Устройство управления напряжением трансформатора под нагрузкой Российский патент 2021 года по МПК H02M5/12 

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, в частности к регуляторам коэффициента трансформации трансформаторов (РКТ), и может быть использовано в электрических сетях.

Известно устройство регулирования напряжения под нагрузкой, содержащее две трехфазные вентильно-тиристорные группы с взаимно противоположными направлениями электропроводности, позволяющие осуществлять управление выходного напряжения силового трехфазного трансформатора с расщепленными первичными секционированными обмотками, каждая из которых состоит из двух гальванически изолированных секционированных полуобмоток [патент RU на полезную модель №88863, МПК H02J 3/00, опубл. 20.11.2009].

Недостатком данного технического решения большая установленная мощность трансформатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство управления напряжением трансформатора под нагрузкой, включающее двунаправленные тиристорные ключи, каждый из которых содержит по крайней мере два встречно-параллельно подключенных тиристора, датчик тока питающей сети, датчик напряжения питающей сети и блок управления двунаправленными тиристорными ключами. Одни выводы двунаправленных тиристорных ключей подключены к регулировочным ответвлениям первичной секционированной обмотки трансформатора, а другие выводы двунаправленных тиристорных ключей объединены между собой и подключены к датчику тока. Датчик тока питающей сети в свою очередь подключен одним выводом к общей точке соединения двунаправленных тиристорных ключей, а другим выводом к одному выводу питающей сети. Другой вывод питающей сети напрямую подключен к концу первичной секционированной обмотки трансформатора [патент RU на изобретение №2711589, МПК Н02Р 13/06, опубл. 17.01.2020,].

Недостатком данного технического решения является ограниченная функциональная возможность по регулированию уровней выходного напряжения трансформатора, связанная с количеством секций первичной секционированной обмотки трансформатора.

Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение его функциональных возможностей за счет увеличения количества уровней регулируемого напряжения на выходе трансформатора.

Технический результат заключается в повышении к.п.д. устройства.

Это достигается тем, что в известном устройстве управления напряжением трансформатора под нагрузкой, включающем в себя двунаправленные тиристорные ключи, каждый из которых содержит по крайней мере два встречно-параллельно соединенных тиристора, одними выводами подключенные к ответвлениям первичной секционированной обмотки трансформатора, датчики тока и напряжения питающей сети, своими выходами подключенные к блоку управления двунаправленными тиристорными ключами, первичная секционированная обмотка подключена к питающей сети, при этом первичная секционированная обмотка трансформатора выполнена в виде двух отдельных гальванически изолированных секционированных полуобмоток с ответвлениями, а каждый вывод ответвления одной гальванически изолированной секционированной полуобмотки соединен с каждым выводом ответвления другой гальванически изолированной секционированной полуобмотки с помощью соответствующего двунаправленного тиристорного ключа.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема подключения устройства управления напряжением трансформатора под нагрузкой к трансформатору и питающей сети.

Устройство управления 1 напряжением трансформатора 2 под нагрузкой содержит три вентильные группы 3, 4 и 5. Вентильная группа 3 содержит двунаправленные тиристорные ключи 6, 7 и 8 одними своими выводами соединенные вместе в общую точку вентильной группы 3. Вентильная группа 4 содержит двунаправленные тиристорные ключи 9, 10 и 11, одними своими выводами также соединенные вместе в общую точку вентильной группы 4. Вентильная группа 5 выполнена в виде двунаправленных тиристорных ключей 12, 13 и 14, одними своими выводами также соединенные вместе в общую точку вентильной группы 5. Вентильные группы 3, 4 и 5 образуют полупроводниковый коммутатор, используемый для управления напряжением трансформатора 2. Первичная секционированная обмотка 15 трансформатора 2 состоит из двух гальванически изолированных секционированных полу обмоток 16 и 17. Конструктивно секции гальванически изолированных секционированных полуобмоток 16 и 17 выполнены так, что секции гальванически изолированной секционированной полуобмотки 16 находятся ближе к ее концу, а секции гальванически изолированной секционированной полуобмотки 17 расположены ближе к ее началу. Ответвления секций гальванически изолированной секционированной полуобмотки 16 расположены ближе к ее концу, при этом одно ответвление совпадает с концом гальванически изолированной секционированной полуобмотки 16. Ответвления секций гальванически изолированной секционированной полуобмотки 17 расположены ближе к ее началу, при этом одно ответвление совпадает с началом гальванически изолированной секционированной полуобмотки 17. Вывод двунаправленного тиристорного ключа 8, не подключенный к выводам двунаправленных тиристорных ключей 6 и 7, вывод двунаправленного тиристорного ключа 11, не подключенный к выводам двунаправленных тиристорных ключей 9 и 10, вывод двунаправленного тиристорного ключа 14, не подключенный к выводам двунаправленных тиристорных ключей 12 и 13, соединены между собой и подключены к началу гальванически изолированной секционированной полу обмотки 17. Вывод двунаправленного тиристорного ключа 7, не подключенный к выводам двунаправленных тиристорных ключей 6 и 8, вывод двунаправленного тиристорного ключа 10, не подключенный к выводам двунаправленных тиристорных ключей 10 и 11, вывод двунаправленного тиристорного ключа 13, не подключенный к выводам двунаправленных тиристорных ключей 12 и 14, соединены между собой и подключены к ответвлению гальванически изолированной секционированной полуобмотки 17, следующему за ее началом, а вывод двунаправленного тиристорного ключа 6, не подключенный к выводам двунаправленных тиристорных ключей 7 и 8, вывод двунаправленного тиристорного ключа 9, не подключенный к выводам двунаправленных тиристорных ключей 10 и 11, вывод двунаправленного тиристорного ключа 12, не подключенный к выводам двунаправленных тиристорных ключей 13 и 14, соединены между собой и подключены к максимально удаленному от начала гальванически изолированной секционированной полуобмотки 17 ответвлению. Общая точка вентильной группы 3 соединения выводов двунаправленных тиристорных ключей 6, 7 и 8 подключена к максимально удаленному от конца гальванически изолированной секционированной полу обмотки 16 ответвлению. Общая точка вентильной группы 4 соединения выводов двунаправленных тиристорных ключей 9, 10 и 11 подключена к ответвлению гальванически изолированной секционированной полуобмотки 16, следующему за ее концом. Общая точка вентильной группы 5 соединения выводов двунаправленных тиристорных ключей 12, 13 и 14 подключена к концу гальванически изолированной секционированной полу обмотки 16. Датчик тока 18 питающей сети одним выводом подключен к началу гальванически изолированной секционированной полуобмотки 16, а другим выводом подключен к выводу питающей сети и входит в состав устройства управления 1 напряжением трансформатора 2 под нагрузкой. Датчик напряжения 19 питающей сети подключен параллельно выводам питающей сети и также входит в состав устройства управления 1 напряжением трансформатора 2 под нагрузкой. При этом, конец гальванически изолированной секционированной полу обмотки 17 подключен к другому выводу питающей сети, свободному от подключил датчика тока 18. Информационные входы блока управления 20, также входящего в состав устройства управления 1 напряжением трансформатора 2 под нагрузкой, подключены к выходам датчика тока 18, датчика напряжения 19 и блока задания выходного напряжения 21. Выходы блока управления 20 подключены к управляющим входам всех двунаправленных тиристорных ключей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14. Вторичная обмотка 22 трансформатора 2 при этом подключена к нагрузке.

Заявляемое устройство управления напряжением трансформатора под нагрузкой работает следующим образом.

В режиме регулирования напряжения на выходе трансформатора 2 устройство управления 1 по информационному сигналу с выхода блока задания выходного напряжения 21, посредством управления состоянием двунаправленных тиристорных ключей 6, 7, 8 вентильной группы 3, двунаправленных тиристорных ключей 9, 10, 11 вентильной группы 4 и двунаправленных тиристорных ключей 12, 13, 14 вентильной группы 5, осуществляемым блоком управления 20, обеспечивает соединение различных ответвлений гальванически изолированной секционированной полуобмотки 16, с различными ответвлениями гальванически изолированной секционированной полуобмотки 17. При этом, в установившемся режиме работы трансформатора 2 с помощью одного из проводящих двунаправленных тиристорных ключей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14 соединяется одно из ответвлений гальванически изолированной секционированной полуобмотки 16, с одним из ответвлений гальванически изолированной секционированной полу обмотки 17. При таком построении полупроводникового коммутатора обеспечивается максимальное количество комбинаций совместных включений двух отдельно гальванически изолированных секционированных полуобмоток с ответвлениями, что в конечном счете обеспечивает максимальное количество различных уровней регулирования выходного напряжения трансформатора 2, при этом секции гальванически изолированных секционированных полуобмоток 16 и 17, первичной секционированной обмотки 15 трансформатора 2 в установившемся режиме его работы соединяются с помощью одного из включенных двунаправленных тиристорных ключей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14.

Использование устройства управления напряжением трансформатора под нагрузкой расширяет его функциональные возможности и повышает его к.п.д. за счет уменьшения количества одновременно включенных двунаправленных тиристорных ключей в установившемся режиме работы трансформатора, обеспечивая максимально возможное количество уровней регулируемого напряжения трансформатора.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, в частности к регуляторам коэффициента трансформации силовых трансформаторов, и позволяет увеличить количество уровней регулируемого напряжения на выходе трансформатора и повысить кпд устройства. Это достигается тем, что в устройстве управления напряжением трансформатора под нагрузкой, включающем в себя двунаправленные тиристорные ключи, каждый из которых содержит по крайней мере два встречно-параллельно соединенных тиристора, одними выводами подключенные к ответвлениям первичной секционированной обмотки трансформатора, датчики тока и напряжения питающей сети, своими выходами подключенные к блоку управления двунаправленными тиристорными ключами, первичная секционированная обмотка, подключена к питающей сети, при этом первичная секционированная обмотка трансформатора выполнена в виде двух отдельных гальванически изолированных секционированных полуобмоток с ответвлениями, а каждый вывод ответвления одной гальванически изолированной секционированной полуобмотки соединены с каждым выводом ответвления другой гальванически изолированной секционированной полуобмотки с помощью соответствующего двунаправленного тиристорного ключа. 1 ил.

Устройство управления напряжением трансформатора под нагрузкой, включающее в себя двунаправленные тиристорные ключи, каждый из которых содержит по крайней мере два встречно-параллельно соединенных тиристора, одними выводами подключенных к ответвлениям первичной секционированной обмотки трансформатора, датчики тока и напряжения питающей сети, своими выходами подключенные к блоку управления двунаправленными тиристорными ключами, первичная секционированная обмотка подключена к питающей сети, отличающееся тем, что первичная секционированная обмотка трансформатора выполнена в виде двух отдельных гальванически изолированных секционированных полуобмоток с ответвлениями, а каждый вывод ответвления одной гальванически изолированной секционированной полуобмотки соединен с каждым выводом ответвления другой гальванически изолированной секционированной полуобмотки с помощью соответствующего двунаправленного тиристорного ключа.