Устройство для регулирования трехфазного напряжения

 

1. УСТРОПСТБО ДЛЯ РЕГУЛИРО-п ВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее трехфазный междуфазный автотрансформатор , фазные обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с выводами, две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых подключена к вершинам треугольника обмоток автотрансформатора , а вторая группа - к выводам питающей сети, и управляемые двунаправленные ключи, соединенные с выводами фазных обмоток автотрансформатора , отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, каждый из двунаправленных управляегых ключей включен между соответствующей парой выводов смежных фазных обмоток автотрансформатора . i 2. Устройство ПОП.1, о т л и ч ающееся тем, что напряжение СЛ каждой пары выводов, соединенных соответствующим управляемым ключом, .сдвинуто между собой на угол , где И1- пульсность схемы регулирования напряжения.

„.SU„„1035580 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) С 0.5 F 1/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СР

СФ

СЛ

СЛ

К АВЧ ОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

21) 3412883/24-07 (22) 29.03.82 (46) 1Ь.08.83. Бил. В 30

172) X.-M.P.Оявеэр, И.Э.Ранне, В.В.Сарв и В.Э.Сооярв (71) Институт термофизики и электроФизики AH Эстонской ССР (53) 621.316.722(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 851361, кл. 6 05 F 1/24, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2848391/24-07, кл. G 05 F 1/24, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3393117/24-07, кл . С 05F 1/24, 1982.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3220599/24-07, кл. G05t- 1/24, 1980;

:(54)(57) 1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРО.

ВАНИЯ ТРЕХФАЭНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее трехфазный междуфаэный автотрансформатор, фаэные обмотки которого соединены в треугольник и выпол- " нены с выводами, две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых подключена к вершинам треугольника обмоток автотрансформатора, а вторая группа — к выводам питающей сети, и управляемые двунаправленные ключи, соединенные с выводами фаэных обмоток автотрансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функцио- . нальных возможностей, каждый из -двунаправленных управляемых ключей включен между соответствующей парой выводов смежных фазных обмоток автотрансформатора.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что напряжение каждой пары выводов, соединенных соответствующим управляемым ключом,,сдвинуто между собой на угол 2C/W, где tn- пульсность схемы .регулирования напряжения.

1 1035580.Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано, например, в регулируемых источниках питания с, близкой к синусоидальной формой кривой тока нагруз- 5 ки.

Известны устройства для регулирования трехфазного напряжения, содержащие односердечниконый междуфазный автотрансфорг4атор с перекличаемым ко- 10 эффициентом трансформации, и упранляемые ключи $1)«$23.

Недостатками известных устройств являются относительно большое количестно управляемых ключей и повышен- 15 ные суммарные потери в них.

Известны также устройства для регулирования трехфазного напряжения., содержащие трехфазный междуфазный автотрансфорглатор, обмотки которого выполнены с выводами и соединены в треугольник и управляемые двунаправленные ключи, соединенные с выводами для пофазного подключения нагрузки и фазных обмоток.автотрансформато25 ра (3) и 4 ).

Известные устройства, хотя и имеют меньшие потери и лучшие весогабаритные показатели за счет уменьшения числа управляемых ключей, но при этом не позволяют использовать автотрансформатор в качестве сглаживающего и согласующего элемента и требуют подбора управляемых ключей в соответствии с величиной питающего напряжения. 35

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трехфазный междуфазный автотрансформатор, фазные40 обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с выводами, две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых подключена к вершинам треугольника 45 обмоток автотрансформатора, а вторая группа — к выводам питающей сети, и управляемые двунаправленные ключи, соединенные с выводами фазных обмоток антотрансформатора (4).

Недостатком данного известного устройства являются ограниченные возможности использования автотрансфор-: матора устройства в качестве сглаживающего элемента и управляемых ключей с допускаемым напряжением ниже напряжения питающей сети.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирова-60 ния трехфазного напряжения, содержащем трехфазный междуфазный автотрансформатор, фазные обмотки которого соединены в треугольник и ныполнены с выводами, две группы выводон для пофазного подключения нагрузки, одна из которых подключена к вершинам треугольника обмоток автотрансформатора, а вторая группа — к выводам питающей сети, и управляемые двунаправленные ключи, соединенные с ныводами фазных обмоток автотрансформатора, каждый из двунаправленных управляемых ключей включен между соотнетствующей парой выводов смежных фазных обмоток автотрансформатора.

При этом напряжение каждой пары выводов, соединенных соответствующим управляемым ключом, сдвинуто между собой на угол 27t;/, где И вЂ” пульсность схемы регулирования напряжения.

Такое включение управляемых двунаправленных ключей н схеме устройства позволяет за счет выбора мест выводов (отпаек ) фазных обмоток автотрансформатора использовать управляемые ключи с допустимым напряжением, величина которого меньше напряжения питающей сети и, в частном случае, может не зависеть от величнны напряжения питающей сети, а также повышаются воэможности улучшения формы кривой тока нагрузки.

На фиг.1 схематически изображено устройство, на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, при 12-пульсном режиме работы и заданной очередности замыкания управляемых ключей.

Устройство для регулирования трехфазного напряжения (фиг.1 ) содержит трехфазный источник питания 1, трехфазную нагрузку 2, ключевой коммутатор 3, междуфазный автотрансформатор

4, фазные обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с выводами, первую группу ныводов 5,6 и 7 подключенную к вершинам треугольника, обмоток антотрансфорглатора 4, выводы

8,9,10...19 которых соединены с ключевгггли коммутатором 3, THpHcTopbl

20, 21...31 ключевого коммутатора 3, каждая пара которых образует двунаправленный управляемый ключ этого ключевого коммутатора, вторую группу выводов 32, 33 и 34 для пофазного подключения нагрузки 2 к выводам трехфазного источника питания 1.

Устройство для регулирования трехфазного напряжения работает следующим образом.

В каждый момент времени во включенном состоянии находится один тиристор ключевого коммутатора 3 и, соответственно, через этот тиристор, например тиристор 20 21), потенциалы двух отводов 8 и 18 разных фазных обмоток уравниваются. В результате этого части двух фазных обмоток от соединенных между собой отводов 8 и 18 до общей точки этих обмоток в вершине треугольника оказываются сое-. диненными параллельно. Соответствен103. >580

5 !

О применение полностью управляемых клю-40 мо от напряжения источника питания 45

1 является результатом того, что в устройстве отношение фазных напряжений автотрансформатора 4 определяет55

65 но напряжения на параллельно соединенных частях обмоток являются равными, а напряжения фаэных .обмоток вэаимоэависящими, причем отношение напряжений фаэных обмоток определяется отношением чисел витков параллельно соединенных частей фаэных обмоток. Так как иэ-за треугольного соединения фазных обмоток сумма напряжений трехфазных обмоток равна нулю, то определенное отношение между двумя фазными напряжениями междуфазного автотрансформатора определяет и относительную величину напряжения третьей фазной обмотки. Таким образом, выбором отношения чисел витков частей обмотки, соединяемых параллельно при помощи ключей 20-31, можно влиять на отношение фазных напряжений междуфазного автотрансфора матора 4 и, следовательно, на отношение фазных напряжений нагрузки 2.

Изменяя в течение каждого периода питания отношения фаэных напряжений автотрансформатора 4 и нагрузки 2 с определенной последовательностью, можно приблизить форму фаэных напряжений, и, соответственно, фазных токов нагрузки к синусоидальной. Регулирование величины токов и напряжений нагрузки Достигается как в известных схемах фазового регулирования изменением сдвига фазы включения тиристоров относительно напряжения питания. При этом регулирование тиристоров 20-31 возможно как с отстающим, так и с опережающим током. В первом случае тиристоры могут работать в режиме естественной коммута-. ции, во втором случае необходима принудительная коммутация тиристоров или чей других тинов.

Возможность выбора напряжения на ключах коммутатора. 3 ниже и независися отношением чисел витков параллельно соединенных частей обмоток двух фаз, а не отношением чисел витков этих частей к числу витков целой фаэной обмотки (как это имеет место в прототипе ). .Это позволяет уменьшить напряжения на ключах путем уменьшения числа витков параллельно соединенных частей относительно числа витков целой фаэной обмотки. Максимальное напряжение на ключе равно разнице напряжений соответствующей пары параллельно соединяемых частей обмотки в разомкнутом состоянии всех ключей.

При уменьшении напряжений на ключах расчетная мощность их остается неизменной, так как пропорционально

35 уменьшению напряжений на ключах токи ключей увеличиваются. В целях исключения их токов и напряжений нагрузки 2 высших гармоник ниже 11-й целеообраэно ВЫбрать, например для интервала, когда включен тирис"гор 24, а вывод 10 соединен с выводом 12 автотрансформатора 4, отношение фазных токов, равным

=1:(-О 7М ): (-Q 268) =СО И: (-СОЭ46):

- (-Сж ЗБ ), И что соответствует отношению чисел витков 10-6 Ч 42.-6 -- I 0, 268 =соз16 :соз75, (2)

Порядок формирования выходного напряжения на нагрузке 2 при 12-и пульсном режиме работы и заданной последовательности коммутации .тиристоров

20, 21..31 показан на фиг.2, где 0 — напряжение питания фазы А; — шесть потенциально возЧ1 можных напряжений нагрузки 2, соответствующей замыканию шести различных двунаправленных ключей коммутатора 3;

0 д- напряжение нагрузки 2 в фазе А °

Как следует из фиг.2, весь период питающего напряжения трехфазного источника 1, распределен на двенадцать равных интервалов. В течение периода питания тиристоры 20, 21..31 ключевого коммутатора 3 включаются в последовательности 20-22-29-31-24-26-21-23-30-25-27-20, и каждое изменение интервала сопровождается ступенчатым изменением отношения фазных токов

Так как при одновременном изменении полярности всех токов отношение токов не изменяется, то при наличии двенадцати интервалов и шести двунаправленных ключей имеется шесть различных отношений фаэных токов, т.е. замыканию определенного двунаправленного ключа, и соответственно соединению определенной пары отводов автотрансформатора соответствует оп-; ределенное отношение фаэных токов независимо от полярности проводимости ключа.

При увеличении числа пар .отводов, соединяемых через ключи, и, соответственно, а частоты переключений ступенчатое изменение отношений фазных токов приближается все более к случаю с неискаженными синусоидальными токами, когда отношения фаэных токов изменяются по закону .д" Ь i<=СО5(М+Ч):СОЭ(МН+ Ф-И /5):

:: соь(М+ я И/ъ), . (ъ)

f где Щ - сдвиг фазы между фаэным напряжением питания и фазным током.

1035580

44. 1 функциональные возможности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом расширены в результате того, что становится возможным ис- . пользование междуфазного автотрансформатора не только в целях регули рования и сглаживания тока нагрузки, а также в целях согласования номинальных напряжений ключей источника питания. В то время, когда в прототипе максимальное напряжение на ключах жестко связано с напряжением питания и в 12-пульсной схеме равно

1,55-кратному фаэному напряжению питания, в предлагаемом устройстве номинальное напряжение ключей можно выбрать ниже и независимо от напряжения питания. Это способствует также увеличению надежности устройства, в частности в случае использования в качестве ключей силовых транзисторов. При повышенных напряжениях питания воэможность согласования напряжений питания. и ключей позволяет отказаться от последовательного включения тиристоров или транзисторов, что способствует расширению области применения устройства.

10 35580

Составитель Д. Фуфлышин

Редактор Г.Гербер Техред К.Мыцьо Корректор Л. Бокшан

Эаказ 5831/48 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного Комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7t-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4