Шестифазный вентильный преобразователь с искусственной коммутацией

(«)741394

Союз Советских

Соф<алистических

Республик

QllNCAHNE

ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ

К АВТОРСКОМ СВйДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид- ву— (22) Заявлено 03.01.78 (21) 2565367/24-07 (5I)NL. Кл.

Н 02 М 7/12 с присоединением заявки .%—

Государственный комитет

СССР (23) ПриоритетОпубликовано 15.06.80. Бюллетень № 22 до делам изобретений и от)(рит11й. (5З) у@К 621.314, 632(088 8) Дата опубликования описания 18.06.80

С. Р. Глинтерник и Ю. А. Ушаков (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ШЕСТИФАЗНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ

1

Изобретение относится к преобразованию электрической энергии, а именно к вентильным преобразователям с искусст венной коммутацией.

Преобразование электрического тока иэ переменного в постоянный и наоборот с помощью вентильных преобразователей сопровождается потреблением реактивной мощности. Но имеется целый ряд схем преобразователей, в которых за счет до1О полнительного источника коммутирующего напряжения появляется возможность работать в режимах без потребления или даже с выдачей реактивной мощности.

Такие преобразователи получили название преобразователей с искусственной коммутацией, В качестве источника дополнительного коммутирующего напряжения могут быть использованы конденсаторы. Необходимое напряжение на конденсаторах при атом образуется эа счет протекания через них тока нагрузки преобразователя или одной из высших гармоник тока преобразователя, В эави2 симости от того, какая гармоттика тока протекает через конденсаторы, на них образуются коммутирующие напряжения основной, двойной, тройной и т, д., час« тоты. Повышение частоты коммутирующего напряжения позволяет снизить мощность конденсаторов без ухудшения энер гетических показателей преобразователя.

При этом снижение мощности конденса торов примерно прямо пропорционально повышению частоты напряжения на них.

Это обстоятельство делает перспективным разработку и игпользование преобразователей с искусственной коммутацией, в которых конденсаторы работают при повышенных частотах.

Известны схемы преобразователей, работающие с основной, двойной и тройной частотой дополнительного коммутирую» щего напряжения. При этом преобразователи, работающие с тройной частотой коммутирующего напряжения являются наиболее эффективными, так как позволяют сократить установленную мощность

1394 Д

3 74 конденсаторов примерно втрое. К преоб-.. разователям такого типа относится шестифазный преобразователь с уравнительным реактором зашунтированным конденсатором 1) .

Недостатком этой схемы является, во-первых, необходимость установки уравнительного реактора значительной мощности и, во-вторых, то, что к запертому вентилю приклацывается напряжение, примерно вдвое превышающее максимальное выпрямленное напряжение, Последнев обстоятельство особенно важно при создании высоковольтных преобразователей.

Известен также шестифаэный преобразователь переменного напряжения в посгоянное с искусственной коммутацией, соцержащей коммутирующий конденсатор, трансформатор с трехфаэной первичной и двумя трехфазными вторичными обмотками, причем к каждой из вторичных обмоток подключен управляемый выпрямитель.

В этой схеме коммутирующий конденсатор включается между нейтралями вторичных вентилей обмоток трансформатора, которые соединяются по схеме прямая и обратная звезда. При этом отпадает необходимость в уравнительном реакторе, а выходно@ напряжение преобразователя возрастает вдвое без повышения напряжения на вентилях и на вентильных обмотках трансформатора по сравнению с предыдущим преобразователем 32) .

Однако непременным условием работоспособности этого устройства является обязательное соединение сетевой обмотки трансформатора по схеме треугольник.

Это обстоятельство отрицательно сказывается на энергетических характеристиках преобразователя, особенно при использовании его в мощных высоковольтных схеMBK Всякий вентильный преобразователь— источник высших гармоник тока в системе переменного тока. Высшие гармоники являются причиной искажения напряжения в системе и добавочных потерь в электротехническом оборудования. Лля борьбы с высшими гармониками приходится создавать дорогостоящие фильтровые устройства. Второй путь борьбы с высшими гармониками, не требущий дополнительных затрат, это получение двенадцатифазного режима преобразования при каскацном или параллельном соединении двух преобразовательных мостов. Двенадцатифазный режим достигается с помощью различного соединения обмоток трансфор5 0

Ы

55 маторов, питающих преобразовательные мосты.

Лля преобразовательной с естественной коммутацией, которые потребляют иэ системы значительную реактивную мощность, фильтрацию высших гармоник совмещают с компенсацией реактивной мощности. При этом дополнительные затраты на фильтрацию оказываются не очень значительнымп. При использовании преобразователей с искусственной коммутацией, когда преобразователь сам может являться источником реактивной мощности в систему, никакой цополнительной компенсании не требуется. В этом случае задача фильтрации высших гармоник приобретает первостепенное значение и связана со значительными дополнительными затратами и усложнением схемы, В этом случае особенно целесообразно получение двенадцатифаэного режима. Укаэанный преобразователь не позволяет осуществить двенадцатифаэный режим преобра» эования, так как он может работать только при вполне определенном соединении обмоток питающего трансформатора, а именно сетевая - треугольник, вентильные — прямая и обратная звезда. Это значительно ухудшает его энергетические характеристики и ограничивает возможности использования его в мощных преобразовательных установках. Вторым серьезным недостатком рассмотренной схемы являются значительные перенапряжения на конденсаторах и на оборудовании схемы в переходных процессах и при авариях в. преобразователе, Так; при про« пуске зажигания очерецного вентиля, время протекания тока через конденсатор увеличивается вдвое, при атом напряжение на нем достигает трехкратного значения от номинального и, следовательно, трехкратные перенапряжения прикладываются к остальным алементам схемы.

Это требует увеличения класса тиристоров по напряжению и дополнительного усиления изоляции. Все ато значительно увеличивает стоимость оборудования преобразователя и может свести на нет значительный выигрыш в установленной мощности конденсаторов, который может быть получен при использовании этой схемы.

1Яель изобретения — устранение указанных недостатков, т. е. улучшение энергетических показателей и повышение надежности преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в шестифазном вентильном преобразоваШестифаэный вентильный преобразователь с искусственной коммутацией, содержащий коммутирующий конденсатор, трансформатор, с трехфаэной первичной и двумя трехфазными вторичными обмотками, причем к каждой иэ вторичных обмоток подключен управляемый преобразователь, собранный по мостовой схеме, отличающийся тем, что с целью улучшения энергетических показателей и повышения падежности, трансформатор снабжен дополнительной трехфаэной обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник и эашун ированной коммутиру ющим конденсатором.

Источники .информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Баев A. В., Волков Ю. I<., данилин В. П., Корнеев В. Л. "Вентильные преобразователи с конденсаторами в силовых цепях, Иэд. "Энергия", М., 1969.

2. P.Во етою д "Q\J)wQiA5 о.г сйЕ BDndteietung ч.оа VlechseQг1сЫегsc a0Aunpen fiji Йе ЯеichМгогт — HО cNspennu6Я воЬеr t.го —

gung E T 7 busgabe, А . QrA., H,19, 1954, 5 741 3 теле с искусственной коммутацией, содержащем коммутирующий конденсатор, трансформатор, с трехфазной первичной и двумя трехфазными вторичными обмотками, причем к каждой из вторичных обмоток подключен управляемый преобразователь, собранный по мостовой схеме, трансформатор снабжен дополнительной трехфаэной обмоткой, соединенной в разомкнутый треугольник и Эашунтирован- )0 ной коммутирующим конденсатором.

На чертеже представлена схема усг-. ройства.

Устройство содержит первичную сетевую обмотку 1 трансформатора, вторичные обмотки 2 трансформатора, коммутирующий конденсатор 3, управляемые вентильные мосты 4, дополнительную трехфазную обмотку 5. Первичная или сетевая обмотка 1 трансформатора мо- 20 жет быть соединена как по схеме звезда, так и по схеме треугольник.

Преобразователь работает следующим образом.

Шестифазный мостовой преобразователь при работе генерирует третью гармонику тока, которая замыкается в дополнительной обмотке 5, соединенной по схеме разомкнутый треугольник. При этом ток третьей гармоники протекает З0 через конденсатор 3, включенный последовательно в эту обмотку, благодаря чему на нем образуется напряжение тройной часготы. Это напряжение трансформируется в венгильные, вторичные обмотки Ç5

2 трансформатора, и позволяет осуществлять работу преобразователя в режиме с искусственной коммутацией.

Предлагаемая схема преобразователя имеет воэможность соединения сетевой 40 обмотки трансформатора как по схеме звезда, так и по схеме треугольника, позволяет при каскадном или параллельном соединении преобразователей значительно улучшить их энергетические ха- 45 рактеристики за счет осуществления

12-фазного режима преобразования. При этом отпадает необходимость в установке фильтровых устройств, т. е. значительно сокращаются капитальные и экснлуата- 5

50 ционные расходы. Кроме того, в предложенной схеме через конденсаFop протекает не полный ток нагрузки преобразова,теля, à только ток его третьей гармоники, Аварии внутри преобразователя сопро55 вождаются искажениями этого тока, но

94 6 его относительная величина изменяется незначительно. В результате величина максимальных перенапряжений на кондея-, саторе и на вентилях преобразования при аналогичных авариях оказывается более. чем в два раза меньше, чем в схеме Буземанна. Это позволяет значительно снизить стоимость основного оборудования, а следовательно, и всего устройства.

Изоляция дополнительной обмотки трансформатора от вентильных обмоток обеспечивает установку конденсаторов на потенциале земли, что особенно важно при каскадном соединении мостов. Это также ведет к снижению капитальных затрат на сооружение преобразователя.

Включение коммутирующих конденсаторов в отдельную обмотку трансформатора позволяет путем выбора коэффициента трансформации между этой обмоткой и вентильной обмоткой подобрать наиболее оптимальное напряжение на конден- саторах, что ведет к упрощению и удешевлению всей конденсаторной батареи.

Формула изобретения

741394

Составитель А. Устинкина

Редактор С. Патрушева ТехредЛ. Теслюк Корректор М, Вигула

Заказ 3333/9 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,.4