Трехфазный частотный преобразователь высокого напряжения
THREE-PHASE HIGH-VOLTAGE FREQUENCY CONVERTER

Предложение относится к электротехнике и может использоваться в мощном электроприводе. Широко известный /1/ частотный преобразователь содержит последовательно соединенные выпрямительно-инверторные блоки, которые соединены входами с обмотками трансформатора, а выходы цепи выпрямительно-инверторных блоков подключены к нагрузке. Недостаток такого устройства состоит в плохой форме сетевого тока, обусловленной тем, что выпрямительная часть блоков работает в синфазном режиме, что порождает высокий уровень высших гармоник тока в сети. Наиболее близким по сути является частотный преобразователь /2,3/ высокого напряжения, содержащий в каждой фазе последовательно соединенные N (N=1,2…) выпрямительно-инверторные блоки, которые соединены входами с обмотками трансформаторов, имеющими между собой фазовый сдвиг векторов выходных напряжения, а выходы цепи выпрямительно-инверторных блоков подключены к нагрузке и первичные обмотки трансформаторов выполнены с отпайками. Недостаток устройства состоит в сложности и относительно низком КПД и больших помехах. Техническим результатом предложения является снижение высших выходных гармоник тока. Технический результат достигается за счет того, что фазы сетевых обмоток каждого трансформатора подключены к разными отпайками, так что сумма отклонений напряжений отпаек фаз у каждого трансформатора равна нулю, причем каждый трансформатор питает блоки одного уровня.
На чертеже представлена однолинейная схема преобразователя. Обозначено: 1, 2, 3 - первичные обмотки трансформаторов, 4 - вторичные обмотки трансформаторов, 5 - выпрямительно-инверторные блоки. Схема блоков 5 известна в прототипе и аналогах и содержит диодный выпрямитель, конденсатор и транзисторный инвертор напряжения. А, В, С - выходные фазы, а фазы сети именуются желтой, зеленой, красной. Преобразователь работает следующим образом. Переменное высокое (в обмотке 1, например, 3-10кВ) напряжение сети понижается до относительно низкого обмотками 4 (уровень 1кВ), выпрямляется, фильтруется и преобразуется в блоках 5 в переменное напряжение нужной частоты. Суммарное напряжение нагрузки 6 складывается как сумма выходных напряжений блоков 5. Фазовый сдвиг напряжений обмоток 4 трансформаторов обеспечивает в сумме многоступенчатый ток сети по форме более близкий к синусоидальному, что повышает электромагнитную совместимость и К.П.Д. Общее количество трансформаторов зависит от числа блоков 5 в выходной фазе. От одного трансформатора могут питаться блоки одного, двух уровней. В таблице, как пример, приведены значения используемых отпаек сетевых обмоток для типового случая (N=3).
Дополнительный фазовый сдвиг между сетевыми токами блоков 5 обеспечивается за счет пофазного сдвига напряжений сетевых обмоток 1, 2, 3 путем использования их разных отпаек. Как показано в /4 стр. 264, рис. 5.23/ такое пофазное изменение выходного напряжения ведет к фазовому сдвигу векторов напряжений и токов. Благодаря указанному сдвигу в суммарном токе сети увеличивается количество ступенек тока и его форма становится ближе к синусоидальной, что снижает помехи от высших гармоник и повышает к.п.д. И это достигается при использовании однотипных трансформаторов.
Источники информации:
1. Патент US №5986909.
2. Патент РФ на изобретение №2364016.
3. Патент РФ на изобретение №234535.
4. Фишлер Я.А. и др. Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок.М:, Энергоатомиздат, 1989.