Устройство для регулирования трехфазного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/24 

дг|

оэ сд Изобретение относится к электро технике, в частности к преобразова тельной технике, и может быть использовано, например, в качестве плавнорегулируемого источника трех фазного напряжения с близкой к синусоидальной формой тока нагрузки. Известны устройства для регулир вания трехфазного напряжения и ток содержасдае междуфазный односердечниковый автотрансформатор с переклю чаемым коэффициентом трансформации включенный последовательно с трехфазной нагрузкой и источником питающего напряжения fl и 2}. Недостатками известных устройст являются относительно большое количество тиристоров в случае реализации управляемых двунаправлейных ключей в виде встречно-параллельно включенных тиристорных пар, а также повышенные суммарные потери в ключах. Наиболее близким к предлагаемому По технической сущности является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трех фазный междуфазный автотрансформатор, фазные обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с от водами , и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, пер вая группа из которых подключена к вершинам образованного, фазными обмо ками треугольника, а вторая группа к выводам для подключения питакнцей сети,при этом отвод каждый из фазных о моток через двунаправленный управляе мый ключ подключен к общей точке со динения двух других фазных обмоток Недостатками этого устройства являются большая типовая мощность междуфазного автотрансформатора и относительно большое количество отводов его обмотки. Цель изобретения - упрощение устройства и улучшение его массогабаритных показателей. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулиров ния трехфазного напряжения, содержа щем трехфазный междуфаэный автотран сформатор, фазные обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с отводами, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых- подключена к вершинам образованного фазными обмотками треугольника, а вторая группа - к выводам для подключения питающей сети, При этом отвод каждой из фазных обмоток через двунаправленный управляемый ключ подключен к общей точке соединения двух других фазных обмоток, параллельно каждой фазной обмотке автотрансформатора подключен дополнительно внеданный двунаправленнЕ П управляемый На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для случая 12-импульсного режима работы; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, и таблица очередности замыкания ключей. Устройство для регулирования трехфазного напряжения (фиг. l содержит трехфазный источник 1 питания, трехфазную нагрузку 2, ключевой коммутатор 3, междуфазный автотрансформатор 4, фазные обмотки которого соединены в треугольник, вершины которого подключены к первой группе выводов 5-7 для подключения нагрузки 2, и имеют отводы 8-10, двунаправленные управляемые ключи 11-12, 1314,и 15-16, соединяющие соответственно отводы 8 - 10 с общей точкой соединения двух других фазных обмо-, тОк автотрансформатора 4, дополнительные двунаправленные управляемые ключи 17-18, ,,19-20 и 21-22, вклю- . ченные параллельно соответствующей фазной обмотке автотрансформатора 4, т.е. между выводами 5и6,6и7, 7. и 8 первой группы для пофазного подключения нагрузки 2. Устройство работает следующим образом. В каждый момент времени во включенном состоянии находится один ключ. Если во включенном состоянии находится один ключ из пар 11-12, 13-14 или 15-16, то через этот ключ один из выводов 5-7 соединен с одним отводом между двумя остальными выводами для подключения нагрузки. Так как в идеальном случае суммарная намагничивающая сила любой обмотки автотрансформатора равна нулю, то это позволяет при анализе работы пренебречь намагничивающим током. Соответственно ток включенного ключа в обмотке автотрансформатора распределят ется на две составлякяцие, которые по направлению противоположны и по абсолютной величине обратно пропорциональны числам Витков соответствующих частей обмотки автотрансформатора. При этом ток ключа одновременно является током нагрузки одной фазы, а токи в двух частях работающей обмотки автотрансформатора являются соответственно токами нагрузки остальных двух фаз. Если во включенном состоянии находится один ключ из пар 17-18, 19-20 или 21-22, то через этот ключ соответствующая фазная обмотка закорачивается, а также закорачивается одна пара из выводов 5-7, следовательно к суммарной нагрузке соответствующих двух фаз подключено линейное напряжение источника питания. Ток включенного ключа в данном случае является током нагрузки двух фаз, в то же время ток в третьей фа равен нулю. Регулирование величин тиков и напряжений нагрузки достигается изм нением сдвига фазы включеиня тнристоров относительно напряжения питания. При этом регулирование возможно как с отстающим., так и с опережающим током. В первом случае ключи работсиот в режиме естественНС коммутации, во втором случае необходима принудительная коммутация ключей или применение полностью управляемых ключей других типов. Рассмотрим интервал работы, когда включен ключ 13. В этом случае через ключ 13 вывод 5 соединен с отводом 9, Ток ключа 13 является од новременно током нагрузки 1д в фазе А (фиг. 2. Отвод 9 делит обмотKyt(.,W между выводами б и 7 на две равные части Ч(/..Токи в эти частях обмотки являются одновременн токами in и 1 нагрузки с обратным знаком. Так как согласно изложенному выше величины токов в частях обмотки обратно пропорциональны чис лам витков t то в данном случае .; Соответственно Следукяций интервал (фиг. 2 ) начинается .выключением ключа 13, включением,ключа 21 и соответственно закорачиванием фазной обмотки ав тотрансформатора между выводами 5 и 7. В этом случае через ключ 21 закорочены выводы 5 и 7 и к cyNwapной нагрузке двух фаз Кд чено линейное напряжение , что ток ключа одновременно является током нагрузки в соответствующих фазах i. -4|., причем 1 0. В течение периода питания ключи 11 - 22 включаются в последователь ности 13 - 21 - 12 - 20 - 15 - 17 14 - 22 - 11 - 19 - 16 - 18 (фиг, и каждое изменение интервала сопро вождается ступенчатым изменением о ,ношения фазных токов, причем соот мснаение ступенейС :Us:Oa I:cos30 cos 60 обеспечивает исключение из тока и напряжения нагрузки высших гармоник ниже 11-й. При увеличении числа отводов и, соответственно, частоты переключений ступенчатое изменение отношений фазных токов приближается Все более к случаям с неискаженными синусоидальными токами, когда отношения фаз иых токов изменяются по закону cos():cos(a t-tf-2 /3)i (3) V4 :coe(cot + , где Ч - сдвиг фазы между фазным пряжением питания и фазным током. На фиг. 2 показаны временные диаграммы напряжения питания фазы А UA/ шесть потенциально возможных на пряжений нагрузкиОт-Ой, соответствующих включению одного ключа из шести пар ключей, и пример напряжения нагрузки Оод ,сформированного из отрезков пяти синусоид Uj-Ujr,, Uy и и нулевого отрезка и при з макании ключей 11 - 22 соглггСно таблице (фиг. 2). Кривые напряжений нагрузки Uf(a и и аналогичны кривой сдвинуты соответственно на углы -23Г/3 и . Предлагаемое устройство для регулирования трехфазного напряжения по. сравнению с прототипом характеризуется существенным уменьшением типовой мощности междуфазного автотрансформатора. Кроме того, оно имеет меньшее количество отводов; В определенные интервалы времени через дополнительные ключи часть тока нагрузки минует обмотки автотрансформатора, а при максимальном выходном напряжении автотрансформатор может быть полностью закорочен, в результате чего типовая мощность междуфазного автотрансформатора уменьшается на 38% по сравнению с про-тотипом и тем самым улучшаются массогабаритные показатели устройства. Так как дополнительшле ключи присоединены не к отводам, а к началам и концам фазных обмоток автотрансформатора, .то требуется меньшее коли ество отводов ,и тем саквлм предлагаемое устройство упрощается. В прототипе при т-импульеном режиме требуется т/2 отводов, а в предлагаемом устройстве - (т/2)-3 отводь

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее трехфазный мвждуфазшхЯ азтотрансфорыатор, фазные которого соединены в треугольник и выполнены с отводами, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых подкгаочена к версшнам образованного обмотками треугольника, а вторая группа - к выводам для подключения питающей сети, при этом отвод каждой из фазных через Дву11ат1равленный управляемой ключ подключен к точке соединения двух других фа1зных обмоток, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и улучшения маасогабаритНЁОС показателей, паргшлельно каждой фазной обм6тк« автотрансформатора подключен, дополнительно введенный двудвунаправленный управляемый ключ.