ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
HIGH-VOLTAGE CONVERTER

Предложение относится к электротехнике и используется в электроприводе и электрохимии. Широко известный /1/ преобразователь содержит последовательно соединенные четное число N преобразовательных блоков, которые соединены входами с N обмоток трансформатора, а выходы цепи N блоков подключены к нагрузке. Недостаток такого устройства состоит в плохой форме сетевого тока, обусловленной тем, что выпряительная часть N блоков работает в синфазном режиме, что порождает высокий уровень высших гармоник тока в сети.
Наиболее близким по сути является преобразователь высокого напряжения, содержащий последовательно соединенные четное число N больше двух преобразовательных блоков, которые соединены входами с N обмоток трансформатора, имеющие между собой фазовый сдвиг векторов напряжения, равный 60/N электроградусов, а выходы цепи N блоков подключены к нагрузке. При этом углы сдвига в сторону опережения и отставания попарно симметричны. Недостаток устройства состоит в сложной схеме трансформатора, обусловленной необходимостью устройства обмоток с разным дробным углом сдвига N обмоток (дробная группа соединения).
Техническим результатом предложения является упрощение. Технический результат достигается за счет того, что Дополнительно достижение результата усиливается за счет того, что по крайней мере одна из обмоток имеет целую группу соединений. На чертеже представлена однолинейная схема преобразователя. Обозначено: 1 - первичная обмотка трансформатора, 2,3,4,5 - вторичные обмотки трансформатора число которых N - четное и больше двух, 6 - выпрямительные блоки числом N,7 - нагрузка. На фиг. 1, на линиях соединяющих вторичные обмотки с входами блоков 6 указан электрический сдвиг напряжений по отношению к первичной сетевой обмотке 1.
Преобразователь работает следующим образом. Переменное высокое в обмотке 1 (например 3-10 кВ) напряжение сети понижается до относительно низкого обмотками 2-5 (уровень 1 кВ), выпрямляется и фильтруется в блоках 6, если выход на постоянном токе. Но дополнительно постоянное напряжение может преобразовываться в блоках 6 в напряжение переменное регулируемой частоты. Суммарное напряжение нагрузки 7 складывается из напряжений N блоков 6. Фазовый сдвиг напряжений обмоток 2-5 трансформатора обеспечивает в первичной обмотке многоступенчатый ток по форме близкий к синусоидальному, что повышает электромагнитную совместимость и К.П.Д. Как видно из фиг. 1, по меньшей мере, одна из вторичных обмоток 2-5 (на фигуре - это 4) имеет целую группу соединения. Такая обмотка выполняется по простейшей схеме - звезда или треугольник, что существенно упрощает конструкцию трансформатора и его внутреннюю схему соединения, ибо все другие схемы соединения обмоток имеют схему соединения зигзаг (или открытый треугольник), что требует дополнительных соединений (паек переходов с одной фазы на другую) внутри трансформатора. В предложенном варианте трансформатор упрощается за счет выполнения по крайней мере одной из обмоток по стандартной схеме (звезда или треугольник). Для обеспечения высокого качества напряжения и тока важно обеспечить взаимный сдвиг между напряжением обмоток 2-5. Пример: N=6. 60/ N=10 электроградусов. В известном устройстве /2/ обмотки имеют углы сдвига ±5; ±15; ±25 градусов. Т.е. обмотки симметричны относительно нуля. В соответствии с данным предложением трансформатор имеет обмотки с фазовым сдвигом 30; ±20; ±10; 0 градусов.
Понятно, что обмотки с нулевым и 30 градусным сдвигом выполняются проще (соответственно звезда и треугольник).
Источники информации:
1. Патент US №5986909, 1999.
2. Патент РФ на изобретение №2364016.