Устройство для регулирования трехфазного напряжения
(72) Авторы изобретения
В.В.Сарв, И.Э.Ранне, Т,Ю,Саккос и 1О.Э.фооярв
Институт термофизики и электрофизики
AH Эстонской ССР (71) Заяаитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
Изобретение относится к электро. технике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано, например, в качестве плавнорегулируемого источника трех" фазного напряжения с близкой к сину" соидальной формой тока нагрузки.
Известны устройства для сглаженного регулирования трехфазного переменного напряжения и тока, содержа" щие междуфазный трансформатор. с переключаемым коэффициентом трансформации, включенный последовательно с трехфаэной нагрузкой и источником трехфазного напряжения. В этих устройствах регулирование сглаженного переменного тока осуществляется изменением тока подмагничивания междуфазного трансформатора 51) и )2 ).
Недостатками данных устройств для го сглаженного регулирования трехфаэна" го переменного напряжения и тока с использованием подмагничиваемых междуфазных трансформаторов являются
2 относительно большая масса междуфаз" ного трансформатора, работающего в качестве трехфазного многосердечникового или многостержневого управляемого дросселя, возможность регулиро" вать только с отстающим, а не с опе режающим током, а также длительность переходного процесса до нескольких периодов напряжения питания при изменении напряжения управления.
Наиболее близким к предлагаемому из известных устройств является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее междуфаэный автотрансформатор с коммутируемым коэффициентом трансформации и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых подключена к обмоткам междуфаэного автотрансформатора, а вторая группа - к выводам для подключения трехфаэной питающей сети(3, Недостатками известных устройств являются относительно большое коли3, 94 чество тиристоров в случае реализации управляемых двунаправленных ключей встречно-параллельными тиристорами и повышенные суммарные потери в ключах, что обусловливает уменьшение коэффициента полезного действия устройства.
Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия и упрощение устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования трехфазного напряжения, содержащем междуфазный автотрансформатор ,с коммутируемым коэффициентом трансформации и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых подключена к обмоткам междуфазного автотрансформатора, а вторая группа - к выводам для подключения питающей трехфазной . сети, междуфазный автотрансформатор выполнен трехфазным, фаэнце обмотки которого соедине ы в треугольник, а каждый вывод их через соответствующий двунаправленный управляемый ключ соединен с одним из выводов первой группы выводов, не связанным с данНоН фазной обмоткой междуфазного автотрансформатора.
Это отличие обеспечивает то, что для регулирования трехфазного напряжения в каждый момент времени должен быть открыт только один тиристор.
Это, во-первых, уменьшает суммарные потери в тиристорах и в результате этого повышается коэффициент полезного действия, Во-вторых; существенно уменьшается количество необходимых тиристоров, что улрощает устройство.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для регулирования трехфазного напряжения, на фиг. 2 - временная диаграмма напря-жений в схеме и таблица очередности замыкания ключей.
Устройство для регулирования трехфазного напряжения содержит трехфазный источник 1 питания, трехфазную нагрузку 2, ключевой коммутатор 3 и трехфазный автотрансформатор 4., соединенные последовательно между собой. Обмотки автотрансформатора 4 соединены в треугольник между тремя выводами 5, 6 и 7 первой группы для подключения одних концов трехфазной нагрузки 2. Обмотки автотрансформатора имеют выводы 8-13 (в общем слу1964
4 чае Зп выводов). Ключевои коммутатор
3 состоит из тиристоров 14-25, соединенных во встречно-параллельные пары, составляющие двунаправленные управляемые ключи. Нагрузка 2 подключена к трехфазному источнику питания через выводы 26-28 второй группы. 8се выводы каждой фазной обмотки соединены через двунаправленные ключи коммутатора 3 с одним из выводов 5-7 первой группы, не связанным с данной .фазной обмоткой междуфазного автотрансформатора. Например, .отводы 8 и 9 обмотки между выводами
5 и 6 соединены через встречно-параллельные тиристорные пары 14 и 15, 16 и 17 соответственно к выводу 7.
Устройство для регулирования трехфазного напряжения работает следующим образом.
В каждый момент времени во включенном состоянии находится один тиристор и соответственно через этот тиристор один из трех выводов 5-7 соединен с одним выводом обмотки сЭ. между двумя остальными выводами первой группы для подключения одних концов нагрузки 2. Так как в идеализированном случае суммарная намагнизо чивающая сила любой обмотки автотрансформатора равна нулю, то это позволяет при анализе работы пренебречь намагничивающим током. Соответственно ток включенного тиристора в обмотке .- втотрансформатора распредеll, ляется на две составляющие, которые по направлению противоположны и по абсолютной величине обратно пропорциональны числам витков соответствующих частей обмотки автотрансформатора 3. При этом ток тиристора одновременно является током нагрузки одной фазы, а токи в двух частях работающей обмотки автотрансформатора являются соответственно токами нагрузки двух остальных фаз, Таким образом, выбором отношения чисел витков частей обмотки, находящихся по обеим сторонам отвода, можно влиять на отношение фазных токов нагрузки
2. Изменяя в течение каждого периода питания отношения фазных токов с определенной последовательностью, можно приближать форму фазных токов, а соответственно и фазных напряжений нагрузки к синусоидальной. Регулирование величин токов и напряжений нагрузки достигается как и в известных схемах фазового регулирования
5 941964
В течение периода питания тиристоры 14-25 включаются в последовательности 18-2ц-15-17-22-24-19-21-14"16-23-25 и каждое изменение интервала сопровождается ступенчатым изменением отношения фаэных токов. Так как при одновременном изменении полярностей всех токов отношение токов не из" меняется, то при наличии 12 интерва-. лов и 6 выводов имеется 6 различных отношений токов, т.е. включению определенного вывода автотрансформатора
3 соответствует определенное отноше" ние токов независимо от полярности включенного тиристора.
При увеличении числа выводов и соответственно частоты переключений, ступенчатое изменение отношений фазных токов приближается все более к неискаженым синусоидальным токам, когда отношения фазных токов изменя" ются по закону
i :1 .i =cos(mt++): cos( На фиг. 2 показаны для схемы фиг. 1 временные диаграммы напряжения питания U> фазы А и 6 потенциаль. но возможных йапряжений нагрузки U+...,,1}п (прерывистые синусоиды), I соответствующих включению шести различных выводов, и пример напряжения нагрузки Ug, сформированного из от- резков шести синусоид 1},.. »U t при замыкании тиристоров 14-25 согласно таблице на фиг, 2. Кривые напряжений нагрузки Ugg и Ug< аналогичны кривой 1 д.. Устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее междуфазный автотрансформатор с коммутируемым коэффициентом трансформации и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа иэ которых подключена к обмоткам междуфаэного автотрансформатора, а вторая группа - к выводам для подключения трехфазной питающей сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия и упрощения, междуфазный автотрансформатор выполнен трехфазным, фазные обмотки которого изменением сдвига фазы включения тиристоров относительно напряжения питания. При этом регулирование возможно как с отстающим, так и с опережающим током. В первом случае тиристоры работают в режиме естественной коммутатции, во втором случае необходима принудительная коммутация тиристоров или применение полностью управляемых ключей других типов. to Для конкретного примера рассмотрим интервал работы, когда включен тиристор 18. В этом случае через ти-. ристор 18 вывод 5 соединен с выводом 10, Ток тиристора 18 является одно- 1 временно током нагрузки >А в фазе А, Отвод .10. делит обмотку И. = М между ь-l выводами 6 и 7 на две части М «и W . Токи в этих частях обмоткй являются одновременно токами нагрузки iq, и i с обратным знаком. Так как величины токов в частях обмотки обратно пропорциональны числам витков, то в данном случае ° 6-ю 2S 1С =1В Соответственно 6-10 «+ — =-« — Ю A 8 С > ®10- Ж О- т В целях исключения из тока и на" пряжения нагрузки высших гармоник ниже 11-й целесообразно выбрать в Рассматриваемом интервале отношения фаэных токов равными 1С- С4 э 15 . (- COG 45 ):(-Соб7!Р),р) что соответствует отношению числа витков I 10- 6 «= оь15о.см 1Б -соЮБ . (+} ее В этом случае числа витков секций W и Х 1равны соответственно 0,268 и 0,732 от суммарного числа витков обмотки И6 = W; Wblo= 0,268И W<о „= 0 732M (5) Весь период питания распределяется на 12 равных интервалов. Следующий интервал начина тся включением тиристора 20, выключением тиристора 18 и соответственно соединением через тиристор 20 вывода 5 с выводом 11. Отводы 11 и 10 расположены симметрично и соответственно % 1».1= W6 Формула изобретения 9 соединены в треугольник, а каждый вывод их через двунаправленный управляемый ключ соединен с одним из выводов первой группы выводов, не связанным с данной фазной. обмоткой междуфазного автотрансформатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 41964 . 8 1. Power Apparatus япй System. October, 1956, tt 26, р. 865, фиг. 3. 2. Современные задачи преобразо" вательной техники. Сборник. Киев, 1975, часть 1, с. 176, рис. 1 3. Авторское свидетельство СССР по заявке и 2792431/24"07, кл. G 05 F 1/20» 1979 ° 941964 ОжраУмвяч жлюкжа юкржимреФ Ф.. ГТ Pur. Г Составитель Д.фуфлыгин Редактор Л.Гратилло Техред Л. Пекарь Корректор У.Пономаренко Заказ 4838/37 Тираж 914 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб,, д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4
