ТРЕХФАЗНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к преобразовательной технике, и может найти применение в устройствах регулирования выходного напряжения на шинах тяговых подстанций электрифицированных железных дорог постоянного тока.
Известен трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий преобразовательный трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду, концы которой соединены с входными выводами для подключения трехфазной питающей сети и двумя трехфазными вторичными обмотками, каждая из которых соединена в звезду, причем, между нулевыми выводами указанных звезд включен уравнительный реактор, отвод от середины витков которого образует один из выходных выводов для подключения нагрузки, вентильный выпрямитель, в котором одни одноименные силовые электроды вентилей объединены в общую точку, образующую другой выходной вывод, и вольтодобавочный трансформатор с трехфазной первичной и двумя трехфазными вторичными обмотками, соединенными в каждой фазе последовательно с соответствующими вторичными обмотками преобразовательного трансформатора, при этом в каждой фазе содержатся управляемый и неуправляемый реакторы, причем, в каждой фазе первая обмотка управляемого реактора включена последовательно с первой вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора между свободным выводом этой обмотки и свободным выводом силового электрода соответствующего вентиля выпрямителя, вторая обмотка этого же управляемого реактора включена последовательно с вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора между свободным выводом этой обмотки и свободным выводом силового электрода другого соответствующего вентиля выпрямителя, первая обмотка неуправляемого реактора включена параллельно второй цепи из указанных второй обмотки управляемого реактора и второй вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора в том же направлении, что и указанные обмотки, а вторая обмотка неуправляемого реактора включена параллельно первой цепи из первой обмотки вольтодобавочного трансформатора и первой обмотки управляемого реактора в том же направлении, что и указанные обмотки, причем, обмотки, входящие в первую цепь, включены в обратном направлении по отношению к обмоткам, входящим во вторую цепь [Л.1].
Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное в соответствии с [Л.1] характеризуется улучшенной формой кривой выпрямленного напряжения благодаря сведению к минимуму значений составляющих высших гармоник, однако он обладает ограниченными возможностями регулирования напряжения в контактной сети, а также относительно невысокими энергетическими показателями.
Известен также трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий преобразовательный трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду, концы которой соединены с входными выводами, предназначенными для подключения питающей сети, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а вторая - в треугольник, два вентильных выпрямителя, соединенных последовательно и предназначенных для подключения нагрузки, каждый из которых выполнен в виде трехфазного вентильного моста, вольтодобавочный трансформатор, имеющий одну трехфазную первичную и две трехфазные вторичные обмотки, соединенные в каждой фазе последовательно с соответствующими вторичными обмотками преобразовательного трансформатора, образуя общие точки, к каждой фазе вторичной обмотки преобразовательного трансформатора, соединенной в звезду, подключена вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора; вторая вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора соединена в зигзаг и подключена к вторичной обмотке преобразовательного трансформатора, соединенной в треугольник, при этом последовательно с вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора включен управляемый реактор, образующий совместно с вторичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора цепь, параллельно которой включен неуправляемый реактор, а к первому трехфазному вентильному мосту подключены общие точки соединений управляемого и неуправляемого реакторов, концы каждой фазы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, соединенной в зиг-заг, связаны с управляемыми реакторами, а неуправляемые реакторы соединены параллельно цепи из вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, соединенной в зигзаг, и последовательно с ней соединенной обмоткой управляемого реактора, при этом концы обмоток управляемого и неуправляемого реакторов образуют в каждой фазе общую точку, соединенную со вторым вентильным мостом [Л.2].
Описанный в [Л.2] трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное характеризуется по сравнению с преобразователем, описанным в [Л.1] более широкими возможностями регулирования напряжения в контактной сети, однако, наличие в нем управляемых и неуправляемых реакторов весьма отрицательно сказывается на уровне потерь электрической энергии.
Полезной моделью решается задача создания трехфазного преобразователя переменного напряжения в постоянное, характеризующегося высокими энергетическими показателями благодаря сведению к минимуму потерь электрической энергии при относительной простоте реализации.
Для решения поставленной задачи в трехфазном регулируемом преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем преобразовательный трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а вторая - в треугольник, два вентильных выпрямителя, соединенных последовательно и предназначенных для подключения нагрузки, каждый из которых выполнен в виде трехфазного вентильного моста, вольтодобавочный трансформатор, имеющий трехфазную первичную обмотку, снабженную входными выводами, предназначенными для подключения питающей сети, и трехфазную вторичную обмотку, предложено, согласно настоящей полезной модели, в каждой фазе вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора подключить к первому вводу первого тиристорного ключа, второй ввод которого соединить со вторым вводом второго тиристорного ключа, образуя общую точку, подключенную к первичной обмотке преобразовательного трансформатора, первый ввод второго тиристорного ключа соединить с общей точкой соединения вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и питающей сети, а каждый трехфазный вентильный мост подключить к соответствующей трехфазной вторичной обмотке преобразовательного трансформатора.
Полезная модель поясняется на примере выполнения чертежом (фиг.1), некотором представлена принципиальная схема заявляемого трехфазного регулируемого преобразователя переменного напряжения в постоянное.
Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит преобразовательный трансформатор 1, трехфазная первичная обмотка 2 которого соединена в звезду. Преобразовательный трансформатор 1 содержит также две трехфазные вторичные обмотки 3 и 4, при этом трехфазная вторичная обмотка 3 соединена в звезду, а трехфазная вторичная обмотка 4 соединена в треугольник.
Преобразователь содержит также два вентильных выпрямителя: первый выпрямитель 5 и второй выпрямитель 6, идентичных друг другу, каждый из которых выполнен в виде трехфазного вентильного моста, соединенных последовательно друг с другом и предназначенных для подключения нагрузки.
Каждый из трехфазных вентильных мостов 5 и 6 подключен к соответствующей вторичной обмотке 3 и 4 преобразовательного трансформатора 1, в частности, трехфазный вентильный мост 5 подключен к вторичной обмотке 3, а трехфазный вентильный мост 4 подключен к вторичной обмотке 4 преобразовательного трансформатора 1.
Вольтодобавочный трансформатор 7 имеет трехфазную первичную обмотку 8, соединенную в звезду и снабженную выводами, предназначенными для подключения к питающей сети 9 и образующую с питающей сетью 9 общую точку 11, а также трехфазную вторичную обмотку 10.
В каждой фазе вторичная обмотка 10 вольтодобавочного трансформатора 7 подключена к первому вводу первого тиристорного ключа 12, второй ввод которого соединен со вторым вводом второго тиристорного ключа 13, образуя общую точку 14 соединения первого и второго тиристорных ключей, подключенную к первичной обмотке 2 преобразовательного трансформатора 1.
Первый ввод второго тиристорного ключа 13 соединен с общей точкой 11 соединения вторичной обмотки 10 вольтодобавочного трансформатора 7 и питающей сети 9.
Трехфазный регулируемый преобразователь переменного напряжения в постоянное работает следующим образом.
При открытых первых тиристорных ключах 12 и закрытых вторых вентильных ключах 13 э.д.с. вторичных обмоток 12 вольтодобавочного трансформатора 7 и э.д.с. первичных обмоток 2 преобразовательного трансформатора 1 суммируются, повышается напряжение вторичных обмоток 3 и 4 преобразовательного трансформатора 1, что ведет к повышению напряжения трехфазных вентильных мостов 5 и 6. И, наоборот, при закрытых первых вентильных ключах 12 и открытых вторых вентильных ключах 13 вольтодобавочного трансформатора 7 на первичную обмотку 2 преобразовательного трансформатора 1 подается напряжение только от питающей сети 9. В этом случае напряжение вентильных мостов 5 и 6 минимальное. Изменяя одновременно состояние первых вентильных ключей 12 и вторых вентильных ключей 13 (полуоткрытое одних и полузакрытое других) вольтодобавочного трансформатора 7, получаем промежуточное значение напряжения вентильных мостов 5 и 6 между максимальной и минимальной величинами.
Отсутствие в заявляемом трехфазном регулируемом преобразователе переменного напряжения в постоянное управляемых и неуправлямых реакторов и замена их полупроводниковыми устройствами (тиристорными ключами) обеспечит снижение потерь электрической энергии в преобразователе в 10÷15 раз.
Таким образом, реализация заявляемого технического решения позволит относительно простыми средствами повысить энергетические показатели преобразователя при упрощении его конструкции. В настоящее время в ООО НПП «Электромаш», г.Екатеринбург, разрабатывается документация и ведется подготовка производства преобразователя переменного напряжения в постоянное, предназначенного для регулирования напряжения на шинах тяговых подстанций электрифицированных железных дорог постоянного тока.
Литература:
1. Авторское свидетельство №1769322, МПК Н02М 7/04, 1992 г.
2. Патент РФ №2331960, МПК Н02М 7/10, 2008 г.