Трехфазный регулятор переменного напряжения

 

ТРЕХФАЗНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий вольтодобавочный трансформатор, вторичные обмотки которого пофазно включены между входными и выходными выводами , и питающий трансформатор , первичные обмотки которого -подключены к входным выводам регулятора, а начала и концы первой и второй групп его вторичных обмоток пофазно соединены с - входами соответствующих выпрямительных мостов, выход каждого из которых загаунтирован тиристором, а одноименные выходные выводы каждой пары этих мостов соединены между собой через соответствукнцие коммутирующие LC-цепочки, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения качества выходного напряжения , начала первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора через i соответствующую пару дополнительно введенных симисторов пофазно соедине (Л ны с началами и концами первой группы , а их концы - с началами и концами второй группы вторичных обмоток питающего трансформатора соответственно . 4: О5 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I

>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СР

4ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3434357/24-07 (22) 12. 05.82 (46) 07.10.83, Бюл. У 37 (72) В .Е . Тонкаль, К.А. Липковский, Н .И. Безгачин и В.В. Патрикеев (71) Институт электродинамики АН Украинской ССР и Иурманское высшее инженерное морское училище им. Ленинского комсомола (53) 621.316.722(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 318137, кл. G 05 F 1/22, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

11- 758427, кл . Н 02 И 5/12, 1980 . (54)(57) ТРЕХФАЗНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий вольтодобавочный трансформатор, вторичные обмотки которого пофаэно включены между входными и выходными выводами, и питающий трансформатор, первичные обмотки которого .подключены

„„SU„„046740 А

3(51) 5 05 F 1/24//Н 02 М 5/12 к входным выводам регулятора, а начала и концы первой и второй групп его вторичных обмоток пофазно соединены с входами соответствующих выпрямительных мостов, выход каждого из которых зашунтирован тиристором, а одноименные выходные выводы каждой пары этих мостов соединены между собой через соответствующие коммутирующие LC-цепочки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения качества выходного напряжения, начала первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора через соответствующую пару дополнительно введенных симисторов пофазно соединены с началами и концами первой группы, а их концы — с началами и концами второй группы вторичных обмоток питающего трансформатора соответственно.

1046740

5Р

Изобретение относится к электрбтехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение в различных устройствах для регулирования переменного напряжения .

Известен трехфазный регулятор переменного напряжения, содержащий вольтодобавочный трансформатор с вторичными,,обмотками, включенными между !ð входными и выходными выводами регулятора, и две группы первичных обмоток, средние выводы которых соединены с входными выводами регулятора, а две группы крайних выводов подклю- !5 чены к соответствующему трехфаэному выпрямительному мосту с тиристором на выходе g. ! (недостаткам укаэанного регулятора относится высокое содержание 2р высших гармоник в выходном напряжении регулятора. Кроме того, он характеризуется недостаточной надежностью вследствие того, что оба управляемых ключа находятся под удвоенным напря- 25 жением питающей сети.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является трехфазный регулятор переменного напряжения, содержащий вольтодобавочный трансформатор, вторичные обмотки которого пофаэно включены между входными и выходными выводами, и питающий трансформатор, первичные обмотки которого подключены к входным выводам регулятора, а начала и концы первой и второй групп его вторичных обмоток пофаэно соединены с входами соответствующих выпрямительных мостов, выход каждого иэ которых зашунтирован тиристором, а одноименные выходные выводы каждой пары этих мостов соединены между собой через соответствующие коммутирующие LC-цепочки f2 J.

К недостаткам известного регулятора относятся большие масса и габариты,-обусловленные недоиспользованием трансформаторного оборудования по мощности, и невысокое качество выходного напряжения, обусловленное большим содержанием высших гармоник при заданном диапазоне регулирования.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и повышение качества выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфаэном регуляторе переменного напряжения, содержащем вольтодобавочный трансформатор вторичные обмотки которого пофазно включены между входными и выходными выводами, и питающий трансформатор, первичные обмотки которого подключен»! к входным выводам регулятора, а начала и концы первой и второй групп его вторичных обмоток пофазно соединены с входами соответствующих выпрямительных мостов, выход каждого из которых зашунтирован тиристором, а одноименные выходные выводы каждой пары этих мостов соединены между собой через соответствующие коммутирующие

LC-цепочки, начала первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора через соответствующую пару дополнительно введенных симисторов пофаэно соединены с началами и концами первой группы, а их концы — с началами и концами второй группы вторичных обмоток питающего трансформатора соответственно.

Предлагаемое выполнение регулятора напряжения позволяет улучшить массогабаритные показатели за счет лучшего использования трансформаторного оборудования и повысить качество выходного напряжения путем улучшения его гармонического состава при заданном диапазоне регулирования.

На фиг,, приведена функциональная схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Регулятор состоит (фиг. 1) из питающего трансформатора 1 с первичными обмотками 2 и первой и второй группами вторичных обмоток 3 и 4, вольтодобавочного трансформатора 5 с первичными 6 и вторичными 7 обмотками, симисторов 8-11, выпрямительных мостов 12-15 с тиристорами 16-19 на выходах переменного тока, коммутирующих дросселей 20-23 и коммутирующих коденсаторов 24-27.

Первичные обмотки 2 питающего трансформатора подключены к сети трехфазного переменного тока, а на— чала и концы его вторичных обмоток

3 и 4 — соответственно к выпрямительным мостам 12 и 13, 14 и 15. К выходам выпрямительных мостов посредством коммутирующих дросселей 20-23 подключены тиристоры 16-19. Однопзлярные электроды тиристоров 16, 17 и 18, 19 соединены коммутирующими конпенсатооами 24, 25 и 26, 27. !1ер1О 6740

Уровень выходного напряжения ! I (Симисторы

16 и 18 16 и 19 17 и 18 17 и 19

30

32

8и10

8и ll

9 и 10

9 и l l

35

37

31

33

37

38

П р и м е ч а н и е. 16-19 — тиристоры. вичные обмотки 6 нольтодобавочного трансформатора 5 подключены одними концами посредством симисторов 8 и 9 к началам и концам вторичных обмоток

3 питающего трансформатора 1, а другими концами посредством симисторов

10 и 11 — к началам и концам вторичных обмоток 4 питающего трансформатора 1. Вторичные обмотки 7 вольтодобавочного трансформатора 5 подклю- 10 чены одними концами к питающей сети, а другими концами — к нагрузке.

На фиг. 2 обозначены диаграмма

28 задающих импульсов, определяющая частоту коммутации тиристоров 16, 18 15 и 17, 19 и диаграмма 29 формирования выходного напряжения с девятью возможным его уровнями 30-38, соответствующими определенному состоянию проводимостей симисторов 8-11 и тирис- 20 торов 16-19.

Уровень 34 получается путем закорачивания вторичных обмоток 7 вольтодобавочного трансформатора 5, что может быть осуществлено четырьмя раэ- 40 личными способами (см. таблицу) .

Уровни 30 и 38 получаются за счет последовательного согласного подключения обмоток 3 и 4 трансформатора 1 к обмотке 6 трансформатора 5. Уровни 45

32 и 26 получаются при подключении к обмотке 6 трансформатора 5 обмоток

3 трансформатора 1. Уровни 31 и 37 получаются при подключении к обмотке

6 трансформатора 5 обмотки 4 трансформатора 1 . Уровни 33 и 35 получаются за счет подключения к обмоткам 6 трансформатора 5 последовательно-встречно включенных обмоток 3 и 4 трансформатора 1, напряжения которых 55 выбираются различными.

Симисторы 8-11 работают при естественной коммутации тока, поэтому .

Регулятор работает следующим образом.

При подключении регулятора к сети на вторичных обмотках 3 и 4 питающего трансформатора 1 появляется переменное напряжение, которое через пару симисторов и пару ключей переменного тока поступает на первичную обмотку 6 вольтодобавочного трансформатора 5. На вторичной об мотке вольтодобавочного трансформатора появляется напряжение вольтодобавки, которое складывается с напряжением питающей сети . Величина и знак напряжения вольтодобавки зависят от того, в каком состоянии находятся симистоты 8 и 11 и тиристоры 16-19.

Возможные состояния проводимости симисторов и тиристоров, обеспечивающие различные уровни выходного напряжения, приведены в таблице. их можно .переключать не более одного раза эа период колебания напряжения сети. Для выключения тиристоров 16-19 используется искусственная компенсаторная коммутация, что позволяет осуществлять широтно-импульсное регулирование выходного напряжения в пределах поддиапазонов 30 — 38 при несущей частоте, превышающей частоту сети.

Широтно-импульсное регулирование напряжения между уровнями 34 и 35 (фиг. 2) осуществляется поочередным включением тиристоров 16, 18 и

17, 19 с частотой, определяющей задающими им ульсами 28, при включенных симисторах 8 и 11.

При необходимости симисторы 8-11, кроме основного своего назначения, могут быть использованы для симметрирования напряжения на нагрузке, если имеется неснмметрия фаз питаю1046740 щего напряжения . Для этого необходимо ввести задержку включения симисторов тех фаэ, напряжение которых превышает напряжение в других фазах.

Полное использование питающего трансформатора достигается за счет реверсирования напряжений вторичных обмоток питающего трансформатора при помощи симисторов 8-ll. Установленная мощность питающего трансформатора предлагаемого регулятора практически равна установленной мощности вольтодобавочного трансформатора, тогда как в прототипе она примерно в 1,5 раза больше. Поэтому при одинаковых диапазонах регулирования установленная мощность питающего трансформатора регулятора будет примерно в l,5 раза меньше, чем в прототипе.

Преимуществом предлагаемого регулятора rio сравнению с прототипом является увеличение числа уровней выходного, напряжения с трех до девяти, Поэтому при одинаковых диапазонах регулирования величина ступень5 ки напряжения, в пределах которой возможно широтно-импульсное регулирование, в нем может быть сделана значительно меньшей, чем в прототипе, что резко уменьшает амплитуды высших гармоник выходного напряжения и облегчает задачу фильтрации. Кроме того, во многих случаях дискретность ступеней регулирования достаточна для обеспечения заданной точности стабилизации без применения широтно-импульсного регулирования. Например, при заданном диапазоне регулирования +20% дискретность ступеней регулирования составляет 5%, что

20 позволяет реализовать стабилизацию напряжения с точностью не хуже 3% без применения широтно-импульсного регулирования между ступенями.

1046740

Фиг/

2á l5

1046740

Составитель Д. Фуфлыгин

Рецактор А. Лежнина Техред *.Кастелевич KpggegTop О, Билак

Заказ 7730/47 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. и, 4 5

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