Несимметричный компенсированный преобразователь

 

О П И С А Н И Е ()769689

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.09.78 (21) 2661804/24-07 (51) М. Кл.-

Н 02М 7/68 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (53) УДК 621.314.5 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Автор изобретения (71) Заявитель

Ю. И. Хохлов

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (54) НЕСИММЕТРИЧНЫЙ КОМПЕНСИРОВАННЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где требуется как нереверсивпое, так и реверсивное преобразование переменного тока в постоянный.

Известны некомпенсированные (реверсивные и неревсрсивные) как симметричные, так и несимметричные преобразователи (1, 2). 1О

Эти преобразователи обладают хорошими регулировочными свойствами, но работают всегда с отстающим углом сдвига и имеют весьма низкий коэффициент мощности вследствие значительного потребления из 15 сети реактивной мощности. При регулировании напряжения коэффициент мощности снижается до недоступных для мощных преобразователей величин.

Известен симметричный (иереверсивный) 2П компенсированный преобразователь с повышенной частотой напряжения на конденсаторах (3).

Подобные преобразователи способны работать с опережающим углом сдвига фаз, 25 благодаря чему они имеют высокие энергетические показатели и обеспечивают эффективную компенсацию реактивной мощности на преобразовательных подстанциях. Однако это имеет место практически только в ро перегу.i lip) eiiifoilt pc>Kfi ingle p300Tbl преобразователей, поскольку они, во-первых, не обладают удовлетворительными регулировочными характеристиками при глубоком фазовом управлении, а во-вторых, процесс регулирования резко снижает пх коэффициент мощности.

Наиболее близким к изобретеншо яьляется несимметричный компенсированный преобразователь, содержащий трансформатор и две группы управляемых вентилей, в первую из которых включено компенсирующее устройство, состоящее из реактора, зашунтированного конденсаторной батареей (4).

Этот преобразователь по сравнению с некомпенспрованными преобразователями имеет более высокий коэффициент мощности и менее резкое, чем в любых других симметричных преобразователях, снижение его при регулировании напряжения.

Однако наличие некомпенсированной группы, углов коммутации и намагничивающей мощности трансформатора позволяет осуществлять работу этого преобразователя в основном при значительно отстающем угле сдвига фаз, что приводит к необходимости дальнейшего повышения коэффициента мощности, обеспечения возможности работы его преимущественно в области с гс769680

С„

25у„, 1

2 l.кi y нерированиеМ реактивной мощности в питающую сеть. Можно повысить коэффициент мощности этого преобразователя и даже обеспечить работу его с генерированием реактивной мощности в сеть, если подобрать такую емкость конденсаторов первой (компенсированной) группы, при которой имеют место большие опере>кающие углы включения вентилей этой группы. Однако это сопряжено с существенным сни>кснием выпрямленного напряжения компенсированной группы, а следовательно, и всего несимметричного компенсированного преобразователя, что приводит к недопустимому снижению полезной активной мощности преобразователя, в то время как всегда желательно ее увеличение без повышения установленной мощности оборудования.

Цель изобретения — повышение коэффициента мощности при неизменных регулировочных свойствах и активной мощности преобразователя, а также обеспечение максимального сокращения области работы с потреблением и расширения области с генерированием реактивной мощности в питающую сеть.

Поставленная цель достигается тем, что вторая группа вентилей снабжена дополнительным компенсирующим устройством, состоящим из реактора, зашунтированного конденсаторной батареей с емкостью не меньшей критической, которая выбирается из соотношения; где Снр — критическая величина емкости конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства;

y a — индуктивное сопротивление контуров коммутации во второй группе вентилей; а — круговая частота напря>кения питающей сети.

Кроме того, с целью максимального увеличения активной мощности емкость конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства выбирают равной критической величине, а с целью максимального сокращения области работы с потреблением и расширения области с генерированием реактивной мощности в сеть, емкость конденсаторной батареи компенсирующего устройства, включенного в первую группу вентилей, выбирают в соответствии с номинальными величинами выпрямленного тока и напряжения в неуправляемом режиме при работе этой группы с опережающим углом сдвига фаз из соотношения; 0

>0

g;, v> — индуктивное сопротивление и отнесенная к > собственная частота контуров коммутации в первой группе вентилей, а емкость конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства выбирают равной критической величине.

На фиг. 1 дана схема несимметричного компенсированного преобразователя; на фиг. 2 — то же, вариант.

Преобразователь содержит трансформатор 1, первую группу 2 вентилей и компенсирующее устройство этой группы 3, вторую группу 4 вентилей и дополнительное компенсирующее устройство 5 этой группы.

Емкости конденсаторов компенсирующих устройств определяются по приведенным выше соотношениям.

При работе преобразователя обеспечивается перезарядка конденсаторов обоих компенсирующих устройств 3 и 5. Под действием напря>кений на конденсаторах этих устройств осуществляется одноступенчатая искусственная коммутация вентилей как в группе 2, так и в группе 4. Емкость конденсаторной батареи компенсирующего устройства 3 обеспечивает работу группы 2 вентилей со значительным опережающим углом сдвига фаз. В связи с этим эта группа генерирует в сеть значительную реактивную мощность и во избежание снижения этой мощности работает без задержки включения вентилей системой управления.

Емкость конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства 5 обеспечивает работу группы 4 при отсутствии задержки включения вентилей системой управления с отстающим углом сдвига фаз, близком к нулю. В связи с этим, эта группа вентилей сохраняет хорошие регулировочные свойства неко мпенси ров анных преобразователей и используется для регулирования выпрямленного напряжения. В процессе сии>кения выпрямленного напряжения у всего преобразователя группа 4 переходит из выпрямительного режима работы в инверторный. Поэтому при равных напряжениях у обеих групп 2 и 4, как у преобразователя на фиг. 2, обеспечивается

100 / -ное регулирование выпрямленного напряжения. При напряжениях у группы 4 меньших, чем у группы 2, как у преобразователя на фиг. 1, обеспечивается меньшая глубина регулирования напряжения. Однако при этом обеспечивается и меньшее потребление реактивной мощности группой 4, чем при той >ке глубине регулирования напряжения в случае включения группы 4 на полные вторичные напряжения трансформатора, В реверсивном преобразователе, изображенном на фиг. 2, система управления в одном интервале времени включает вентили прямого направления тока, в другом--.

5 обратного направления. При этом процессы работы как для комплекта вентилей прямого направления тока, так и обратного подобны описанному выше процессу в нереверсивном преобразователе.

Формула изобретения

1, Несимметричный компенсированный преобразователь, содержащий трансформатор и две группы управляемых вентилей, в первую из которых включено компенсирующее устройство, состоящее из реактора, зашунтированного конденсаторной батареей, отл ича ю щийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности при неизменных регулировочных свойствах и активной мощности, вторая группа вентилей снабжена дополнительным компенсирующим устройством, состоящим из реактора, зашунтированного конденсаторной батареей с емкостью не меньшей критической величины, которая выбирается из соотношения:

С„ 1

Ж. „ где С,;р — критическая величина емкости конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства;

Зо

y„„ — индуктивное сопротивление контуров коммутации во второй группе вентилей; а — круговая частота напряжения питающей сети.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ющи йся тем, что, с целью максимального увеличения активной мощности, емкость конденсаторной батареи дополнительного компенсирующего устройства выбирают равной критической величине.

3. Преобразователь по п. 1, отл ичающи и с я тем, что, с целью максимального сокращения области работы с потреблением и расширения области с генерированием реактивной мощности в сеть, емкость конденсаторной батареи компенсирующего устройства, включенного в первую группу вентилей, выбирают в соответствии с номинальными величинами выпрямленного тока и напряжения в неуправляемом режиме при работе этой группы с опережающим углом сдвига фаз из соотношения:

С—

1 з 2-у .,со где,п и ч — индуктивное сопротивление и отнесенная к а собственная частота контуров коммутации в первой группе вентилеи, а емкость конденсаторной батареи дополнительного ком пенсирующего устройства выбирают равной критической величине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Булгаков А. А. Новая теория управляемых выпрямителей. М., «Наука», 1979.

2. Маевский О. А. Несимметричные мостовые ионные преобразователи. «Электромеханика», 1963, № 6.

3. Баев A. В. и др. Вентильные преобразователи с конденсаторами в силовых цепях. М., «Энергия», 1969.

4. Хохлов Ю. И. и др. Несимметричные компенсированные выпрямители. — «Электромеханика», 1974, № 4 (прототип),