RU2724604C1

RU2724604C1 - Three-phase high-voltage frequency converter

Info

Publication number: RU2724604C1
Application number: RU2020108282A
Authority: RU
Inventors: Илья Николаевич Джус
Original assignee: Илья Николаевич Джус
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2020-06-25

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: three-phase high-voltage frequency converter relates to electrical engineering. In each output phase (A, B, C) N (N=1,2…) of rectifier-inverter units (5), which are connected by inputs to secondary windings (4) of three identical network transformers, are connected in series. Windings (4) have phase shift of voltage vectors. Units (5) make three outputs. Primary windings (1, 2, 3) of transformers are made with taps and phases of network windings of each transformer are connected to different taps so that sum of deviations of voltages of phase taps at each transformer is equal to zero, besides, each transformer supplies units (5) of same level.

EFFECT: three-phase high-frequency frequency converter is proposed.

1 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

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.The proposal relates to electrical engineering and can be used in a powerful electric drive. The well-known / 1 / frequency converter comprises series-connected rectifier-inverter blocks, which are connected by inputs to the transformer windings, and the outputs of the circuit of the rectifier-inverter blocks are connected to the load. The disadvantage of this device is the poor form of the mains current, due to the fact that the rectifier part of the blocks operates in common mode, which generates a high level of higher harmonics of the current in the network. The closest in essence is a frequency converter / 2,3 / high voltage, containing in each phase sequentially connected N (N = 1,2 ...) rectifier-inverter blocks that are connected by inputs to transformer windings having a phase shift of the output voltage vectors and the circuit outputs of the rectifier-inverter units are connected to the load and the primary windings of the transformers are made with soldering. The disadvantage of this device is the complexity and relatively low efficiency and high noise. The technical result of the proposal is to reduce the higher output current harmonics. The technical result is achieved due to the fact that the phases of the network windings of each transformer are connected to different solders, so that the sum of the voltage deviations of the phase solders for each transformer is zero, and each transformer supplies blocks of the same level.

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).The drawing shows a single-line diagram of the Converter. Designated: 1, 2, 3 - primary windings of transformers, 4 - secondary windings of transformers, 5 - rectifier-inverter units. The block diagram 5 is known in the prototype and analogues and contains a diode rectifier, a capacitor and a transistor voltage inverter. A, B, C are the output phases, and the phases of the network are called yellow, green, red. The converter operates as follows. The alternating high voltage (in winding 1, for example, 3-10 kV), the mains voltage drops to a relatively low winding 4 (level 1 kV), is rectified, filtered and converted in blocks 5 into an alternating voltage of the desired frequency. The total load voltage 6 is summed up as the sum of the output voltages of the units 5. The phase shift of the voltage of the windings of the 4 transformers provides a total multistage network current in a shape closer to sinusoidal, which increases electromagnetic compatibility and K.P.D. The total number of transformers depends on the number of blocks 5 in the output phase. Blocks of one, two levels can be powered from one transformer. The table, as an example, shows the values of the used solders of the network windings for a typical case (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.An additional phase shift between the network currents of the blocks 5 is provided due to the phase-by-phase voltage shift of the network windings 1, 2, 3 by using their different solders. As shown in / 4 p. 264, fig. 5.23 / such a phase-wise change in the output voltage leads to a phase shift of the voltage and current vectors. Due to the indicated shift in the total network current, the number of current steps increases and its shape becomes closer to the sinusoidal one, which reduces interference from higher harmonics and increases the efficiency And this is achieved using the same type of transformers.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент US №5986909.1. US patent No. 5986909.

2. Патент РФ на изобретение №2364016.2. RF patent for the invention No. 2364016.

3. Патент РФ на изобретение №234535.3. RF patent for the invention No. 234535.

4. Фишлер Я.А. и др. Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок.М:, Энергоатомиздат, 1989.4. Fishler Ya.A. and other Transformer equipment for converting plants. M :, Energoatomizdat, 1989.

Claims

A three-phase high-voltage frequency converter, containing in each output phase of series-connected N (N = 1.2 ...) rectifier-inverter blocks that are connected by inputs to the secondary windings of three identical transformers having a phase shift of the voltage vectors, and the outputs N are rectifier the inverter blocks are connected in series, forming three outputs, and the primary windings of the transformers are made with solders, characterized in that the phases of the network windings of each transformer are connected to different solders, so that the sum of the voltage deviations of the phase solders for each transformer is zero, and each transformer feeds the blocks of one level.