SU1432704A1 - Преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и м.б. использовано при построении систем электроснабжени  различных объектов. Целью  вл етс  улучшение спектрального состава выходного напр жени  при одновременном повьш ении унификации используемых в преобразователе выходных трансформаторов. Устр-во содержит трехфазные мостовые инверторы 1 с тр-рами 2-5, первичные обмотки двух из которых соединены в звезду, а двух других - в треугольник. Вторичные обмотки тр-ров 2, 3 соединены в пр мой, а тр-ров 4, 5 - в обратньм зигзаг. 5 ил. S (Л OP Ч

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике, в частности к преобразовател м со звеном посто нного тока, и может быть использовано при построении систем электроснабжени  различных объектов.

Целью изобретени   вл етс  улучшение спектрального состава выходного напр жени  при одновременном повышении унификации используемых в преобразователе выходных трансформаторов

На фиг. I приведена силова  схе- Iма преобразовател ; на фиг. 2 - векторные диаграммы напр жений трансфор маторов каждой пары инверторов, их суммарного напр жени  и схемы соединени  обмоток трансформаторов; на 1ФИГ. 3 - кривые суммарного напр же- iни  на вторичных обмотках каждого из :трансформаторов и суммарное напр же- ;Ние- каждой из двух пар трансформа- ; торовJ на фиг. 4 - кривые суммарного напр жени  упом нутых пар вторичных обмоток и крива  суммарного вторичного напр жени  всех четырех трансформаторов; на фиг. 5 - кривые напр  ;жени  на отдельных вторичных обмот- ках трансформаторов, ранее использованные при построении кривых фиг.З

Устройство содержит отдельные (идентичные) трехфазные мостовые инверторы I вместе с их блоками управлени , трансформаторы 2-5 этих инверторов (все трансформаторы равной мощности и с одинаковыми коэффициентами трансформации), шины 6 посто нного тока, конденсатор 7 между шинами посто нного тока дл  ограничени  вли ни  индуктивности линии посто нного тока (его применение необ зательно ), собственно преобразователь 8, шины 9 переменного тока, различные потребители электроэнергии в звене переменного тока с линейной характеристикой, с нелиней- :ной характеристикой и с ЭДС, синхрон ный генератор 3 ипи какой-либо другой источник питани  звена переменного тока.

На фиг. 2-5 обозначены первичные обмотки 14 трансформаторов 2 и 4, вторичные обмотки 5 и 16 этик же трансформаторов, векторные диаграммы 17 и 18 основных гармоник кривых напр жений соответственно транс форматоров 2 и 4 при синфазном управлении питающих их инверторов, суммарный вектор 19 основных гармо

0

0

5

0

j

ник фаз А этих трансформаторов ответственно А,, и А

гг

24

после

(СО- взаимного сдвига фаз напр жений питающих их инверторов на угол IT/IZ), вариант формировани  напр жени  20 А (}, суммарное напр жение 21, 22 обмоток 15 и 16 соответственно трансформаторов 2 и 3, суммарное напр жение 23 трансформаторов 2 и 3 на шинах 9 при отсутствии всех остальных источников питани  в звене переменного тока, суммарное напр жение 24, 25 обмоток 15 и 16 соответственно трансформаторов 4 и 5, суммарное напр жение 26 трансформаторов 4 и 5 при тех же услови х, что и 23, суммарное напр жение 27 всех трансформаторов, напр жени  28, 29 обмоток 15 и 16 трансформатора 4, напр жени  30, 31 . обмоток 15 и 16 трансформатора. 5.

Числа витков двух комплектов вторичных обмоток, соедин емых по схеме пр мой (в трансформаторах 2, 3) или обратный (в трансформаторах 4, 5) зигзаг, наход тс  в отношении а, которое через нижеопредел емый угол (| выражаетс  как

2tg4 /2

Э .J-JJ-

- tgCf/2

5

0

5

0

S

В преобразователе по фиг, I используютс  общеизвестные трехфазные инверторы напр жени  со 180-градусным режимом работы встречно-параллельно включенных управл емых вентилей и диодов. Их работа общеизвестна и не нуждаетс  в по снении.

Дл  формировани  фазового сдвига на угол tf между импульсами управлени  одной парой инверторов с выходными трансформаторами 2, 3 и другой парой аналогичных инверторов, к которым подсоединены трансформаторы 3 и 4, могут быть применены общеизвестные средства фазового управлени .

Из рассмотрени  векторной диаграммы на фиг. 2 легко установить, что, если параметр а О, то импульсы управлени  одноименных вентилей инверторов , питающих трансформаторы

2и 4, синфазны, так же как и син- фазны импульсы управлени  вентилей инверторов, питающих трансформаторы

3и 5, если же напр жени  названнъгх пар инверторов сдвинуты друг относительно друга на угол Г/б, то основные гармоники кривых суммарного напр жени  трансформаторов 2 и 3 по отношению к основным гармоникам кривых суммарного напр жени  трансформаторов А и -5 окажутс  одинаковы- ми, но сдвинутыми на угол (f f(a).

В то же врем  из фиг. 3 (5) следует , что моменты перехода через ноль кривых 21 и 24 так же, как и моменты перехода через ноль кривых 22 и 25, будут попарно совпадать друг с другом.

Как показано на фиг. 2, векторы 17 и 18  вл ютс  суммой основных гар МОНИК вторичных обмоток 15 и 16 транформаторов . Поскольку из фиг. 2

FD. . следует, а:1, и если прин т

что DO 1,

DO то.

вед  отсчет углов

от оси ординат, получим

I :

Isin е + asin(e + 60) ( + где А - jl+2acos60 + а - -xfl+a-K

б u)t;

Т

asin60

l+ cos60 1+ а/2

В свою очередь п-е гармоники криво напр жени  обмотки 15 имеют нулевой сдвиг фаз относительно оси ординат - оси отсчета углов, а п-е гармоники кривой напр жени  обмотки 16 (век- тор а) сдвинуты относительно этой оси на угол ср nq пбО, гдеср2 60 - сдвиг вектора а на диаграмме 18.

Следовательно, 11-  гармоника суммарной кривой напр жени  26, которой соответствует вектор основной гарМОНИКИ А

24

сдвинута относительно

оси ординат на угол if

-Я

, . asin60-11 l+acos6041

1+ а/2

следовательно, Ц - (f/2, а 13-  гармоника этой кривой сдвинута-На угол Cf,,,

4

asin60-13

5 Г+асоБбО-П 1+ а/2 следовательно. tf,, y/2.

,

д

5

20

2)

При повороте вектора А,. относительно оси ординат против часовой стрелки на угол ф/2 получим, что суммарный угол поворота 11-й (ср„21) / и 13-й ,jZ3 гармоник кривой 26 составит величину

9,з - ,, -12 V/2 (против часовой стрелки),

ЗЕ - 1з|-ьЧ „ -129/2 (против часовой стрелки)

При if/2 7,5° ср„,, ,- 90, 1, - 90

Аналогичио, но в противоположные стороны по сравнению с кривой 26, повернуты 11-  и 13-  гармоники обмотки 15 суммарной кривой напр жени  23, основна  гармоника которой представлена вектором Ajj (вектор а по-- вернут в данном случае на угол СР - 60).

)

45

SO

55

25

30

й 35

0

Поэтому 11-е гармоники кривых 23 и 26, как и их 13-е гамроники оказываютс  в противофазе. Поворот векторов AJJ и А24 навстречу друг другу производитс  упом нутым дополнительным общеизвестным узлом фазового управлени  (или установкой соответствующего напр жени  смещени  в уже имеющем  узле каждого инвертора)

43- . Т

V Carets -у:;

На фиг. 2 и 4 соответственно при- : ведены векторные диаграммы этих напр жений (19) и их кривые (23, 26)

после осуществлени  упом нутого сдвига на угол (Г /12 дл  практически важного случа , когда обеспечиваетс  подавление ближайших - 11-й и 13-й гармоник. Одновременно также будут , подавлены 35, 37, 59, 61 гармоники и т.д.

i Вследствие неравенства мгновенных I значений кривых 23 и 26 почти на про- т жении всей полуволны кривой напр жени  между парами трансформаторов 2, 3 и 4, 5 потечет уравнительный ток. Этот ток уравн ет напр жени  отдельных ступеней и крива  27 суммарного напр жени  всех трансформаторов , преобразовател  окажетс  строго симметричной. Как видно из этой кривой , на каждом интервале-времени кри514327046

ва  27  вл етс  полусуг мой кривых 23 обмотки существенно различаютс  по

числу витков, то геометрическа  сумма векторов их напр жений оказьшаетс 

5

И 26.

Легко убедитьс  , что уравнительный ток, содержащий только названные высшие гамронические, оказьгоаетс  не- значительньм (во вс ком случае он, не превосходит тех значений, которые име- itoT токи высших гармонических при Применении общеизвестных ЬС-фильт- |юв).

В таблице приведены значени   ительных токов от названных вьше II, 13, 35, 37-й гармоник напр жени , остальные высшие гармонические в кри- зой тока (до 59-й) отсутствуют. Токи высших гармонических могут быть найдены из выражений

ближе к арифметической их сумме-,чем в прототипе.

Преобразователь целесообразно использовать дл  относительно мощных преобразовательнь1х установок, в ко10 торых приходитс  или совместно включать более чем два инвертора, или приходитс  параллельно включать по несколько вентилей. В частности, оно целесообразно дл  работы в качестве

15 ведомого инвертора (ВМ) в мощной энергосистеме.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь, содержащий два 2Q трехфазных мостовых инвертора напр жени  с трансформаторными выходами , причем первична  обмотка трансформатора первого инвертора соеди- нена в звезду, .два комплекта вторич- 25 ной обмотки трансформатора второго инвертора выполнены с отношением чисел БИТКОВ, равным а, и соединены между собой по схеме пр мой зигзаг и последовательно-пофазно с

   2U

   fi

   I,

   п2Х,

   I

   и в относительных единицах

   « п

   1

   Где 1, I.

   X.

   Преобразователь, содержащий дв 2Q трехфазных мостовых инвертора напр жени  с трансформаторными выход ми, причем первична  обмотка тран сформатора первого инвертора соед нена в звезду, .два комплекта втор 25 ной обмотки трансформатора второг инвертора выполнены с отношением чисел БИТКОВ, равным а, и соедине ны между собой по схеме пр мой зи заг и последовательно-пофазно с

   I, ек п

   соответственно гоки 1-й

   и п-й гармоник I

   напр жение короткого

   замыкани  трансформатора , зо вторичной обмоткой трансформатора

   суммарное реактивное со- первого инвертора, а также первый

   ближе к арифметической их сумме-,чем в прототипе.

   Преобразователь целесообразно использовать дл  относительно мощных преобразовательнь1х установок, в которых приходитс  или совместно включать более чем два инвертора, или приходитс  параллельно включать по несколько вентилей. В частности, оно целесообразно дл  работы в качестве

   ведомого инвертора (ВМ) в мощной энергосистеме.

   Формула изобретени 

   Преобразователь, содержащий два трехфазных мостовых инвертора напр жени  с трансформаторными выходами , причем первична  обмотка трансформатора первого инвертора соеди- нена в звезду, .два комплекта вторич- ной обмотки трансформатора второго инвертора выполнены с отношением чисел БИТКОВ, равным а, и соединены между собой по схеме пр мой зигзаг и последовательно-пофазно с

   и.

   противление одной фазы одного трансформатора; напр жение гармоники.

   3 таблице приведены значени  I при 4к 0,1.

   I Действующее значение тока трансфор- 4атора в относительньрс единицах будет

   : I л| 1,08.,

   блок управлени , обеспечивающий формирование одноименных по фазе выходных напр жений этих инверторов с взаимным фазовым сдвигом на угол м /б, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  спектрального состава напр жени  при одновременном повышении унификации трансформаторов, он Q снабжен третьим и четвертым трахфаз- ными инверторами с трансформаторными выходами с аналогично соединенными вторичными обмотками трансформаторов и с аналогично выполненным вто . С учетом активной составл ющей импеданса трансформатора и эффекта вытеснени  величина I оказьшаетс  еще блшсе к 1 .

   Технико-экономическа  эффективность g рым блоком управлени , первичные от применени  предлагаемого решени  обмотки трансформаторов второго и состоит в том, что в кривой выходного четвертого инверторов соединены по напр жени  подавл ютс  дополнительные схеме треугольник, вторична  обмот- гармоники, например ближайший - 11-  и ка трансформатора первого инвертора 13- , унифицируютс  трансформаторы, no-gQ выполнена аналогично вторичной об- скольку они имеют одинаков-ую типовую мотке трансформатора второго инвер- (габаритную) мощность, одинаковое чис тора - по схеме пр мой зигзаг, перло комплектов обмоток и разн тс  толь- вична  обмотка трансформатора треть- в:о группой соединени  обмоток., уравни- его инвертора соединена по схеме йаетс  загрузка вентилей всех инвер- gg звезда, вторичные обмотки трансфор- торов н, следовательно, повьшаетс  ис- маторов третьего и четвертого инвер- польэование вентильного оборудовани  торов выполнены по схеме обратный зиг- инверторов, повышаетс  использование заг с аналогичным значением упом ну- грансформаторов, поскольку вторичные того параметра а, выходные цепи, об35

   блок управлени , обеспечивающий формирование одноименных по фазе выходных напр жений этих инверторов с взаимным фазовым сдвигом на угол м /б, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  спектрального состава напр жени  при одновременном повышении унификации трансформаторов, он Q снабжен третьим и четвертым трахфаз- ными инверторами с трансформаторными выходами с аналогично соединенными вторичными обмотками трансформаторов и с аналогично выполненным вто 143270А

   разованные вторичными обмотками трансформаторов двух пар инверторов - первого, второго и третьего, четвертого соответственно, соединены в параллель, упом нутые блоки управлени  сфазированы между собой через введенный фазосдвигающий узел, обес- пёчивак ций фазовый сдвиг напр жений

   дв

   из за

   1

   13

   35

   I

   0,083 0,059 0,0083 0,0073 0,0029 0,0027

   79

   8

   двух пар инверторов на угол у

   Т Р значение К выбирают

   из р да чисел 1,2,,.., а параметр а задают соотношением

   2 tgoyz ,

   -tgy/z

   I- tgc

   IT-t

   37

   59

   61

   Alt 824 CZff

   фиг. 2

   frll

   JJ M

   25

   I 1-ff t

   U i

   1

   LI rr

   .%

   r

   J

   Фие .

   k

   n

   -н J

   L

   J Фиг. 5