Устройство для регулирования трехфазного переменного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/44 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания электроустановок, и может 6biTj3 использовано как для питания потребителей переменного тока, так и постоянного. Известны трехфазные схемы регулирования, содержащие трехфазный транс форматор, в разрыв нейтральной точки первичных обмоток которого включен трехфазный диодно-транзисторный ключ. Регул1фование напряжения осуществляется как непрерывно, так и импульсным способом Со и С2 Однако в регулирующем транзисторе указанных схем создаются большие потери, так как через него проходит весь ток первичной обмотки. К регулирующему транзистору приложено повышенное обратное напряжение, что значительно ограничивает область при менения схем. Кроме того, регулирующий транзистор, прерывающий ток в первичной цепи, создает значительные помехи в цепях первичного источника и в нагрузке, а также приводит к большим перенапряжениям, возникающим в первичной цепи. Наиболее близким к Предлагаемому является устройство для регулирования трехфазного переменного напряже ния, содержащее трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого п следовательно соединены с обмотками дросселя, а вторичные обмотки через выходной фильтр соединены с выводами для подключения нагрузки, и блок управления, включенный между нагрузкой и входом управляемого ключевого элемента 3. Недостаток известного устройства состоит в том, что форма потребляем го тока из сети сильно отличается от формы приложенного напряжения. Кроме того, устройство обладает низким быстродействием и имеет сложную схему, что приводит к снижению надеж ности в работе и функциональных возможностей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства . Указанная.цель достигается тем, что в устройстве для регулирования трехфазного переменного напряжения, содержащем трехфазный трансформатор первичные обмотки которого последовательно соединены с обмотками дросселя, а вторичные обмотки через выходной фильтр соединены с выводами для подключения нагрузки, и блок управления, включенный между наг|5узкой и входом управляемого ключевого элемента, управляемый ключевой элемент выполнен трехфазным и подключен вь ходом к общим точкам соединения обмоток трансформатора и дросселя, причем дроссель вьшолнеи трехфаз; 1м линейным. На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - форма выходного напряжения. Первичные обмотки трехфазного трансформатора 1 соединены с обмоткамц трехфазного линейного дросселя 2, а вторичные обмотки трансформатора через выходной фильтр 3 соединены с нагрузкой 4. Блок 5 управления включен между нагрузкой и входом управляемого ключевого элемента 6, выход которого соединен с общими точками соединения первичных обмоток Трансформатора 1 и дросселя 2. Блок управления включает последовательно соединенные источник 7 опорного напряжения.,, схему 8 сравнения, усилитель 9 и пшротно-импульсный модулятор 10. Зправляемый ключевой элемент 6 выполнен на шести диодах 11, собранных по трехфазной мостовой схеме, и регулирующем транзисторе 12, подключенном к выходу трехфазной мостовой схеме в прямом направлении. На фиг. 2 обозначены, длитель- ность Tj импульса, период Т- квантования импульсов управления, амплитуда и,, выходного напряжения, соответствующая замкнутому состоянию нейтральной точки первичных обмоток трансформатора. Устройство для регулирования трехфазного переменного напряжения работает следующим образом. При подаче питающего напряжения на первичные обмотки трехфазного трансформатора 1 через эти обмотки и рабочие обмотки линейного трехфазного дросселя 2 протекает ток. На вторичных обмотках трансформатора появляется напряжение, которое через фильтр 3 подается на нагрузку 4 и схему 8 сравнения . Схема 8 сравнения формирует сигнал, пропорциональный разности между напряжением на нагрузке 4 и напряжением, поступаюпщм с источтшка опорного напряжения, который усиливается усилителем 9 и поступает на вход широтно-импульсного модулятора 10. 1 1иротно-импульсный модулятор 10 формирует импульсы управления с постоянной частотой и переменной длительностью, зависящей от величины сигнала, поступающего с усилителя 9. Импульсы управления, поступающие на переход база - эмиттер регулирующего транзистора 12, приводят к его насыщению и отпиранию. При отпирании транзистора 12 че рез трехфазную мостовую схему на дио дах 11 замыкаются общие точки первич ных обмоток трансформатора 1 и дросселя 2. Все напряжение питания в этом случае прикладывается к первичным обмоткам трансфрматора и на его вторичные обмотки трансформирует ся максимальное напряжение Ui / -(фиг. 2), При запирании регулирующего транзистора 12 происходит размыкание общих точек фаз первичных обмоток трансформатора 1 . Первичное напряжение сети оказывается разделеннымна две составляющие: напряж ние на первичной обмотке трансформатора 1 и напряжение на линейном дро селе 2. В этом случае на вторичные обмотки трансформатора 1 трансформируется меньшее напряжение, амплитудное значение которого характериз ется (фиг. 2). При неизменной разности опорного напряжения и напряжения на нагрузке 4 длительность импульсов остается неизменной. Далее цикл последовательного замыкани и размыкания общих точек первичных обмоток трансформатора 1 и дросселя 2 повторяется. Форма выходного напр жения имеет синусоид ал ьнз/ю форму с провалами и всплесками соответственно для разомкнутой и замкнутой нейтральной точки первичных обмоток трансформатора 1 и обмоток дросселя 2. Регулирование величины выходного напряжения осуществляется изменением длительности импульсов уп равления при постоянной частоте сле дования этих импульсов, т.е. путем изменения соотношения между длитель ностью замкнутого и разомкнутого состояния общих точек обмоток транс форматора 1 и дросселя 2. Диапазон регулирования выходного напряжения на нагрузке 4 определяется двумя состояниями: когда управляемый ключевой элемент 6 все время закрыт и выходное напряжение представляет собой синусоиду с амплитудой когда управляемый ключевой элемент 6 все время открыт и выходное напряжение на нагрузке 4 представляет собой синусоиду с амплитудой 2 т В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом блок 5 управления намного упрощен так как нет необходимости в блоке питания, содержащем три источника постоянного напряжения (достаточен один источник постоянного напряжения), не нужны блоки синхронизации импульсов управления с фазами напряжения питания первичной обмотки трансформатора 1. Быстродействие устройств регулирования, в которых используются дроссели насыщения, определяется частотой питанвдей сети и постоянными времени цепей подмагничивания. В устройстве регулирования по предлагаемой схеме быстродействие определяется частотой коммутации управляемого ключевого элемента, которая может быть выбрана высокой - 40 кГц, что в десятки раз превышает частоту сети, а следовательно, обеспечивает высокое быстродействие предлагаемого устройства. Таким образом, регулирование величины выходного напряжения в предлагаемом устройстве осуществляется изменением длительности замкнутого и разомкнутого состояний общих точ-ек первичных обмоток трансформатора и дросселя, частота коммутации которых значительно выше частоты питающей сети, а не импульсами тока, которые подаются на дроссели насыщения с частотой, определяемой сетью и тактностью ключа. В результате, быстродействие предлагаемого устройства в десятки раз выше, чем у базового устройства, а устройство получается более простым за счет того, что трехфазный управляемый ключевой элемент подключен к общим точкам обмоток трансформатора и дросселя, причем дроссель выполнен трехфазным линейньтг.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого последовательно соединены с обмотка ми дросселя, а вторичные обмотки через выходной фильтр соединены с выводами для подключения нагрузки, и блок управления, включенный между нагрузкой и входом управляемого ключевого элемента, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, управляемый ключевой элемент выполнен трехфазным и подключен выходом к общим точкам соединения обмоток трансформатора и дросселя, причем дроссель выполнен трехфазным линейным.