подключены к выводам вторичных обмоток трансформатора, а управляющие электроды тиристоров связаны с блоком 33 управления через коммутаторы 34 и 35, причем блок 33 управления выполнен в виде двух фаэо" сдвигающих узлов 36 и 37, один выход каждого из которых связан с входом соответствующего коммутатора 34 и 35 через ячейки 38 и 39 временной за 3 944012лем по известному способу ведет кувеличению пульсаций в выпрямленномнапряжении и, следовательно, амплитудего гармонических составляющих. Основной гармоникой является шестая,относительная амплитуда которой впроцессе регулирования выходного напряжения преобразователя по известному способу возрастает и может достигать своего максимального значения, 1 оравного 0,2. При заданной величинепульсаций выпрямленного тока это ведет к ухудшению массогабаритных показателей за счет увеличения установ"ленной мощности сглаживающего дросселя фильтрующего устройства. Управ"ление преобразователем по известномуспособу приводит также к изменениюформы кривой переменного тока, в ко"торой имеют место гармоники с поряд, .ковыми номерами К = 61 + 1(1=1,2,3,)Амплитуды отдельных гармонических со ставляющих и их общее относительноесодержнаие в кривой переменного токапри некоторых значениях углов подачиуправляющих напряжений на вентили до"стигают таких же велицин, как в шестипульсной схеме.Цель изобретения - улучшение гармонического состава выпрямленногонапряжения и тока, потребляемого пре"образователем,Поставленная цель достигается тем,что преобразователь снабжен Вмо"дулями, подключенными к Вмного"35фаэным вторичным обмоткам согласующего трансформатора, а также В коммутаторами, включенными между блокомуправления и управляющими входамивентилей, причем блок управления дополнен В"1 фазосдвигающими узлами иВ(п) ячейками временной задержки,включенными между выходами фазосдви"гающих узлов и входами коммутаторов,причем ивыходов каждого из фазо 45сдвигающих узлов связаны с входомкоммутатора через иячеек временной задержки, а оставшийся выход" непосредственно.Поставленная цель достигаетсятакже тем, что согласно способу уп 50равления преобразователем подают Вппоследовательностей управляющих импульсов, причем импульсы, подаваемые на вентили, подключенные к однойфазе череэуют по замкнутому повторяющемуся циклу с частотой в и разменьшей частоты напряжения питающейсети, а фазу этих последовательностей импульсов изменяют одновременно, причем разность фаз между Вп и Вп"1 последовательностями импульсов выбирают равной Л/3 В и радиан по частоте напряжения питающей сети.Указанная разность фаз между Вп и Вппоследовательностями импуль" сов осуществляется за счет подачи В(п) задающих напряжений, отлича" ющихся на величину д О, на входы В(п)-й ячейки временной задержки. Численное значение О рассчитывается исходя из параметров пилы генератора пилообразного напряжения системы импульсно-фазового управления и величины указанного временного сдвига по формуле д Олкам3 В.п ьгде О 1" максимальное напряжение пилы;С - длительность пилы,Это позволяет улучшить гармонический состав выпрямленного напряженияи тока, потребляемого преобразователем из сети,На фиг, 1 изображена функциональнав схема преобразователя с числомвыпрямительных мостов В и = 4(В = 2,и = 2); на фиг, 2 и 3 - временныедиаграммы, поясняющие принцип работыустройства по фиг.5 944012 6 держки соответственно, а второй вы- щего и периодов питания напряженияФ ход - непосредственно, углы включения каждого тиристора приНа фиг, 2 и 3 изображены систе- нимают и значений: в первом периоде мы 40 и 41 трехфазных напряжений на своего проводящего состояния импульс зажимах обмоток 2 и 3; токи 42 и 43 5 управления на тиристор, например 5 тиристоров 4-15 и 16-27, фаэные то- подается с углом д"(, в следующем - . ки 44 и 45 обмоток 2 и 3, ток 46, с сЬ, затем снова с с и т.д. потребляемый преобразователем по На нагрузке преобразователя по фиг. 1, напряжения 47-50 анодных и фиг. 1, управляемого по предлагаемокатодных групп выпрямительных мостов, 10 му способу, .имеем 6 К и = 24-пульсный собранных на тиристорах 4-9, 10- 15, режим выпрямления, для которого коэф" 16"21, 22"27 соответственно, выпрям- фициент пульсаций ленное напряжение 51 преобразователя по Фиг. 1. Кп = С 1 1 Реализация предложенного способа 15и- ч а управления в приведенной схеме осу- где Ч( - Ч-гармоника выпрямленного ществляется следующим образом. напряжения;Фаэосдвигающие узлы 36 и 37 выра- постоянная составляющая батывают две симметричные шестифаз" выпрямленного напряжения. ные последовательности управляющих 20 Например, при Од= 0,8 К 1 = 0,075, импульсов с Фазовыми углами с,.1 и при О= 045 К 1 = 0,183 и т.д.,л.. в то время как при использовании иэ" А+ о = а + в , которые с соответству"вестных устройства и способа при ющих выходов фазосдвигающих узлов 36 О = 08 Кп = 0,168, а при 0 = . и 37 поступают на ячейки 38 и 39 вре" 25 = 0 б К 11 = 0,389менной задержки и входы коммутато- Общее относительное содержание ров 34 и 35. Ячейки временной задерж- высших гармоник в кривой переменного ки осуществляют изменение фазового тока преобразователя по фиг. 1, уп" угла управляющих импульсов диск(ат- равляемого по предлагаемому способу, но на величину, равную=зо составляет 7,8 Ф, в то время как уй 1( Ирадиан по частоте напряжения питаю- известных способа и устройства эта щей сети. В результате на входы ком- .величина находится на уровне 31"323 Мутаторов поступает четыре (В и = 4) практически во всем диапазоне регули",последовательности управляющих импуль- рования выходного напряжения, сов с.фазовыми углами о 1 = с( + ; -1 Х Увеличение выпрямительных мостов31, 1в каждом модуле преобразователя и уп- К.п = 4; А - текущее значение угла т+ -1 ( где 1 2 3Равление преобразователем по предлагаемому способу обеспечивает-даль" сдвинутыми по отношению друг к другунейшее улучшение характеристик прена - радиан по частоте напряжения образователя за счет уменьшения в пе-, Л 1 О. питающей сети. При этом шестифазные ременном токе уровня гармоник 6 В 1+1,( последовательности управляющих им- а в выпрямленном напряжении - уровня пульсов с Фазовыми углами д., сЬ 1 гармоник 6 к (, где 1 = 1,23 предназначены для управления мостами, без чисел вида (и, 1 = (1, ео ), подключенными к обмотке трансформа- Следовательно, предлагаемый претора, соединенной в треугольник, а образователь, управляемый по предлас фазовыми углами с, с, - моста- гаемому способу, является многопульсми, подключенными к обмотке, соединен- ным преобразователем, отличающимся ной в звезду. Коммутаторы 34 и 35 наряду с высокими технико-экономичес" распределяют управляющие импульсы кими показателями максимальной прос" между тиристорами так, что синфазныетотой конструктивного исполнения тиристоры преобразователя включаются трансформатора. Преобразователь, уппоследовательно с временным сдвигом, равляемый яо предлагаемому способу, равным - радиан по частоте напряже- ,может найти широкое применение в раэ"1 Ч. ния питающей сети. Кроме того, комму- личных отраслях народного хозяйства татор изменяет величину углов включе" (электрохимия, электрометаллургия,55 ния каждого тиристора по замкнутому электролизные установки и т.д.). повторяющемуся циклу таким образом, Особенностью предлагаемого способа что за время полного цикла, содержа- управления является абсолютная просто7 94401та его реализации. Экономическая эф"фективность рассматриваемого предло"жения определяется более высокимиэнергетическими показателями по срав"нению с известным способом,5Суммарный ущерб от несинусоидальности напряжения при использовании наметаллургических предприятиях среднеймощности известных преобразователей,управляемых по известному способу, 10составляет минимум 50000 руб. Применение предлагаемого преобразователя,управляемого по предлагаемому спосо"бу, позволяет снизить этот ущерб в10,4 раза и, следовательно, получить 1 зэкономический эффект как минимум45200 руб. 1. Преобразователь многофаэного напряжения в постоянное, содержащий согласующий трансформатор по крайней Мере с одной многофазной вторичной 2 з обмоткой, а также модуль, собранный на и управляемых вентильных мостах, выходы которых соединены параллельно через уравнительные элементы, а вхо" ды объединены и подключены к много" фазной вторичной обмотке трансформато. ра, и блок управления с фазосдвигающий узлом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения гармонического состаВа ВыхОднОГО напряжения и потребляемого преобразователем то" ка, он снабжен Йупомянутыми моду" лями, подключенными к введенным Й"1 многофазным вторичным обмоткам соглаФормула изобретения 2 8сующего трансформатора, а такжеЙ коммутаторами, включенными междублоком управления и управляющими вхо"дами вентилей, причем блок управле"ния дополнен Й"1 фазосдвигающими уз- .лами и Р(п) ячейками временнойзадержки, включенными между выходамифазосдвигающих узлов и входами комьутаторов, и "1 вцходов каждого изфазосдвигающих узлов.связаны с входомкоммутатора соответственно через и" 1ячеек временной задержки, а один оставаийся выход " непосредственно.2. Способ управления преобразова"телем напряжения по и. 1, состоящийв том, что на его вентили подаютЙ и последовательностей управляющихимпульсов, причем импульсы, подавае". мые на. подключенные к одной фазе вен 1 в тили, чередуют по замкнутому повторяЮщемуся циклу с частотой в и раэменьшей частоты напряжения питающейсети, о т л и,ч а ю щ,и й с я тем,что одновременно изменяют Фазу этихпоследовательностей, причем выбираютразность фаз между Й и и Й ипосле"довательностями импульсов равной3 ЧЗЙ п радиан по частоте напряженияпитающей сети,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Раэмадзе Ш.М. Преобразователь"ные схемы и системы, М., 1967.2. Патент США У 3769570кл 321"9 Н 02 М 1/12, 1969.3. Авторское свидетельство СССР1 395953, кл. Н 02 М 7/08, 1970.4. Авторское свидетельство СССРМ 262247, клН 02 Р 13/16, 1968.жгород, ул. Проект дР ИИ филиал аз 5146/