Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к преобразовательной технике, и может найти применение в устройствах регулирования выходного напряжения на шинах тяговых подстанций электрифицированных железных дорог постоянного тока. Полезной моделью решается задача создания трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное, характеризующегося высокими энергетическими показателями благодаря сведению к минимуму потерь электрической энергии при относительной простоте реализации. Для решения поставленной задачи в трехфазном регулируемом преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем преобразовательный трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду, концы которой соединены с входными выводами, предназначенными для подключения питающей сети, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а вторая - в треугольник, два вентильных выпрямителя, соединенных последовательно и предназначенных для подключения нагрузки, каждый из которых выполнен в виде трехфазного вентильного моста, вольтодобавочный трансформатор, имеющий одну трехфазную первичную и две трехфазные вторичные обмотки, соединенные в каждой фазе последовательно с соответствующими вторичными обмотками преобразовательного трансформатора, образуя общие точки, к каждой фазе вторичной обмотки преобразовательного трансформатора, соединенной в звезду, подключена вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора; вторая вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора соединена в зигзаг и подключена к вторичной обмотке преобразовательного трансформатора, соединенной в треугольник, предложено, согласно настоящей полезной модели, в каждой фазе каждую вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора со единить с первым вводом первого тиристорного ключа, второй ввод которого соединить с одной стороны со вторым вводом второго тиристорного ключа, с другой стороны - с трехфазным вентильным мостом, а первый ввод второго тиристорного ключа соединить с общей точкой соединения вторичных обмоток вольтодобавочного и преобразовательного трансформаторов.

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к преобразовательной технике, и может найти применение в устройствах регулирования выходного напряжения на шинах тяговых подстанций электрифицированных железных дорог постоянного тока.

Известен трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий преобразовательный трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду, концы которой соединены с входными выводами для подключения трехфазной питающей сети и двумя трехфазными вторичными обмотками, каждая из которых соединена в звезду, причем, между нулевыми выводами указанных звезд включен уравнительный реактор, отвод от середины витков которого образует один из выходных выводов для подключения нагрузки, вентильный выпрямитель, в котором одни одноименные силовые электроды вентилей объединены в общую точку, образующую другой выходной вывод, и вольтодобавочный трансформатор с трехфазной первичной и двумя трехфазными вторичными обмотками, соединенными в каждой фазе последовательно с соответствующими вторичными обмотками преобразовательного трансформатора, при этом в каждой фазе содержатся управляемый и неуправляемый реакторы, причем, в каждой фазе первая обмотка управляемого реактора включена последовательно с первой вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора между свободным выводом этой обмотки и свободным выводом силового электрода соответствующего вентиля выпрямителя, вторая обмотка этого же управляемого реактора включена последовательно с вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора между свободным выводом этой обмотки и свободным выводом силового электрода другого соответствующего вентиля выпрямителя, первая обмотка неуправляемого реактора включена параллельно второй цепи из указанных второй обмотки управляемого реактора и второй вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора в том же направлении, что и указанные обмотки, а вторая обмотка неуправляемого реактора включена параллельно первой цепи из первой обмотки вольтодобавочного трансформатора и первой обмотки управляемого реактора в том же направлении, что и указанные обмотки, причем, обмотки, входящие в первую цепь, включены в обратном направлении по отношению к обмоткам, входящим во вторую цепь [Л.1].

Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное в соответствии с [Л.1] характеризуется улучшенной формой кривой выпрямленного напряжения благодаря сведению к минимуму значений составляющих высших гармоник, однако он обладает ограниченными возможностями регулирования напряжения в контактной сети, а также относительно невысокими энергетическими показателями.

Известен также трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий преобразовательный трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду, концы которой соединены с входными выводами, предназначенными для подключения питающей сети, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а вторая - в треугольник, два вентильных выпрямителя, соединенных последовательно и предназначенных для подключения нагрузки, каждый из которых выполнен в виде трехфазного вентильного моста, вольтодобавочный трансформатор, имеющий одну трехфазную первичную и две трехфазные вторичные обмотки, соединенные в каждой фазе последовательно с соответствующими вторичными обмотками преобразовательного трансформатора, образуя общие точки, к каждой фазе вторичной обмотки преобразовательного трансформатора, соединенной в звезду, подключена вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора; вторая вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора соединена в зигзаг и подключена к вторичной обмотке преобразовательного трансформатора, соединенной в треугольник, при этом последовательно с вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора включен управляемый реактор, образующий совместно с вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора цепь, параллельно которой включен неуправляемый реактор, а к первому трехфазному вентильному мосту подключены общие точки соединений управляемого и неуправляемого реакторов, концы каждой фазы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, соединенной в зигзаг, связаны с управляемыми реакторами, а неуправляемые реакторы соединены параллельно цепи из вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, соединенной в зигзаг, и последовательно с ней соединенной обмоткой управляемого реактора, при этом концы обмоток управляемого и неуправляемого реакторов образуют в каждой фазе общую точку, соединенную со вторым вентильным мостом [Л.2].

Описанный в [Л.2] трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное характеризуется по сравнению с преобразователем, описанным в [Л.1] более широкими возможностями регулирования напряжения в контактной сети, однако, наличие в нем управляемых и неуправляемых реакторов весьма отрицательно сказывается на уровне потерь электрической энергии.

Полезной моделью решается задача создания трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное, характеризующегося высокими энергетическими показателями благодаря сведению к минимуму потерь электрической энергии при относительной простоте реализации.

Для решения поставленной задачи в трехфазном регулируемом преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем преобразовательный трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду, концы которой соединены с входными выводами, предназначенными для подключения питающей сети, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а вторая - в треугольник, два вентильных выпрямителя, соединенных последовательно и предназначенных для подключения нагрузки, каждый из которых выполнен в виде трехфазного вентильного моста, вольтодобавочный трансформатор, имеющий одну трехфазную первичную и две трехфазные вторичные обмотки, соединенные в каждой фазе последовательно с соответствующими вторичными обмотками преобразовательного трансформатора, образуя общие точки, к каждой фазе вторичной обмотки преобразовательного трансформатора, соединенной в звезду, подключена вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора; вторая вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора соединена в зигзаг и подключена к вторичной обмотке преобразовательного трансформатора, соединенной в треугольник, предложено, согласно настоящей полезной модели, в каждой фазе каждую вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора соединить с первым вводом первого тиристорного ключа, второй ввод которого соединить с одной стороны со вторым вводом второго тиристорного ключа, с другой стороны - с трехфазным вентильным мостом, а первый ввод второго тиристорного ключа соединить с общей точкой соединения вторичных обмоток вольтодобавочного и преобразовательного трансформаторов.

Полезная модель поясняется на примере выполнения чертежом (фиг.1), на котором представлена принципиальная схема заявляемого трехфазного регулируемого преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит преобразовательный трансформатор 1, трех фазная первичная обмотка 2 которого соединена в звезду. Концы трехфазной первичной обмотки 2 преобразовательного трансформатора 1 предназначены для подключения к питающей сети 3. Преобразовательный трансформатор 1 содержит также две трехфазные вторичные обмотки 4 и 5, при этом трехфазная вторичная обмотка 4 соединена в звезду, а трехфазная вторичная обмотка 5 соединена в треугольник.

Преобразователь содержит также два вентильных выпрямителя: первый выпрямитель 6 и второй выпрямитель 7, идентичных друг другу, каждый из которых выполнен в виде трехфазного вентильного моста, соединенных последовательно друг с другом и предназначенных для подключения нагрузки.

Вольтодобавочный трансформатор 8 имеет две трехфазные вторичные обмотки 9 и 10, соединенные в каждой фазе с соответствующими вторичными обмотками 4 и 5 преобразовательного трансформатора 1, образуя общие точки 11 и 12 соответственно, и одну трехфазную первичную обмотку 13, подключенную к питающей сети 3.

К каждой фазе вторичной обмотки 4 преобразовательного трансформатора 1, соединенной в звезду, подключена первая вторичная обмотка 9 вольтодобавочного трансформатора 8. Вторая вторичная обмотка 10 вольтодобавочного трансформатора 8 соединена в зигзаг и подключена к вторичной обмотке 5 преобразовательного трансформатора 1, соединенной в треугольник.

Преобразователь содержит также два первых тиристорных ключа 14, 15, а также два вторых тиристорных ключа 16 и 17. При этом первый ввод каждого из тиристорных ключей в каждой фазе соединен с вторичной обмоткой 9, 10 вольтодобавочного трансформатора 8. В частности, первый ввод тиристорного ключа 14 соединен в каждой фазе с вторичной обмоткой 9, а первый ввод второго тиристорного ключа 15 соединен в каждой фазе с вторичной обмоткой 10 вольтодобавочного трансформатора 8.

Вторые вводы первых тиристорных ключей 14 и 15 соединены с одной стороны со вторыми вводами вторых тиристорных ключей 16 и 17, образуя общие точки соединения тиристорных ключей 18 и 19 соответственно: в частности, второй ввод первого тиристорного ключа 14 соединен со вторым вводом второго тиристорного ключа 16, образуя общую точку 18, а второй ввод первого тиристорного ключа 15 соединен со вторым вводом второго тиристорного ключа 17, образуя общую точку 19. Общие точки соединения тиристорных ключей соединены с трехфазными вентильными мостами: в частности, общая точка 18 соединена с трехфазным вентильным мостом 6, общая точка 19 соединена с трехфазным вентильным мостом 7.

Первый ввод второго тиристорного ключа 14 соединен с общей точкой 11 соединения вольтодобавочного 8 и преобразовательного 1 трансформаторов, а первый ввод второго тиристорного ключа 17 соединен с общей точкой 12 соединения вольтодобавочного 9 и преобразовательного 1 трансформаторов.

Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжениям постоянное работает следующим образом.

При открытых первых тиристорных ключах 14 и 15 и закрытых вторых тиристорных ключах 16 и 17 э.д.с. вторичных обмоток 4 и 5 преобразовательного трансформатора 1 и э.д.с. вторичных обмоток 9 и 10 вольтодобавочного трансформатора 8 суммируются, что ведет к повышению напряжения трехфазных вентильных мостов 6 и 7. И наоборот, при закрытых первых тиристорных ключах 14 и 15 и открытых вторых тиристорных ключах 16 и 17 на трехфазные вентильные мосты 6 и 7 подается только э.д.с. вторичных обмоток 4 и 5 преобразовательного трансформатора 1. В этом случае напряжение вентильных мостов 6 и 7 имеет минимальное значение.

Изменяя одновременно состояние первых тиристорных ключей 14 и 15 и вторых тиристорных ключей 16 и 17 (полуоткрытое - одних и полузакрытое других) получаем промужуточное значение напряжения вентильных мостов 6 и 7 между максимальной и минимальной величинами.

Отсутствие в заявляемом трехфазном регулируемом преобразователе переменного напряжения в постоянное управляемых и неуправлямых реакторов и замена их полупроводниковыми устройствами (тиристорны-ми ключами) обеспечит снижение потерь электрической энергии в преобразователе в 10÷15 раз.

Таким образом, реализация заявляемого технического решения позволит относительно простыми средствами повысить энергетические показатели преобразователя при упрощении его конструкции. В настоящее время в ООО НЛП «Электромаш», г.Екатеринбург, разрабатывается документация и ведется подготовка производства преобразователя переменного напряжения в постоянное, предназначенного для регулирования напряжения на шинах тяговых подстанций электрифицированных железных дорог постоянного тока.

Литература:

1. Авторское свидетельство 1769322, МПК Н02М 7/04, 1992 г.

2. Патент РФ 2331960, МПК Н02М 7/10, 2008 г.

Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий преобразовательный трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду, концы которой соединены с входными выводами, предназначенными для подключения питающей сети, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а вторая - в треугольник, два вентильных выпрямителя, соединенных последовательно и предназначенных для подключения нагрузки, каждый из которых выполнен в виде трехфазного вентильного моста, вольтодобавочный трансформатор, имеющий одну трехфазную первичную и две трехфазные вторичные обмотки, соединенные в каждой фазе последовательно с соответствующими вторичными обмотками преобразовательного трансформатора, образуя общие точки, к каждой фазе вторичной обмотки преобразовательного трансформатора, соединенной в звезду, подключена вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора; вторая вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора соединена в зигзаг и подключена к вторичной обмотке преобразовательного трансформатора, соединенной в треугольник, отличающийся тем, что в каждой фазе каждая вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора соединена с первым вводом первого тиристорного ключа, второй ввод которого соединен с одной стороны со вторым вводом второго тиристорного ключа, с другой стороны - с трехфазным вентильным мостом, а первый ввод второго тиристорного ключа соединен с общей точкой соединения вторичных обмоток вольтодобавочного и преобразовательного трансформаторов.