РЕГУЛЯТОР ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Российский патент 2013 года по МПК H02P1/40 H02P25/02 H02P27/02 

Изобретение относится к регулятору трехфазного тока, содержащему три ветви с соответствующим входом и выходом, с пятью парами включенных встречнопараллельно вентилей для изменения направления вращения магнитного поля, при этом первый вход через первую пару соединен с первым выходом, второй вход через вторую пару соединен со вторым выходом и через третью пару с третьим выходом, и третий вход через четвертую пару соединен со вторым выходом и через пятую пару с третьим выходом.

Регуляторы трехфазного тока относятся к ведомым сетью преобразователям электроэнергии. При постоянной частоте регулируется изменение напряжения. Для этой цели в каждой ветви расположена пара включенных встречнопараллельно вентилей, в частности, тиристоров.

Регуляторы трехфазного тока с изменением направления вращения магнитного поля содержат, как правило, пять пар включенных встречнопараллельно вентилей, как показано на фиг.1. Такой регулятор трехфазного тока известен также из DE 10003692 А1. При этом в одной ветви расположена одна пара, а в остальных двух ветвях каждый вход соединен через соответствующую пару с каждым выходом этих обеих остальных ветвей. Первая пара в одной ветви всегда приводится в действие, в обеих остальных ветвях управление парами вентилей осуществляется в соответствии с желаемым направлением вращения магнитного поля. Подключается либо второй вход через вторую пару ко второму выходу и третий вход через пятую пару к третьему выходу, либо подключается второй вход через третью пару к третьему выходу и третий вход через четвертую пару ко второму выходу.

Для разгрузки отдельных ветвей, согласно уровню техники, как показано на фиг.2, параллельно каждой паре вентилей расположено резистивно-емкостное звено, состоящее из сопротивления и включенного последовательно конденсатора. При этом одновременно нагружаются всегда лишь три звена. Таким образом, для демпфирующего включения (другим применяемым названием является разгрузочное включение или включение TSE (эффект накопления носителей заряда в вентиле)) регулятора трехфазного тока с изменением вращения магнитного поля требуется пять сопротивлений и пять конденсаторов, при этом необходимо обеспечивать достаточный отвод тепла, возникающего в сопротивлениях. Это приводит, в частности, в регуляторах трехфазного тока с мощностью более 40 кВт к соответствующей потребности в конструктивном пространстве внутри приборной конструкции. Принцип разгрузочного включения для пар вентилей известен также, например, из ЕР 0488201 А1 или JP 7059255.

В основу изобретения положена задача улучшения указанного в начале регулятора трехфазного тока по сравнению с уровнем техники.

Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. При этом в качестве демпфирующей схемы к каждому входу и каждому выходу подключено резистивно-емкостное полузвено так, что один конец соответствующего резистивно-емкостного полузвена соединен с соответствующим входом, соответственно, выходом, и что вторые концы этих резистивно-емкостных полузвеньев соединены с помощью поперечного соединения. При таком разгрузочном включении нагружаются все сопротивления, независимо от того, какая пара вентилей как раз приведена в действие. Тем самым потребность в конструктивном пространстве для всех сопротивлений понижается по сравнению с конструктивным пространством, согласно уровню техники, примерно на 40%.

В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения оба резистивно-емкостных полузвена одной ветви образованы из одного конденсатора с последовательно включенным сопротивлением.

Это обеспечивает возможность простого симметричного выполнения с конструктивно одинаковыми элементами.

Может быть также предпочтительным, когда оба резистивно-емкостных полузвена одной ветви образованы так, что на соответствующем входе и соответствующем выходе включен конденсатор, и что между конденсаторами расположено сопротивление, которое имеет средний отвод для подключения поперечного соединения. Такое выполнение обеспечивает дополнительную экономию конструктивного пространства.

В частности, предпочтительно, когда ветви выполнены для пропускания приборного тока по меньшей мере 100 А. Такие регуляторы трехфазного тока с мощностью по меньшей мере 40-50 кВт нуждаются в соответственно больших разгрузочных сопротивлениях, за счет чего экономия конструктивного пространства имеет особенно большое значение.

Ниже приводится в качестве примера пояснение изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг.1 - расположение пар вентилей регулятора трехфазного тока с изменением направления вращения магнитного поля;

фиг.2 - демпфирующее включение, согласно уровню техники;

фиг.3 - демпфирующее включение.

Как показано на фиг.1, регулятор трехфазного тока с тремя входами U1, V1, W1 предназначен для соединения с фазами трехфазной сети. Первый вход U1 через первую пару 1 включенных встречнопараллельно вентилей соединен с первым выходом U2 регулятора трехфазного тока. Вентили этой первой пары 1 всегда приводятся в действие независимо от желаемого направления вращения магнитного поля. Второй вход V1 регулятора трехфазного тока через вторую пару 2 включенных встречнопараллельно вентилей соединен со вторым выходом V2, и через третью пару 3 включенных встречнопараллельно вентилей - с третьим выходом W2 регулятора трехфазного тока. Аналогичным образом третий вход W1 через две другие пары 4, 5 включенных встречнопараллельно вентилей соединен со вторым и с третьим выходом V2, W2. Вентили выполнены обычно в виде тиристоров с соответствующим фазовым управлением.

В зависимости от желаемого направления вращения магнитного поля при работе приводятся в действие либо вентили второй и пятой пары 2, 5 или третьей и четвертой пары 3, 4.

На фиг.2 показано демпфирующее включение для показанных на фиг.1 пар 1, 2, 3, 4, 5 вентилей, согласно уровню техники. При этом предусмотрено пять резистивно-емкостных звеньев с соответствующим сопротивлением R и включенным последовательно конденсатором С. Параллельно каждой паре 1, 2, 3, 4, 5 вентилей включено резистивно-емкостное звено. При работе первое резистивно-емкостное звено, которое соединяет первый вход U1 с первым выходом U2, всегда нагружено. В зависимости от выбранного направления вращения магнитного поля из остальных четырех резистивно-емкостных звеньев нагружаются лишь два, которые включены параллельно включенным парам 2, 5, соответственно, 3, 4 вентилей.

При этом известном расположении каждое резистивно-емкостное звено должно принимать полную нагрузку ветви. В соответствии с этим необходимо выбирать размер сопротивлений R. Связанная с этим потребность в конструктивном пространстве оказывает, с учетом принятого охлаждения, решающее влияние на размер регулятора трехфазного тока.

Показанная на фиг.3 демпфирующая схема обеспечивает возможность уменьшения конструктивной величины регулятора трехфазного тока за счет уменьшения потребности в конструктивном пространстве для сопротивлений R1 примерно на 40%. При этом три резистивно-емкостных звена выполнены в виде шести резистивно-емкостных полузвеньев, которые имеют поперечное соединение Q. При работе, независимо от направления вращения магнитного поля, каждое из этих шести полузвеньев нагружается.

Таким образом, по сравнению с показанным на фиг.2 стандартным решением величина отдельных сопротивлений R1 уменьшается в два раза, а емкости конденсаторов С1 увеличиваются в два раза. Однако за счет этого не увеличивается потребность в конструктивном пространстве для конденсаторов С1, поскольку конструктивный размер конденсатора зависит в первую очередь от прикладываемого напряжения. Прикладываемое напряжение для обоих конденсаторов С1 одной ветви остается неизменным относительно прикладываемого напряжения конденсатора С на фиг.2. Таким образом, потребность в конструктивном пространстве для обоих конденсаторов С1 одной ветви соответствует примерно потребности в конструктивном пространстве конденсатора С на фиг.2. Тем самым полностью проявляется уменьшение величин сопротивлений, в частности, среднее уменьшение сопротивлений R1 по сравнению с сопротивлениями R на фиг.2.

Выполнение резистивно-емкостного звена можно произвольно согласовывать с конструкцией прибора. Каждое резистивно-емкостное полузвено выполняется либо в виде последовательного включения сопротивлений R1 и конденсаторов С1, либо для каждой ветви предусмотрено лишь одно сопротивление, которое имеет средний отвод для выполнения поперечного соединения Q. Естественно можно также включать внутри одного резистивно-емкостного полузвена несколько сопротивлений последовательно или несколько конденсаторов параллельно для выдерживания нагрузки при работе.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регуляторе трехфазного тока. Технический результат - улучшение массогабаритных показателей. Регулятор трехфазного тока содержит три ветви с соответствующим входом (U1, V1, W1) и выходом (U2, V2, W2), с пятью парами (1, 2, 3, 4, 5) включенных встречно-параллельно вентилей для изменения направления вращения магнитного поля. Первый вход (U1) через первую пару (1) соединен с первым выходом (U2), второй вход (V1) через вторую пару (2) соединен со вторым выходом (V2) и через третью пару (3) с третьим выходом (W2), и третий вход (W1) через четвертую пару (4) соединен со вторым выходом (V2) и через пятую пару (5) с третьим выходом (W2). В качестве демпфирующей схемы к каждому входу (U1, V1, W1) и каждому выходу (U2, V2, W2) подключено резистивно-емкостное полузвено так, что один конец соответствующего резистивно-емкостного полузвена соединен с соответствующим входом (U1, V1, W1), соответственно, выходом (U2, V2, W2), и что вторые концы этих резистивно-емкостных полузвеньев соединены с помощью поперечного соединения (Q). 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Регулятор трехфазного тока, содержащий три ветви с соответствующим входом (U1, V1, W1) и выходом (U2, V2, W2), с пятью парами (1, 2, 3, 4, 5) включенных встречно-параллельно вентилей для изменения направления вращения магнитного поля, при этом первый вход (U1) через первую пару (1) соединен с первым выходом (U2), второй вход (V1) через вторую пару (2) соединен со вторым выходом (V2) и через третью пару (3) с третьим выходом (W2), и третий вход (W1) через четвертую пару (4) соединен со вторым выходом (V2) и через пятую пару (5) с третьим выходом (W2), отличающийся тем, что в качестве демпфирующей схемы к каждому входу (U1, V1, W1) и каждому выходу (U2, V2, W2) подключено резистивно-емкостное полузвено так, что один конец соответствующего резистивно-емкостного полузвена соединен с соответствующим входом (U1, V1, W1), соответственно, выходом (U2, V2, W2), и что вторые концы этих резистивно-емкостных полузвеньев соединены с помощью поперечного соединения (Q).

2. Регулятор трехфазного тока по п.1, отличающийся тем, что оба резистивно-емкостных полузвена одной ветви образованы каждое из одного конденсатора (С1) с последовательно включенным сопротивлением (R1).

3. Регулятор трехфазного тока по п.1, отличающийся тем, что оба резистивно-емкостных полузвена одной ветви образованы так, что на соответствующем входе (U1, V1, W1) и соответствующем выходе (U2, V2, W2) включен конденсатор, и что между конденсаторами (С1) расположено сопротивление, которое имеет средний отвод для подключения поперечного соединения (Q).

4. Регулятор трехфазного тока по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ветви выполнены для пропускания приборного тока по меньшей мере 100 A.