Устройство для регулирования трехфазного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<>951256 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.1280 (21)3226165/24-07 11М К, з с присоединением заявки ¹- (23) Приоритет—

G 05 F 1/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150882. Бюллетень №30

l 3) УДК 621 ° 316. .722(088.8) Дата опубликования описания 170832 (72) Авторы (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразо. вательной технике и может быть использовано, например, в качестве плавнорегулируемого источника трехфазного напряжения с близкой к синусоидальной формой напряжения нагрузки и тока питания.

Известно устройство для регулирования трехфазного напряжения, в кото- ð ром для улучшения спектрального состава выходного напряжения используется трансформаторный преобразователь числа фаз с управляемыми ключами !13.

Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения.

Известны также устройства для широко диапазонного регулирования с улучшенным спектральным составом выходного напряжения (2 3 и (33.

Наиболее близким из известных устройств к изобретению является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трансформаторный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого связаны с управляемыми двунаправленными ключами (3).

Недостатками известного устройства являются относительная сложная ЗР схема соединения вторичных обмоток и понижение массогабаритных показателей.

Цель изобретения — упрощение и улучшение массогабаритных показате-. .лей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования трехфазного напряжения, содержащем трансформаторный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого связаны с управляемычи двунаправленными ключами, трансформаторный преобразователь фаз имеет три одинаковые секционированныевторичные обмотки„ соединенные в треугольник, каждый .вывод любой из которых подключен через соответствующий управляемый ключ к общей точке .соединения двух других вторичных обмоток.

При этом отношение чисел витков секций каждой. вторичной обмотки удовлетворяет условию образования

3 и-фазной 6 и --пульсной системы при п,2.

Это отличие обеспечивает то, что независимо от числа фаз всегда отдельные напряжения вторичной многофазной системы можно получить между общим выводом двух вторичных обмо951256 ток и выводами третьей вторичной обмотки. Таким образом увеличение числа выходных фаз и связанное с этим улучшение спектрального состава тока и напряжения нагрузки не сопровождается .увеличением количест- 5 ва отдельных вторичных обмоток, а лишь увеличением количества выводов трех вторичных обмоток, что упрощает схему трансформаторного преобразователя числа фаз. При этом необходимая суммарная намагничивающая сила вторичных обмоток н каждый момент времени .создается всеми витками вторичных обмоток, что ведет к лучшему использованию вторичных l5 обмоток и соответственно к улучшению массогабаритных показателей трансформаторного преобразователя числа фаз по сравнению с прототипом.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит источник питания 1, трансформаторный преобразователь 2 числа фаз, трехфазную нагрузку 3, ключевой коммутатор 4.

Первичные обмотки 5,6 и 7 трансформаторного преобразователя 2 соединены между источником питания 1 и входными выводами 8,9 и 10 нагрузки 3. Вторичные обмотки 11,12 и 13 преобразователя 2 соединены в треугольник с выводами 14,15 и 16.Вторичные обмотки трансформатора имеют, отводы 17-22 (в общем случае rn =Зп выводов, где m — число выходных фаз 35 трансформаторного преобразователя числа фаэ; и - число отводов одной вторичной обмотки). Ключевой коммутатор 4 состоит из тиристоров 23-34 (в общем случае из 2 m тиристоров), 40 соедийенных во встречно-параллельные пары, составляющие двунаправленные управляемые ключи. Через эти двунаправленные ключи отводы 17-22 вторичных обмоток 11-13 соединены с выво- 45 дами 14-16 треугольного соединения обмоток, причем каждый отвод любой из вторичных обмоток подключен через соответствующий двунаправленный ключ к общей точке соединения двух других вторичных обмоток. (Например, отводы

17 и 18 вторичной обмотки 11 подключены через тиристоры 23-26 к выводу

16, общему для вторичных обмоток

12 и 13).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Все 2т =6п тиристоров отпираются по одному и по опредеЛенной последовательности на равные интервалы один раэ в течение периода питания, 60 причем моменты отпирания двух тиристоров встречно-параллельной пары сдвинуты.на полупериод. Так н каждый момент во включенном состоянии находится только один тиристор и 65 через него соответствующий отвод одной вторичной обмотки соединен с общим выводом двух остальыых вторичных обмоток. В то же время отношения чисел витков секций вторичных обмоток между отводами выбраны такими, что при запертом состоянии всех тиристоров напряжения на них создают Зп -фазную 6п- пульсную. систему, где nv 2 — число отводов одной вторичной обмотки. Таким образом отпирание очередного тиристора соответствует закорачиванию очередного выходного фазного напряжения трансформаторного преобразователя числа фаз. В схеме, изображенной на чертеже, тиристоры 23-34 отпираются в последовательности 23-2532-34-27-29-24-26-31-33-28-30, что соответствует фаэовой последователь ности напряжений на тиристорах и поэтому обеспечивает симметричный режим работы устройства. Известно, что при указанной закономерности коммутации тиристоров в токе первичных обмоток преобразователя числа фаз, а следовательно, и н токе и напряжении нагрузки, соединенной последовательно с первичными обмотками, устраняются высшие гармоники ниже порядка 6 п 1.

Это и позволяет приблизить форму тока нагрузки к синусоидальной.

Улучшенный спектральный состав токов питания и нагрузки сохраняется и в том случае, когда к выводам

8-10 присоединяется через неуправляемый мостовой выпрямитель нагрузка постоянного тока.

Поочередное включение тиристоров позволяет изменять проводимость выходных фаз трансформаторного преобразователя числа фаз практически от нуля до бесконечности. Это вместе с регулированием момента включения позволяет изменить среднее и действующее значения тока но вторичных обмотках.

Но так как намагничинающие силы вторичных и первичных обмоток равны (при пренебрежении намагничивающим током холостого хода), то регулирование величины тока и напряжения нагрузки достигается как в известных схемах фазового регулирования изменением сдвига фазы отпирания тиристоров относительно напряжения питания. При этом регулирование возможно как с отстающим, так и опережающим током. В пер» вом случае тиристоры работают в режи» ме естественной коммутации, во втором случае требуется принудительная коммутация тиристоров или применение полностью управляемых ключей других типов °

Положительными снойстнами предлагаемого устройства для регулирования трехфазного напряжения являются по сравнению с прототипом упрощение схемы соединения вторичных обмоток пре951256 образователя числа фаз, существенное повышение использования вторичных обмоток и в результате этого улучшение массогабаритных показателей устройства. Например, в шестифазной 12пульсной схеме с 12 тиристорами, где переключения осуществляются через

1/12 долю периода питания, т.е. че- рез ЗОО, в .прототипе требуется 18 отдельных обмоток, в девятифазной

18-пульсной схеме с 18 тиристорами 10 требуется 27 отдельных обмоток, а в общем случае в 3 и -фазном 6 и пульсном режиме требуется 9 п отдельных обмоток,.причем обмотки нагружены током только в течение 1/3 15 доли периода питания.

В предлагаемом же устройстве независимо от числа выходных фаз требуемое количество вторичных обмоток трансформаторного преобразователя числа фаз остается равным трем, причем необходимая суммарная намагничивающая сила втрричных обмоток создается в каждый момент времени всеми витками этих трех вторичных обмоток. В результате этого типовая мощность вторичных обмоток предлагаемого устройства уменьшается примерно до 736 раз по сравнению с прототипом < что и ведет к улучшению массо-.

30 габаритных показателей устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трансформаторный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого связаны с управляемыми двунаправленными ключами, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью упрощения и улучшения массогабаритных показателей, трансформаторный преобразователь числа фаз имеет три одинаковые секционированные вторичные обмотки, соединенные в треугольник, каждый отвод любой из которых -через соответствующий управляемый ключ подключен к общей точке соединения двух других вторичных обмоток.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что отношение чисел витков секций каждой вторичной обмотки удовлетворяет условию образования, 3 и -фаз ной 6 n— пульсной системы, где h 2 - число отводов вторичной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 673999, кл. G 05 F 1/20, 1979.

2. Сложные электромагнитные поля и электрические цепи. Межвузовский сборник, Р 4, Уфа, 1976, с.81-85.

3..Авторское свидетельство СССР

Р 665295, кл. G 05 F 1/20, 1979.

951256

Составитель Д. Фуфлыгин

Редактор М. Дылын Техред С.Мигунова Корректор A- Гриценко

Закаэ 5945 53 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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