Трехфазный регулятор напряжения и тока

 

(72) Авторы .изобретении

И. R. Волков, М. Н. Горбачев, С. И. Закревский, В. И. Зоэулев и И. А. Инякин нскьй" ФАР

Институт электродинамики АН Укр! (7!) Заявитель

1 (54) ТРЕХФАЗНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразовательной технике для регулирования напряжения и тока, в переменной нагрузке.

Известно устройство для регулирования переменного напряжения и тока на нагрузке при помощи посл едо ватель но включ енного ключа переменного тока (симистора или встречно-параллельной пары тиристоров) с дополнительными реактивными элементами, причем индуктивность (линейный реактор) включена последовательно, а емкость — параллельно нагрузке (11. Недостатком такого. устройства является то, что выходное линейное напряжение и ток при глубокок| регулировании имеют неудовлетворительный гармонический состав.

Известен также трехфазный регулятор напряжения и тока, содержащий в каждой фазе последовательную пеночку из встречно-параллельной пары тиристоров и дросселя, включенную между фаэным выводом сети и выводом нагрузки, и подключеннь; одной обкладкой между выводом дросселя и выводом нагрузки конденсатор, а другие обкладки конденсаторов всех фаз соединены в "звезду" (2). Недостатком, этого регулятора является низкое качество регулирования.

Ebs улучшения качества регулйрования в предлагаемом регуляторе об|пая точка звезды соединена с нулевым выводом сети через дополнительный дроссель.

Реактивное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротивлению дросселя этой фазы и дополнительного дросселя на частоте сети, что позволяет стабилизировать ток.

Юля стабилизации напряжения реактив- ное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротивлению дросселя этой фазы и дополнительного дросселя на частоте, в 2-3 раза превышающей частоту сети;

Последовательно с дополнительным дросселем, включен полупроводниковый

3 6918 ключ переменного тока, что позволяет повысить быстродействие регулятора.

Для улучшения массо-габаритных показателей регулятора обмотки фазных дросселей размещены на общем трехстержневом сердечнике.

Обмотка дополнительного дросселя может быть выполнена из трех секций, каждая из которых размещена на одном из стержней трехстержневого сердечника, причем все секции соединены между собой последовательно-согласно. ,Йля повышения коэффициента мощности и приближения формы тока нагрузки к синусоидальной между выводами конденсато- i 5 ров и выводами нагрузки подключен дополнительный трехфазный дроссель.

На фиг. 1 приведена схема описываемого регулятора; на фиг. 2-5 — другие варианты выполнения схемы регулятора; 20 на фиг. 6 — кривые выходного напряжения.

Регулятор (см. фиг. 1) содержит в каждой фазе последовательную цепочку иэ встречно-параллельной пары тиристоров 1-3 и дросселей 4-6. Указанная цепочка включена в каждой фазе междуфазными. выводами сети 7 (А, В, С) и нагрузкой

8-10, соединенной в "звезду". Со сторс ны выходных клемм нагрузки 8-10 под30 ключены соответственно конденсаторы

1l-13, соединенные в "звезду . Между обшей точкой 1 4 соединения конденсаторов и нулевым выводом сети включен дополнительный дроссель 15.

Принцип действия регулятора состоит . в следующем.

С изменением угла включения тиристоров 1-3 изменяется действующее значение напряжения, приложенного к, -конi r 40 турам (соответствуюшим дросселям 4-6 и конденсаторам 11-13), вследствие чеГо дости1 ается регулирование выходного напряжения (тока) устройства. Если C—

45 контуры не настроены в резонанс на основной частоте; то -с увеличением угла включения тиристоров выходное напряжение сначала увеличивается до некоторого наибольшего значения, а затем уменьша50 ется и при полностью закрытых тиристо рах равно нулю.

Если 1,С -контуры настроены в резонанс на основной частоте, то выходной ток при углах включения тиристоров, незi5 начительно отличающихся от нуля, остает ся почти постоянным; а затем уменьша : ется с увеличением укаэанного угла и при полностью закрытых тиристорах ра13 4 вен нулю. Первый режим используется для стабилизации напряжения, второй— для регулирования и параметрической ста билизации тока.

Особенность данной схемы заключается в том, что между общей точкой 14 соединения конденсаторов и нулевым выводом питающей сети разность потенциалов эа счет высших гармонических составляющих, вызванных работой тиристорных ключей, не равна нулю. Зто позволяет включить между укаэанной общей точкой 14 и нулевым выводом питающей сети 7 дополнительный дроссель 15, который совместно с конденсаторами 11-13, выполняющими основную функцию в регуляторе, образует фильтр высших гармоник для всей трехфазной системы.

На фиг. 6 представлены кривые напряжения: кривая 0 соответствует выходному напряжению без дросселя 15, кривая

8 — с дросселем 15. Кривая с незначительно отличается от синусоидального напряжения. При соответствующем выборе собственноМ резонансной частоты фазных конденсаторов 11-13 и дросселя 15 можно также целенаправленно изменять гармонический состав выходного напряжения (тока), например получить форму выходного напряжения, близкую к трапецеидальной (кривая 4 ), что является благоприятным для последующего выпрямления напряжения с точки зрения уменьшения пульсаций.

Если ввести последовательно с дросселем 15 полупроводниковый ключ 16 переменного тока (CM. фиг-. 2), то можно дополнительно производить с большим быстродействием (частота тока, протекающего через дроссель 15, в три раза больше частоты сети) подрегулировку выходного напряжения (тока) устройства. Такая подрегулировка может быть использована в качестве динамической, действующей только на время переходного процесса. Последнее является одним из самых простых способдв повышения динамических показателей трехфазных тиристорных регуляторов напряжения (тока).

Предлагаемый регулятор может быть конструктивно выполнен в различных вариантах. для уменьшения количества реактивных элементов и улучшения массо-габаритных показателей регулятора дроссели 4-6 выполняют на одном трехстержневом сердечнике 17 (см. фиг. 3), на стержнях которого могут быть размещены

Ьекции 1 8-20 дополнительного дросселя

5 691 P

15 (см. фиг. 4). Аналогично могут быть размещены секции 18-20 дополнительного дросселя 15 на сердечниках основных дросселей.

Для питания электрических нагрузок током синусоидальной формы в цепь нагрузки (согласующего трансформатора) может быть включен дополнительный трехфазный дроссель 21 (см. фиг. 5). Этот вариант выполнения имеет еще и то пре- 10 имущество, что при широком изменении сопротивления нагрузки коэффициент мощности регулятора стремится к единице и величина потребляемого тока пРопорциональна сопротивлению нагрузки.

Технико-экономическая эффективность изобретения достигается за счет повышения качества выходных параметров и улучшения регулировочных характеристик и массо-габаритных показателей регулятора по сравнению с прототипом. г

Формула изобретения

1. Трехфазный регулятор напряжения и тока, содержащий в каждой фазе последовательную цепочку из встречно-параллельной пары тиристоров и дросселя, включенную между фазным выводом сети и выводом нагрузки, и подключенный одной обкладкой между выводом дросселя и выводом нагрузки конденсатор, а дру. гие обкладки конденсаторов всех фаз соединены в "звезду", о т л и ч а ю щ и и — З5 ся тем, что, с целью улучшения качества регулирования, общая точка звезды" соединена с нулевым выводом сети через дополнительный дроссель.

2. Регулятор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью стабилизации тока, реактивное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротивлению дросселя этой

13 6 фазы и дополнительного дросселя на частоте сети.

3. Регулятор по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью стабилизации напряжения, реактивное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротивлению дрооселя этой фазы и дополнительного дросселя на частоте, в 2-3 раза превышающей частоту сети.

4. Регулятор по пп. 1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения его быстродействия, последовательно с дополнительным дросселем включен полупроводниковый ключ переменного тока.

5. Регулятор по пп . 1-4, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения его массо-габаритных показателей, обмотки фазных дросселей размещены на общем трехстержневом сердечнике.

6. Регулятор по п. 5, о т л и ч а ю-. шийся тем, что обмотка дополнительного дросселя выполнена из трех секций, каждая из которых размещена на одном из стержней трехстержневого сердечника, причем все секции соединены между собой последовательно-согласно.

7. Регулятор по пп. 5 и 6, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности и приближения формы тока нагрузки к синусоидальной, между выводами конденсаторов и выводами нагрузки подключен дополнительный трехфазный дроссель.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Повышение эффективности устройств преобразовательной техники. Киев, Наукова думка", 1972, ч. 1.,с. 293-299.

2. Современные задачи преобразовательной техники. Киев, ИЭД AH Украинской ССР, 1975, ч. 1,с. 196-206. ея. te>. з

1 ! I в ! (C

° -=-:--

7

Г

j А

1

ja

С

I и

Щ g т

1У г- и !

ls с

, 1.—

Раг. Ф !

5 691813

Составитель Г. Рабинович

Редактор А. Пейсоченко Техред 3. Фанта Корректор М. Шарощи

Заказ 6214/37 Тираж 1015 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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