Высоковольтный преобразователь с предзарядом (варианты)
HIGH-VOLTAGE CONVERTER WITH A PRECHARGE (VERSIONS)

Предложение относится к электротехнике и может использоваться в мощном электроприводе. Широко известный /1/ частотный преобразователь содержит последовательно соединенные выпрямительно-инверторных блоков, которые соединены входами с обмотками трансформатора, а выходы цепи выпрямительно-инверторных блоков подключены к нагрузке. Недостаток устройства состоит в сложной схеме трансформатора, обусловленной необходимостью устройства трехфазных обмоток трансформатора для подзаряда. Это усложняет трансформатор. Наиболее близким по сути к первому варианту является трехфазный высоковольтный частотный преобразователь /2/, с предзарядом, содержащий последовательно соединенные выпрямительно-инверторные блоки, которые соединены входами с вторичными обмотками силового трансформатора, а выходы последовательно соединенных блоков соединены в звезду и подключены к звезде нагрузке и в первичную обмотку силового трансформатора включен выключатель, и имеющий резистор, включенный последовательно с вторичной обмоткой трансформатора предзаряда. Наиболее близким по сути ко второму варианту является преобразователь /2/, содержащий в каждой из трех фаз последовательно соединенные выпрямительно-инверторные блоки, которые соединены звезду и подключены к нагрузке, и имеющий первый резистор, включенный последовательно с вторичной обмоткой трансформатора предзаряда, в первичную обмотку которого включен контакты пускателя, и второй и третий резисторы, как и первый резистор подключены выводом к выходам блоков и второй вывод первого резистора соединен с первым выводом вторичной обмоткой трансформатора предзаряда, а второй вывод этой обмотки трансформатора соединен с нулевым выводом инверторов является В трехфазном исполнении такие устройства - сложны, ибо требуется три трансформатора предзаряда, три резистора и трехфазный высоковольтный выключатель в нагрузке.
Техническим результатом предложения является упрощение.
Технический результат достигается в первом варианте за счет того, что вторичная обмотка трансформатора предзаряда с последовательным резистором включены между нулевыми точками звезд нагрузки и выпрямительно-инверторных блоков и во вторичную обмотку трансформатора предзаряда включен пусковой контакт. Технический результат достигается во втором варианте за счет того, что вторые выводы второго и третьего резистора объединены с аналогичным выводом первого резистора.
На фиг. 1, 2 представлена однолинейная схема преобразователя. Обозначено:1 - первичная обмотка силового трансформатора, 2-7 - вторичные обмотки трансформатора,8 - выпрямительно-инверторные блоки, которые выполнены по схеме диодный выпрямитель-конденсатор-однофазный мостовой инвертор напряжения. Обозначено также: 9 - нагрузка (чаще всего это двигатель), 10 - резистор, 11 - вторичная обмотка трансформатора предзаряда, 12 - его первичная обмотка, 13- высоковольтный выключатель, пусковой контакт 14.
Преобразователь работает следующим образом. В пусковом режиме трансформатор 11,12 повышает низкое напряжение (220-380 В) до высокого (1-3 кВ), которое прикладывается к полюсам блоков 3 и производит заряд их конденсаторов 5 до номинального значения. Ток предзаряда конденсаторов 5 протекает через все блоки 3 по пути указанному стрелками. При этом часть этого тока может протекать через нагрузку 9, т.к. она подключена. Ток предзаряда составляет единицы Ампер в то время как номинальный ток нагрузки 9-сотни Ампер. Ток предзаряда не опасен нагрузке 9.После окончания предзаряда включается выключатель 13, пусковой контакт 14 - отключается. Включение 13 не вызывает бросков тока, так как конденсаторы 5 блоков 3 были предварительно заряжены. Переменное высокое (в обмотке 1 оно например 3-10 кВ) напряжение сети понижается до относительно низкого обмотками 2-5 (уровень 1-3 кВ), выпрямляется мостами 8 и фильтруется конденсаторами в блоках 8 и преобразуется ими в переменное напряжение нужной частоты. Суммарное напряжение нагрузки 9 складывается из напряжений на выходе выпрямительно-инверторных блоков 8. На этапе пуска (предварительного заряда) используется простой однофазный трансформатор. В схеме прототипа необходимо было использование дополнительного высоковольтного выключателя для отключения нагрузки на этапе предзаряда, иначе нагрузка шунтировала бы цепь конденсаторов, а в данном случае это не требуется. Все вместе значительно упрощает устройство. Аналогичные процессы и эффект обеспечивает второй вариант.
Источники информации:
1 Патент РФ на изобретение №2364016,кл. Н02Р 9/00, Н02Р 1/00.
2. Патент РФ на полезную модель №115132.