Трехфазный регулятор переменного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/24 H02M5/12 

Иэобретйние относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение в различных устройствах для регулирования переменного напряжения .

Известен трехфазный регулятор переменного напряжения, содержащий вольтодобавочный трансформатор с вторичными., обмотками, включенными между входными и выходными выводами регулятора, и две группы первичных обмоток, средние выводы которых соединены с входными выводами регулятора, а две группы крайних выводов подключены к соответствующему трехфазному выпрямительному мосту с. тиристором на выходе С 1

К недостаткам указанного регулятора относится высокое содержание выспшх гармоник в выходном напряжении регулятора. Кроме того, он характеризуется недостаточной надежностью вследствие того, что оба управляемых ключа находятся под удвоенным напряжением питамщей сети.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является трехфазный регулятор переменного напряжения, содержащий вольтодобавочный трансформатор, вторичные обмотки которого пофазно включены между входными и выходными выводами, и питающий трансформатор, первичные обмотки которого подключены к входным выводам регулятора, а начала и концы первой и второй групп его вторичных обмоток пофазно соединены с входами соответствующих выпрямительных мостов , выход каждого из которых зашунтирован тиристором, а одноименные выходные выводы каждой пары этих мостов соединены между собой через соответствующие коммутирующие LC-цепочки f 2 J.

К недостаткам известного регулятора относятся большие масса и габариты, -обусловленные недоиспользованием трансформаторного оборудования по мощности, и невысокое качество выходного напряжения, обусловленное большим содержанием высших гармоник при заданном диапазоне регулирования .

Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение качества выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем что в трехфазном регуляторе переменного напряжения, содержащем вольтодобавоч -1ый трансформатор вторичные обмотки которого пофазно включены между входными и выходными выводами и питаюпхий трансформатор , первичн1:.1е обмотки которого подключень к входным выводам регулятора, а начала и концы первой и второй групп его вторичных обмоток пофазно соединены с входами соответствующих выпрямительных мостов, В1,1ход каждого из которых загаунтирован тиристором, а одноименные выходные выводы каждой пары этих-мостов соединены между собой через соответствующие коммутируюпсяе |LC-ilteno4KH, начала первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора через соответствующую пару дополнительно введенных симисторов пофазно соединены с началами и концами первой группы, а их концы - с началами и концами второй группы вторичных обмоток питающего трансформатора соответственно.

Предлагаемое выполнение регулятора напряжения позволяет улучшить массогабариткые показатели за счет лучшего использования трансформаторного оборудования и повысить качество выходного напряжения путем улучшения его гармонического состава при заданном диапазоне регулирования.

На фиг„ приведена функциональная схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Регулятор состоит (фиг. I) из питающего трансформатора 1 с первичными обмотками 2 и первой и второй группами вторичных обмоток 3 и 4, вольтодобавочного трансформатора 5 с первичнь:1ми 6 и вторичными 7 обмотками, симисторов 8-11 , выпрямительных мостов 12-15 с тиристорами 16-19 на выходах переменного тока, коммутирующих дросселей 20-23 и коммутирующих коденсаторов 24-27.

Первичные обмотки 2 питакщего трансформатора 1 подключены к сети трехфазного переменного тока, а начала и концы его вторичных обмоток 3 и 4 - соответственно к выпрямительным мостам 12 и 13, 14 и 15. К выходам выпрямительных мостов посредством коммутирующих дросселей 20-23 подключены тиристоры 16-19. Однопэлярные электроды тиристоров 16, 17 и 18, 19 соединены коммутирующими конденсаторами 24, 25 и 26, 27, Пер31

вичные обмотки 6 вольтодобавочиого трансформатора 5 подкочючены одними концами посредством снмнсторов 8 и 9 к началам и концам вторичных обмоток 3 питающего трансформатора 1, а другими концами посредством симисторов 10 и 11 - к началам и концам вторичных обмоток 4 питающего трансформатора 1. Вторичные обмотки 7 вольтодобавочного трансформатора 5 подключены одними концами к питающей сети, а другими концами - к нагрузке,

На фиг. 2 обозначены диаграмма 28 задающих импульсов, определяющая частоту коммутации тиристоров 16, 18 и 17, 19 и диаграмма 29 формирования выходного напряжения с девятью возможным его уровнями 30-38, соответствующими определенному состоянию проводимостей симисторов 8-11 и тиристоров 16-19.

Aa4

Регулятор работает следующим образом,. При подключении регулятора к сети на вторичных обмотках 3 и 4 питающегю трансформатора 1 появляется переменное напряжение, которое через пару симисторов и пару ключей переменного тока поступает на первичную обмотку 6 вольтодобавочного

трансформатора 5. На вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора появляется напряжение вольтодобавки, которое складывается с напряжением питающей сети. Величина и знак

напряжения вольтодобавки зависят от того, в каком состоянии находятся симистоты 8 и 11 и тиристоры 16-19. Возможные состояния проводимости симисторов и тиристоров, обеспечивающие различные уровни выходного напряжения, приведены -в таблице.

ТРЕХФАЗНЫЙ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий вольтодобавочный трансформатор, вторичные обмотки которого пофазно включены между входными и выходными выводами, и питающий трансформатор , первичные обмотки которого -подключены к входным выводам регулятора, а начала и концы первой и второй групп его вторичных обмоток пофазно соединены с - входами соответствующих выпрямительных мостов, выход каждого из которых загаунтирован тиристором, а одноименные выходные выводы каждой пары этих мостов соединены между собой через соответствукнцие коммутирующие LC-цепочки, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения качества выходного напряжения , начала первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора через i соответствующую пару дополнительно введенных симисторов пофазно соедине(Л ны с началами и концами первой группы, а их концы - с началами и концами второй группы вторичных обмоток питающего трансформатора соответственно . 4: О5 4

Примечание, 16-19- тиристоры,

Уровень 34 получается путем закорачивания вторичных обмоток 7 вольтодобавочного трансформатора 5, что может быть осуществлено четырьмя различными способами (см, таблицу). Уровни 30 и 38 получаются за счет последовательного согласного подключения обмоток 3 и 4 трансформатора 1 к обмотке 6 трансформатора 5. Уровни 32 и 26 получаются при подключении к обмотке 6 трансформатора 5 обмоток 3 трансформатора 1. Уровни 31 и 37 получаются при подключении к обмотке 6 трансформатора 5 обмотки 4 трансформатора 1 . Уровни 33 и 35 получаются за счет подключения к обмоткам 6 трансформатора 5 последовательно-встречно включенных обмоток 3 и 4 трансформатора 1, напряжения которых выбираются различными,

Симисторы 8-11 работают при естественной коммутации тока, поэтому .

их можно переключать не более одного раза за период колебания напряжения сети. Для выключения тиристоров 16-1 используется искусственная компенсаторная коммутация, что позволяет осуществлять гаиротно-импульсное регулировани.е выходного напряжения в пределах поддиапазонов 30-38 при несущей частоте, превышающей частоту сети.

Широтно-импульсное регулирование напряжения между уровнями 34 и 35 (фиг. 2) осуществляется поочередным включением тиристоров 16, 18 и 17, 19с частотой, определяющей задающими импульсами 28 , при включенных симисторах 8 и 1 1 ,

При необходимости симисторы 8-11, кроме основного своего назначения, могут быть использованы для симметрирования напряжения на нагрузке, если имеется несимметрия фаз питающего напряжения. Для этого необходимо ввести задержку включения симисторов тех фаз, напряжение которых превышает напряжение в других фазах. Полное использование питающего трансформатора достигается за счет реверсирования напряжений вторичных обмоток питающего трансформатора при помощи симисторов 8-11. Установлен- ная мощность питающего трансформатора предлагаемого регулятора практически равна установленной мощности вольтодобавочного трансформатора , тогда как в прототипе она примерно в 1,5 раза больгае. Поэтому при одинаковых диапазонах регулирования установленная мощность питающего трансформатора регулятора будет примерно в 1,5 раза меньше, чем в прототипе .

Преимуществом предлагаемого регулятора по сравнению с прототипом

является увеличение числа уровней выходного .напряжения с трех до девяти . Поэтому при одинаковых диапазонах регулирования величина ступеньки напряжения, в пределах которой возможно широтно-импульсное регулирование, в нем может быть сделана значительно меньшей, чем в прототипе, что режко уменьшает амплитуды высших гармоник выходного напряжения и облегчает задачу фильтрации. Кроме того, во многих случаях дискретност ступеней регулирования достаточна для обеспечения заданной точности стабилизации без применения пшротно-импульсного регулирования. Например, при заданном диапазоне регулирования i20% дискретность ступеней регулирования составляет 5%, что позволяет реализовать стабилизацию напряжения с точностью не хуже 3% без применения широтно-импульсного регулирования между ступенями. 20 2 /J

I I I I И И I I I II I I n I I 1 I

28

363736355

фиг. 2