RU170077U1

RU170077U1 - REVERSIBLE CONVERTER

Info

Publication number: RU170077U1
Application number: RU2016103464U
Authority: RU
Inventors: Сергей Станиславович Абрамов; Алексей Николаевич Антипенко; Вячеслав Михайлович Балашевич; Евгений Николаевич Коптяев
Original assignee: Евгений Николаевич Коптяев
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Изобретение относится к силовой электротехнике и может быть использовано для питания важных потребителей, не допускающих перебоев в электропитании. К числу таких потребителей можно отнести механизмы и системы автоматики атомных электростанций, объединяемых в группы неотключаемой нагрузки.Из уровня техники известны различные конструкции обратимых преобразователей, содержащих автономный инвертор напряжения, а также трехфазный активный преобразователь. К недостаткам всех подобных решений можно отнести ограниченное качество выходного напряжения с широтно-импульсной модуляцией, наличие проблем с электромагнитной совместимостью с силовой сетью и оборудованием.Новизна предлагаемого обратимого преобразователя заключается в использовании пространственной конструкции трансформатора с вращающимся магнитным полем, а также в переключении режимов преобразователя (выпрямитель-инвертор) при помощи датчика направления тока. Выходное напряжение в режиме выпрямителя формируется путем суммирования кусочно-синусоидальных напряжений двух реверсивных коммутаторов, подключенных к многофазным круговым обмоткам трансформатора с вращающимся магнитным полем, что в результате обеспечивает улучшение качества выпрямленного напряжения. В режиме инвертора использование двух круговых обмоток позволяет плавно регулировать выходное напряжение инвертора, что позволяет компенсировать колебания напряжения в сети постоянного тока.Техническим результатом является эффективное бесперебойное преобразование энергии из сети переменного тока в сеть постоянного, и в обратном направлении, в зависимости от режима. Также реализуется надежное переключение между режимами выпрямителя и инвертора, без использования блок-контактов силовых автоматов сети переменного тока.The invention relates to power electrical engineering and can be used to power important consumers that do not allow interruptions in power supply. Among such consumers are the mechanisms and automation systems of nuclear power plants, which are grouped in non-disconnectable load groups. Various designs of reversible converters containing an autonomous voltage inverter, as well as a three-phase active converter, are known from the prior art. The disadvantages of all such solutions include the limited quality of the output voltage with pulse-width modulation, the presence of problems with electromagnetic compatibility with the power network and equipment.The novelty of the proposed reversible converter consists in using the spatial design of the transformer with a rotating magnetic field, as well as in switching the converter modes ( rectifier-inverter) using a current direction sensor. The output voltage in rectifier mode is formed by summing the piecewise sinusoidal voltages of two reversing switches connected to multiphase circular windings of a transformer with a rotating magnetic field, which as a result provides an improvement in the quality of the rectified voltage. In the inverter mode, the use of two circular windings allows you to smoothly control the inverter output voltage, which allows you to compensate for voltage fluctuations in the DC network.The technical result is an effective uninterrupted conversion of energy from AC to DC network, and in the opposite direction, depending on the mode. Reliable switching between the rectifier and inverter modes is also realized, without the use of block contacts of AC power circuit breakers.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель. Полезная модель относится к силовой электротехнике и может быть использована для питания потребителей, требующих гарантированного электропитания.The technical field to which the utility model belongs. The utility model relates to power electrical engineering and can be used to power consumers requiring a guaranteed power supply.

Уровень техники. Известен обратимый преобразователь частоты [патент РФ на изобретение №2534749], содержащий систему управления, автономный инвертор напряжения, а также трехфазный активный преобразователь. Активный преобразователь состоит из входного трехфазного дросселя и выпрямителя, реализованного на полупроводниковых элементах. При этом выпрямитель снабжен тремя анодными цепочками, каждая из которых состоит из выпрямительного диода, шунтированного транзистором, и тремя катодными цепочками, каждая из которых состоит из последовательно и согласованно соединенных диода и транзистора, и включенным с ними тиристором, таким образом, что анод диода и эмиттер транзистора каждой анодной цепи соединены с минусовой шиной постоянного тока обратимого преобразователя частоты, а катод диода и коллектор транзистора каждой анодной цепи соединены со своим выводом переменного тока выпрямителя. Анод диода и катод тиристора каждой катодной цепи соединены с плюсовой шиной постоянного тока, а катод диода соединен с коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с анодом тиристора и со своим выводом переменного тока выпрямителя.The level of technology. Known reversible frequency converter [RF patent for the invention No. 2534749], containing a control system, a stand-alone voltage inverter, as well as a three-phase active converter. An active converter consists of an input three-phase inductor and a rectifier implemented on semiconductor elements. In this case, the rectifier is equipped with three anode chains, each of which consists of a rectifier diode shunted by a transistor, and three cathode chains, each of which consists of a diode and a transistor connected in series and in series, and a thyristor connected with them, so that the anode of the diode and the emitter of the transistor of each anode circuit is connected to the negative DC bus of the reversible frequency converter, and the cathode of the diode and the collector of the transistor of each anode circuit are connected to its variable output rectifier current. The diode anode and the thyristor cathode of each cathode circuit are connected to the positive DC bus, and the diode cathode is connected to the collector of the transistor, the emitter of which is connected to the thyristor anode and with its rectifier AC output.

К недостаткам такого решения можно отнести отсутствие согласующего трансформатора, что приводит к гальванической связи двух силовых сетей постоянного и переменного тока, что снижает надежность их работы. Также наличие простейшего трехфазного одноуровневого инвертора с широтно-импульсной модуляцией ограничивает качество выходного напряжения на его выходе, и значительно ухудшает электромагнитную совместимость данного решения.The disadvantages of this solution include the lack of a matching transformer, which leads to galvanic coupling of two power networks of direct and alternating current, which reduces the reliability of their work. Also, the presence of a simple three-phase single-level inverter with pulse-width modulation limits the quality of the output voltage at its output, and significantly worsens the electromagnetic compatibility of this solution.

Также известен двенадцатифазный обратимый самокоммутируемый преобразователь [патент РФ на изобретение №2089035], содержащий трехфазный трехобмоточный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сети трехфазного напряжения или к трехфазной автономной нагрузке, вторичная соединена в звезду, а третичная в треугольник, и два вентильных моста с запираемыми тиристорами, один из которых подключен к вторичной обмотке трансформатора, а другой к третичной обмотке трансформатора. Полюса упомянутых вентильных мостов соединяются через уравнительный реактор, а каждое их плечо содержит две параллельно соединенные цепи, в каждую входят тиристорная ветвь с последовательно включенными запираемыми тиристорами и диодная ветвь с последовательно включенными диодами. Одна из упомянутых цепей по направлению проводимости начинается с тиристорной ветви, другая с диодной ветви, а между средними узлами обеих цепей, в которых соединены тиристорная и диодная ветви, включен конденсатор.Also known is a twelve-phase reversible self-switching converter [RF patent for invention No. 2089035], comprising a three-phase three-winding transformer, the primary winding of which is connected to a three-phase voltage network or to a three-phase autonomous load, the secondary is connected to a star, and the tertiary to a triangle, and two valve bridges with lockable thyristors, one of which is connected to the secondary winding of the transformer, and the other to the tertiary winding of the transformer. The poles of the aforementioned valve bridges are connected through a surge reactor, and each of their arms contains two parallel connected circuits, each comprising a thyristor branch with lockable thyristors connected in series and a diode branch with diodes connected in series. One of the mentioned circuits in the direction of conductivity starts from the thyristor branch, the other from the diode branch, and a capacitor is connected between the middle nodes of both circuits in which the thyristor and diode branches are connected.

К недостаткам такого решения можно отнести избыточную сложность полупроводникового коммутатора и использование в нем большого числа шунтирующих конденсаторов, что снижает общую надежность силового коммутатора. Также к недостаткам преобразователя можно отнести невысокое качество выходного напряжения, и невозможность его плавкого регулирования без значительного ухудшения гармонического состава. Также к недостаткам можно отнести использование схемы включения вторичной обмотки силового трансформатора "треугольником", что требует в 1,7 раза большего числа витков. Использование уравнительного реактора для совместного включения полюсов двух коммутаторов увеличивает общие габариты и себестоимость, а в случае несимметрии напряжений может приводить к неравномерному распределению токов между обмотками трансформатора и перегрузке.The disadvantages of this solution include the excessive complexity of the semiconductor switch and the use of a large number of shunt capacitors in it, which reduces the overall reliability of the power switch. The disadvantages of the converter include the low quality of the output voltage, and the impossibility of its fusible regulation without significant deterioration of the harmonic composition. Also, the disadvantages include the use of a “triangle” switching circuit of the secondary winding of the power transformer, which requires a 1.7-fold larger number of turns. Using a surge reactor to connect the poles of the two switches together increases the overall dimensions and cost, and in the event of voltage unbalance, it can lead to an uneven distribution of currents between the transformer windings and overload.

Также известен статический обратимый преобразователь [Авторское свидетельство СССР №775842], содержащий общий трансформаторный узел повышенной частоты с конденсаторами, подключенными параллельно его первичным и вторичным обмоткам, которые соединяются с входными и выходными выводами через последовательно включенные вентильные коммутаторы и фильтры. Преобразователь также снабжен статическими компенсаторами реактивной мощности, подключенными параллельно упомянутым конденсаторам. Данное решение является наиболее близким по своей технической сущности прототипом к предлагаемому изобретению.Also known is a static reversible converter [USSR Author Certificate No. 775842], which contains a common transformer unit of increased frequency with capacitors connected in parallel to its primary and secondary windings, which are connected to the input and output terminals through series-connected valve switches and filters. The converter is also equipped with static reactive power compensators connected in parallel to the said capacitors. This solution is the closest in its technical essence to the prototype of the invention.

К недостаткам такого решения можно отнести высокую частоту коммутации в промежуточном звене постоянного тока, в частности в трансформаторном узле повышенной частоты, что затруднительно при больших мощностях силовой сети, а также приводит к повышению потерь в стали трансформатора и ухудшению электромагнитной совместимости. Выходной инверторный мост имеет низкое качество выходного напряжения.The disadvantages of this solution include the high switching frequency in the intermediate DC link, in particular in the transformer unit of high frequency, which is difficult at high power mains, and also leads to increased losses in the transformer steel and a deterioration in electromagnetic compatibility. The output inverter bridge has a low quality output voltage.

Раскрытие полезной модели.Disclosure of a utility model.

Из уровня техники известны различные варианты статических полупроводниковых обратимых преобразователей. В основе их в общем случае лежит использование реверсивного полупроводникового коммутатора на стороне переменного тока. В решении, выбранном за прототип, также используется промежуточное высокочастотное преобразование в звене постоянного тока, реализуемое при помощи однофазного реверсивного моста, что неизбежно приводит к высокой частоте коммутации в звене постоянного тока и увеличению потерь в полупроводниковых ключах и промежуточном трансформаторе. Глубокое регулирование выходного напряжения в режиме инвертора с использованием широтно-импульсной модуляции неизбежно связано с ухудшением качества последнего, из-за изменения скважности импульсов выходного напряжения.Various variants of static semiconductor reversible converters are known in the art. They are generally based on the use of a reversible semiconductor switch on the AC side. The solution chosen for the prototype also uses an intermediate high-frequency conversion in the DC link, implemented using a single-phase reversible bridge, which inevitably leads to a high switching frequency in the DC link and an increase in losses in the semiconductor switches and the intermediate transformer. Deep regulation of the output voltage in inverter mode using pulse-width modulation is inevitably associated with a deterioration in the quality of the latter, due to a change in the duty cycle of the output voltage pulses.

Таким образом, можно сформулировать стоящую перед заявляемым решением задачу: обеспечить высокое качество постоянного напряжения в режиме выпрямителя, и хороший гармонический состав выходного переменного напряжения в режиме инвертора, при обеспечении возможности плавной регулировки выходного напряжения.Thus, it is possible to formulate the problem facing the claimed solution: to ensure high quality constant voltage in the rectifier mode, and a good harmonic composition of the output alternating voltage in the inverter mode, while ensuring the possibility of smooth adjustment of the output voltage.

Основное назначение обратимых преобразователей состоит в обеспечении гарантированного электропитания ответственных потребителей, главным образом, переменного тока. Область применения мощных обратимых преобразователей - электроэнергетические системы атомных судов (в том числе ледоколов) и питание собственных систем атомных электростанций. На фигуре 1 изображена схема типовой электроэнергетической системы судна с ответственными потребителями неотключаемой нагрузки. Основной режим работы обеспечивается питанием от двух турбогенераторов, с разделением электросети на две борта, каждый из которых получает питание от своего генератора. Основные потребители получают питание от главных распределительных щитов обоих бортов, одно из которых является основным, а другое - резервным. В случае потери одного из питаний, потребитель автоматически переходит на резерв. При этом отличают важные потребители, которые получают питание от главного распределительного щита неотключаемой нагрузки, подключенного к обратимому преобразователю. В случае отключения турбогенератора, происходит обесточение главного распределительного щита отключаемой нагрузки, и вырабатывается сигнал на выключение перемычки между щитами отключаемой и неотключаемой нагрузки, а последняя подхватывается обратимым преобразователем. Как правило, мощность обратимого преобразователя позволяет обеспечить питание потребителей обоих бортов в случае, если в работе останется только один обратимый преобразователь. Отключение перемычки между щитами отключаемой и неотключаемой нагрузки производится по команде, вырабатываемой обратимым преобразователем в момент перехода из выпрямительного в инверторный режим, для предотвращения перегрузки последнего.The main purpose of reversible converters is to provide guaranteed power to responsible consumers, mainly AC. The scope of powerful reversible converters is the electric power systems of nuclear ships (including icebreakers) and the power supply of their own systems of nuclear power plants. The figure 1 shows a diagram of a typical electric power system of a vessel with responsible consumers of non-disconnectable load. The main mode of operation is provided by power from two turbogenerators, with the separation of the mains into two sides, each of which receives power from its generator. The main consumers receive power from the main switchboards of both sides, one of which is the main, and the other is the backup. In case of loss of one of the food, the consumer automatically switches to the reserve. At the same time, they distinguish important consumers who receive power from the main switchboard of the non-disconnectable load connected to the reversible converter. In case of shutdown of the turbogenerator, the main switchboard of the disconnected load is de-energized, and a signal is generated to turn off the jumper between the switchboards of the disconnected and non-disconnected loads, and the latter is picked up by the reversible converter. As a rule, the power of a reversible converter allows you to provide power to consumers on both sides if only one reversible converter remains in operation. The jumper between the switchable and non-disconnectable switchboards is disconnected by the command generated by the reversible converter at the moment of transition from rectifier to inverter mode, to prevent the latter from overloading.

На фигуре 2 изображена классическая схема контактора режимов электромашинного преобразователя. Данная схема обеспечивает переход обратимого преобразователя из инверторного в выпрямительный режим, в случае подключения в параллель с другим источником переменного напряжения. Для этого используется реле контактора режима, расположенное в обратимом преобразователе, и обеспечивающее коммутацию сигналов его системы управления, что обеспечивает переход между режимами выпрямителя и инвертора. В случае обратного перехода (из выпрямителя в инвертор) при отключении источника переменного напряжения, обратимый преобразователь вырабатывается сигнал на отключение силового автомата - перемычки между главными распределительными щитами неотключаемой и отключаемой нагрузок, чтобы избежать перегрузки по мощности.The figure 2 shows a classic diagram of the contactor modes of the machine converter. This circuit provides the transition of a reversible converter from inverter to rectifier mode, if connected in parallel with another AC voltage source. For this, a mode contactor relay located in a reversible converter is used, and it provides switching of the signals of its control system, which provides a transition between the rectifier and inverter modes. In the case of a reverse transition (from the rectifier to the inverter) when the AC source is turned off, the reversible converter generates a signal to turn off the power automaton - jumpers between the main switchboards of non-disconnectable and disconnectable loads to avoid overloading in power.

Аналогичные схемы используют и выпускаемые промышленностью статические преобразователи. Питание реле контактора режимов подключается к одной фазе выхода переменного тока обратимого преобразователя, и к другой фазе на собственных шинах источника электроэнергии (турбогенератора). Использование блок-контактов силовых автоматов главного тока для набора цепочки питания реле контактора режимов связано с использованием длинных соединений между щитами, а также невысокой надежностью работы блок-контактов силовых автоматов, выпускаемых отечественной промышленностью.Similar schemes are used by industry-standard static converters. The power supply of the mode contactor relay is connected to one phase of the AC output of the reversible converter, and to another phase on the own buses of the electric power source (turbogenerator). The use of block contacts of main current circuit breakers for dialing the power supply circuit of the relay of the mode contactor is associated with the use of long connections between the shields, as well as the low reliability of the block contacts of power circuit breakers produced by the domestic industry.

Использование в статических обратимых преобразователях полупроводниковых ключей требует либо применения высокочастотной широтно-импульсной коммутации для обеспечения требуемого качества выходного напряжения, либо наличия большого числа ключей. Число упомянутых ключей может быть довольно большим в реверсивных мостовых многофазных коммутаторах. Для снижения числа транзисторов в реверсивной мостовой схеме возможно использование силового, представленного на фигуре 3. Таким образом, возможно уменьшить число коммутирующих транзисторов в два раза по сравнению с другими вариантами включения, а также уменьшить число управляющих сигналов. Данный вариант наиболее подходит для использования в предлагаемом обратимом преобразователе.The use of semiconductor switches in static reversible converters requires either the use of high-frequency pulse-width switching to ensure the required quality of the output voltage, or the presence of a large number of switches. The number of keys mentioned can be quite large in reversible bridge multiphase switches. To reduce the number of transistors in a reversible bridge circuit, you can use the power shown in figure 3. Thus, it is possible to reduce the number of switching transistors by half compared with other options for inclusion, as well as reduce the number of control signals. This option is most suitable for use in the proposed reversible converter.

В качестве основы обратимого преобразователя (фигура 4) в предлагаемом решении используется трансформатор с вращающимся магнитным полем, как имеющий дополнительную степень свободы и пространственное распределение обмоток. В качестве обмотки со стороны переменного тока используется трехфазная обмотка по типу статорных обмоток электрических машин, а со стороны переменного тока применено две круговые обмотки по типу обмоток якоря машин постоянного тока. Таким образом, в режиме выпрямителя трехфазная обмотка переменного тока создает в трансформаторе вращающееся магнитное поле, которое перемещается в пространстве и наводит во вторичных круговых обмотках переменное напряжение, причем число фаз будет пропорционально числу отводов круговых обмоток. Два последовательно включенных полупроводниковых коммутатора обеспечивают переключение отводов круговых обмоток, вслед за вращением магнитного поля, что обеспечивает получение постоянного напряжения на их выходе. Применение последовательного соединения коммутаторов позволяет суммировать пульсации их напряжения, с увеличением качества постоянного напряжения на шинах преобразователя.As the basis of the reversible transducer (figure 4), the proposed solution uses a transformer with a rotating magnetic field, as having an additional degree of freedom and spatial distribution of the windings. As a winding on the AC side, a three-phase winding is used according to the type of stator windings of electric machines, and on the AC side two circular windings are used according to the type of armature windings of DC machines. Thus, in the rectifier mode, the three-phase AC winding creates a rotating magnetic field in the transformer, which moves in space and induces an alternating voltage in the secondary circular windings, the number of phases being proportional to the number of taps of the circular windings. Two series-connected semiconductor switches provide switching of the taps of the circular windings, following the rotation of the magnetic field, which ensures a constant voltage at their output. The use of serial connection of switches allows you to summarize the ripple of their voltage, with an increase in the quality of DC voltage on the converter buses.

Выход постоянного тока преобразователя оснащается датчиком направления тока, подключенным к системе управления, и обеспечивающим переключение между режимами работы преобразователя. Принцип действия таков: на постоянном токе направление потока мощности между двумя источниками ЭДС определяется уровнем их напряжения (при условии одинаковой полярности включения). В случае если один из источников имеет большее значение ЭДС, он переходит в режим генератора и начинает отдавать мощность в источник с меньшим значением ЭДС. Таким образом, используя датчик направления тока, можно определить режим работы обратимого преобразователя. Номинальное напряжение на стороне постоянного тока преобразователя подбирается таким образом, чтобы при включении на стороне переменного тока другого источника напряжения (турбогенератора), напряжение на стороне постоянного тока превышало напряжение аккумуляторной батареи (аварийного источника постоянного напряжения). В этом случае появится ток в направлении аккумуляторной батареи, которая имеет меньшее значение напряжения. Датчик направления тока срабатывает, и система управления обратимого преобразователя переходит в выпрямительный режим. Одновременно вырабатывается сигнал на отключение автомата, шунтирующего запорное устройство кремниевое, что обеспечивает запирание диодов упомянутого запорного устройства для предотвращения несанкционированного заряда аккумуляторной батареи.The DC output of the converter is equipped with a current direction sensor connected to the control system and providing switching between the converter operating modes. The principle of operation is as follows: at constant current, the direction of the power flow between two EMF sources is determined by their voltage level (provided that the polarity of the inclusion is the same). If one of the sources has a larger EMF value, it switches to generator mode and begins to transfer power to the source with a lower EMF value. Thus, using the current direction sensor, it is possible to determine the operation mode of the reversible converter. The rated voltage on the DC side of the converter is selected so that when another voltage source (turbogenerator) is turned on on the AC side, the voltage on the DC side exceeds the voltage of the battery (emergency DC voltage source). In this case, a current will appear in the direction of the battery, which has a lower voltage value. The current direction sensor is triggered, and the control system of the reversible converter goes into rectifier mode. At the same time, a signal is generated to turn off the automatic device, which shunts the silicon locking device, which provides locking of the diodes of the said locking device to prevent unauthorized charging of the battery.

Далее, при отключении источника переменного напряжения (турбогенератора), напряжение преобразователя начинает быстро снижаться, и становится меньше ЭДС на аккумуляторной батарее. Направление потока мощности меняется, и срабатывает датчик направления тока, а система управления переходит в режим инвертора. Одновременно система управления вырабатывает сигнал на отключение силового автомата - перемычки между распределительными щитами неотключаемой и отключаемой нагрузки, чтобы избежать перегрузки по мощности преобразователя. Также включается запорное устройство кремниевое, для защиты от перегрева диодов запорного устройства кремниевого.Further, when the AC voltage source (turbogenerator) is turned off, the voltage of the converter starts to decrease rapidly, and the EMF on the battery becomes less. The direction of the power flow changes, and the current direction sensor is triggered, and the control system goes into inverter mode. At the same time, the control system generates a signal to turn off the power automaton - jumpers between switchboards of non-disconnectable and disconnectable loads, in order to avoid overload on the power of the converter. A silicon locking device is also included to protect the diodes of the silicon locking device from overheating.

Синусоидальность выходного напряжения преобразователя в инверторном режиме обеспечивается плавностью вращения магнитного поля. Это достигается поочередной коммутацией отводов круговых обмоток, так что формируется суммарное поле двух обмоток, определяемое суперпозицией полей каждой из них. Действующее значение напряжения определяется временной задержкой между коммутацией отводов, не имеющей дискретности, что дает плавное регулирование выходного переменного напряжения. Этим достигается регулирование напряжения при изменении напряжения аккумуляторной батареи, а также для подстройки напряжения во время синхронизации с другим источником переменного напряжения. Важным является отсутствие коммутационных выбросов при коммутации отводов круговых обмоток, потому что единовременно коммутируются отводы только одной из двух обмоток, и выбросы от разрыва тока гасятся протекающим током другой обмотки.The sinusoidality of the output voltage of the converter in inverter mode is ensured by the smooth rotation of the magnetic field. This is achieved by alternately switching the taps of the circular windings, so that the total field of the two windings is formed, which is determined by the superposition of the fields of each of them. The effective voltage value is determined by the time delay between the switching of the taps, which does not have discreteness, which gives smooth control of the output alternating voltage. This achieves voltage regulation when the battery voltage changes, as well as to adjust the voltage during synchronization with another AC voltage source. Important is the absence of switching surges during the switching of the taps of circular windings, because at one time the taps of only one of the two windings are switched, and the emissions from a current break are suppressed by the flowing current of the other winding.

Отличие предлагаемого решения от прототипа заключается в использовании двух круговых обмоток для формирования вращающегося магнитного поля в режиме инвертора, и его плавного регулирования без коммутационных выбросов; переход из режима выпрямителя в режим инвертора и обратно достигается использованием датчика направления тока, обеспечивающего переключение системы управления между режимами. Совокупность отличительных признаков данного решения обеспечивает в результате обратимое преобразование энергии сетей переменного и постоянного тока и обеспечение гарантированного электропитания.The difference between the proposed solution and the prototype is the use of two circular windings for the formation of a rotating magnetic field in inverter mode, and its smooth regulation without switching emissions; the transition from rectifier mode to inverter mode and vice versa is achieved by using a current direction sensor, which switches the control system between modes. The combination of distinctive features of this solution provides a reversible energy conversion of AC and DC networks and ensures guaranteed power supply.

Предлагаемое техническое решение является новым, имеющим следующие принципиальные отличия от прототипа:The proposed technical solution is new, having the following fundamental differences from the prototype:

- использование двух круговых обмоток с последовательно соединенными полупроводниковыми коммутаторами позволяет в режиме выпрямителя формировать выходное напряжение с числом пульсаций, превышающим число фаз, чем обеспечивается высокое качество;- the use of two circular windings with series-connected semiconductor switches allows in the rectifier mode to generate the output voltage with the number of ripples exceeding the number of phases, which ensures high quality;

- в режиме инвертора использование двух круговых обмоток позволяет плавно регулировать выходное напряжение, что необходимо для компенсации колебаний напряжения в питающей сети постоянного тока;- in the inverter mode, the use of two circular windings allows you to smoothly adjust the output voltage, which is necessary to compensate for voltage fluctuations in the DC supply network;

- обеспечивается лучшая электромагнитная совместимость данного решения, по сравнению с другими, не только за счет лучшего качества выходного напряжения, но и благодаря отсутствию коммутационных перенапряжений;- provides better electromagnetic compatibility of this solution, in comparison with others, not only due to better quality of the output voltage, but also due to the absence of switching overvoltages;

- для переключения между режимами инвертора и выпрямителя использован датчик направления тока, что обеспечивает значительное упрощение схемы по сравнению с сущебтвующими системами, и повышается надежность перехода в инверторный режим с подхватом неотключаемой нагрузки.- to switch between the inverter and rectifier modes, a current direction sensor is used, which provides a significant simplification of the circuit compared to existing systems, and the reliability of the transition to inverter mode with pickup of non-disconnectable load increases.

Таким образом, совокупность существенных признаков полезной модели приводит к новому техническому результату - эффективному преобразованию энергии сети переменного тока в постоянный ток и обратно, в зависимости от режима работы выпрямитель/инвертор, а также повышению надежности подхвата неотключаемой нагрузки.Thus, the set of essential features of the utility model leads to a new technical result - the efficient conversion of AC power to direct current and vice versa, depending on the operation of the rectifier / inverter, as well as improving the reliability of picking up non-disconnectable loads.

Краткое описание чертежей. На фигуре 1 изображена схема электроэнергетической системы переменного тока с обратимым преобразователем. Здесь 1 - турбогенератор, 2 - главный распределительный щит отключаемой нагрузки, 3 - главный распределительный щит неотключаемой нагрузки, 4 - обратимый преобразователь, 5 - щит постоянного тока, 6 - запорное устройство кремниевое, 7 - щит аккумуляторной батареи, 8 - аккумуляторная батарея. На фигуре 2 изображена схема контактора режимов обратимого преобразователя. Здесь 1 - турбогенератор, 4 - электромашинный обратимый преобразователь, 9 - реле контактора режимов, 1.0 - блок-контакт силового автомата главного тока. На фигуре 3 изображена схема силового модуля реверсивного коммутатора. На фигуре 4 изображена схема контактора режимов электромашинного обратимого преобразователя. Здесь 14 - шины неотключаемой нагрузки, 15 - трансформатор с вращающимся полем, 16 - реверсивный коммутатор, 17 - система управления обратимого преобразователя, 18 - датчик направления тока, 19 - силовая сеть постоянного тока.A brief description of the drawings. The figure 1 shows a diagram of an electric power system of alternating current with a reversible converter. Here 1 is a turbogenerator, 2 is the main switchboard of the disconnected load, 3 is the main switchboard of the non-disconnectable load, 4 is the reversible converter, 5 is the DC shield, 6 is the silicon locking device, 7 is the battery shield, 8 is the battery. The figure 2 shows a diagram of a contactor modes reversible Converter. Here 1 is a turbogenerator, 4 is an electrically driven reversible converter, 9 is a relay of a mode contactor, 1.0 is a block contact of a main current circuit breaker. The figure 3 shows a diagram of the power module of the reversing switch. The figure 4 shows a diagram of the contactor modes of an electrically reversible converter machine. Here 14 are buses of non-disconnectable load, 15 is a transformer with a rotating field, 16 is a reversible switch, 17 is a reversible converter control system, 18 is a current direction sensor, 19 is a direct current power network.

Claims

A static reversible converter containing a control system and a transformer with a rotating magnetic field, the three-phase winding of which is connected to an alternating current network, and two secondary multiphase circular windings are equipped with reversing switches and are connected to a direct current network, and characterized in that said reversing switches are connected in series, and the converter output on the DC side is equipped with a current direction sensor.