Регулируемый преобразователь переменного напряжения

 

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ по авт.св. № 1053258, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества электроэнергии, передаваемой из сети в нагрузку, параллельно включенным входам двух идентичных трехфазных управляемых выпрямительных мостов преобразователя подключена конденсаторная батарея, емкость которой выбрана из условий равенства частоты собственных колебаний в контуре - активно-индуктивная нагрузка - конденсаторная батарея утроенной частоте питающей сети.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5!) Н 02 M 5 257

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AST0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1053258 (21) 3598048/24-07 (22) 01.06.83 (46) 07.03.85. Бюл. У 9 (72) И.М.Чиженко и А.И.Чиженко (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621.314.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 1053258, кл. Н 02 Р 13/30, 1982.

„„SU„„1144175 (54) (57) РЕГУЛИРУЕИЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ по авт.св. Р 1053258, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучшения качества электроэнергии, передаваемой из сети в нагрузку, параллельно включенным входам двух идентичных трехфаэных управляемых выпрямительных мостов преобразователя подключена конденсаторная батарея, емкость которой выбрана из условия равенства частоты собственных колебаний в контуре — активно-индуктивная нагрузка — конденсаторная батарея— утроенной частоте нитающей сети.

1 11441

Изобретение относится к электро-. технике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах электропитания симметричных активно-индуктивных на5 грузок.

По основному авт.св. У 1053258 известен регулируемый преобразователь переменного напряжения, содержащий два идентичных трехфазных управляе-10 мых выпрямительных моста с параллельно включенными входами и две группы выводов для подключения трехфаэной нагрузки, одна из которых соединена с питающей cBTblo G другая — c Bxo» дои управляемых выпрямительных мостов, выходы которых зашунтированы дросселями, и два блока управления — основной и вспомогательный, вход которого через элемент задержки соединен с входом основного блока,управления 1 ). .Недостатком известного преобразователя является снижение качества потребляемой от сети электроэнер- 5 гни в результате генерирования высших гармоник тока, создающих дополнительные потери энергии и вызывающих резонансные аварийные режимы в электрических системах.

Целью изобретения является улуч30 шение качества электроэнергии, передаваемой из сети в нагрузку, путем уменьшения амплитуд высших гар- монических составляющих тока.

Поставленная цель достигается Ç5 тем, что параллельно включенным входам двух идентичных трехфазных управляемых выпрямительных мостов преобразователя подключена конденсаторная батарея, емкость которой вы- 40 брана из условия равенства частоты собственных колебаний в контуре— активно-индуктивная нагрузка, конденсаторная батарея — утроенной час- . тоте питающей сети. 45

На чертеже. приведена функциональная схема регулируемого преобразователя переменного напряжения.

Преобразователь содержит первый и второй трехфазные управляемые выпрямительные мосты t и 2 соответственно, симметричную трехфазную активно-индуктивную нагрузку 3, начальные

4-6 выводы которой соединены, с питающей сетью, а конечные 7-9 — с входа- 55 ми мостов 1 и 2, выходы которых зашунтированы дросселями 10 и 11 соответственно, основной блок 12

75 2 управления, вспомогательный блок 13 управления, вход которого через элемент 14 задержки соединен с входом основного блока 12 управления. Выпрямительные мосты 1 и 2 выполнены на управляемых вентилях, которые образуют соответственно анодные 15 и l6 и катодные 17 и 18 группы этих мостов. Параллельно входным зажимам мостов, соединенным с конечными выводами 7-9 нагрузки, подключена конденсаторная батарея 19.

Для равномерного распределения тока между мостами и устранения четных гармоник в нагрузке. управление вентилями мостов выполняется с соблюдением равенства углов управления анодной группы 15 моста 1 с „и катодной группы 18 моста 2 с ., а также равенства углов управления катодной группы 17 моста 1 с и анодной группы 16 моста 2 с э . При этом углы управления анодной и катодной групп вентилей каждого моста сдвинуты по фазе на угол и /6.

Наличие конденсаторной батареи со стороны входных зажимов выпрямительных мостов обеспечивает практически мгновенную коммутацию тока вентилей при активно-индуктивной нагрузке.

Кроме того, конденсаторная батарея совместно с активно-индуктивной нагрузкой образуют колебательную систему. При настройке этой системы в резонанс на частоте третьей гармоники резонансные явления в ней не ггроявляются ввиду отсутствия нулевого провода и отсутствия в связи с этим гармонических составляющих токов, кратных трем. Вместе с тем, при включении вентилей мостов ток в них под действием колебательной системы по форме совпадает с отрезком синусоиды, изменяющейся с частотой, в три раза превьппающей частоту питающей сети. Форма кривой тока на входе каждого из мостов является, таким образом, результатом припасовывания отрезков синусоид тройной частоты.

Учитывая, что при фазовом сдвиге углов управления мостов токи на их входе также сдвигаются на угол н /6, мгновенное значение тока в элементе нагрузки, представленное в виде тригонометрического ряда, оказывается равным

2Y3Id

1= — (1,08 sin nit-0,035 sin5tstЛ

3 11441

-0,01 sin 7vt+0,007 sin 11и+

+0,005 sin 13vt+...), где I — действующее значение тока выпрямительных мостов; ш — круговая частота изменения 5 напряжения сети.

Амплитуда наиболее весомой пятой гармоники не превышает 3% от основ ной и в инженерных расчетах можно считать, что 1а

2ГЗ Ес1

1,08 sin w t, Т1 т.е. ток B нагрузке преобразователя во врем диапазоне регулирования практически синусоидален. 15

1В качестве базового объекта для сравнения выбран регулируемый преобразователь переменного напряжения, мгновенное значеиие тока в элемейтах нагрузки которого согласно расчетным данным. равно

1.=

2ГЗ Ы (0,92 sin Mt — 0,052 sin 54ч — 0,037 з л 7ыс + 0,084 sin 11й. +

+ О, 07 s in 1 Зой — О, 0 15 s in 1 ай — 0,013 sin 19wt +...)

Для этого тока коэффициент несинусоипальности в базовом объекте равен 13,8%. Коэффициент несинусоидальности тока нагрузки предлагаемого преобразователя составляет 3,03%, т.е. такой преобразователь не требует применения фильтров высших гармоник для обеспечения оптимальных условий работы нагрузки (фильтрация тока происходит внутри, самого устройства) .

ВНИИПИ Заказ 942/43 ТиРаж 646 Попписное

an Ш Патен

Фили т, г.Ужгород, ул.Проектная, 4