Устройство для регулирования трехфазного напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/20 H02M5/257 

о со 4

to

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано, например, в качестве плавнорегулируемого источника переменного напряжения с близкой к синусоидальной формой входного и выходного токов.

Известно устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трехфазный межфазный трансформатор с переключаемым коэффициентом трансформации Г 1 J.

Недостатком устройства является относительно большая масса электромагнитного оборудования, вызванная необходимостью использования трансформатора для реализации междуфазно I электромагнитной связи при сглаженном регулировании.

Известно также устройство для регулирования трехфазного напряжения , содержащее трехфазньй межфазны автотрансформатор и управляемые двунаправленные ключи, соединенные с отводами обмоток автотрансформатора 2 L .

Недостатком устройства является большое количество отводов обмотки автотрансформатора, что усложняет схему и конструкцию устройства.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трехфазный автотрансформатор, фазные обмотки которого вьтолнены с отвода ми, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа которых соединена с обмотками межфазного автотрансформатора, а вторая - с выводами для подключения трехфазной питающей сети, и шесть двунаправленных управляемых ключей С 31,

Недостатком известного устройства является увеличенная типовая мощность межфазного автотрансформатора и относительно высокое напряжение на ключах, что снижает надежность работы межфазного автотрансформатора.

Целью изобретения является повышение надежности иулучшение массогабаритных показателей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования тро хфазного напряжения, содержащем трехфазный межфазный автотрансформатор, фазные обмотки которого выполнены с отводами и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа которых соединена с обмотками межфазного автотрансформатора, а вторая - с выводами для подключения трехфазной питающей сети, и шесть

0 двунаправленных управляемых ключей, обмотки межфазного автотрансформатора соединены в звезду, причем начала обмоток непосредственно подключены пофазно к первой группе

5 выводов для подключения нагрузки, а каждый отвод обмотки данной фазы через соответствующую пару двунаправленных управляемых ключей соединен с началами двух других фаз0нык обмоток межфазного автотрансформатора.

На чертеже представлена функцио, нальная схема устройства для регулирования трехфазного напряжения.

5

Устройство содержит трехфазную нагрузку 1, ключевой коммутатор 2, межфазный автотрансформатор 3, выполненный на одном трехстержневом сердечнике с обмотками, соединенны0ми в звезду и имеющими отводы, первую группу выводов 4-6 для пофазного подключения нагрузки 1, соединенных непосредственно с начала5Ш фазных обмоток автотрансформатора

5 3, вторую группу выводов 7-9 для подключения трехфазной питающей сети к нагрузке 1.

При этом фазные обмотки автотрансформатора 3 выполнены с отводами

0 10-12 (в общем случае т/Ч отводами, где m - пульсность схемы) и имеют нулевой вывод 13, а ключевой коммутатор 2 выполнен в виде встречнопараллельно включенных тиристоров

5 14-25 (в общем случае m тиристоров) , образующих соответствующие двунаправленные управляемые .

Устройство работает следующим образом.

0

В каждый момент времени во включенном состоянии находится один тиристор ключевого коммутатора 2 и соответственно через этот тиристор потенциалы начала одной фазной об5мотки и отвода другой фазной обмотки уравниваются. Так как концы всех фазных обмоток присоединены к нулевому выводу 13, то в реяультате включения любого из тиристоров часть одной фазной обмотки соединяется параллельно другой фазной обмотке. Соответственно напряжения на параллельно соединенных частях обмоток являются равными, а на пряжения фазных обмоток - взаимозависящими, причем отношение напряжений двух фазных обмоток определяется относительным числом витков части фазной обмотки от конца до отвода. Так как из-за применения одного трехстержневого сердечника сумма мгновенных значений магнитных потоков, а следовательно ,и сумма трехфазных напряжений обмоток равна нулю, то заданное отношение двух фазных напряжений автотрансформатора 3 определяет и их величину относительно третьего фазного напряжения автотрансформатора 3. Таким образом, выбором месторасположения отводов (т.е. относительного числа витков части фазной обмотки от конца до отвода) можно влиять на отношение фазных напряжений обмоток автотрансформаfтора 3, а следовательно, и на отношения фазных напряжений нагрузки 1 Изменяя в течение каждого периода питания отношения фазных напряжений межфазного автотрансформатора 3 и нагрузки 1.с определенной последовательностью, можно приблизить форму фазных напряжений, а соответственно и фазных токов нагрузки к синусоидальной. Регулирование величины токов и напряжений нагрузки достигается, как и в известных схемах фазового регулирования, изменением сдвига фазы включения тиристоров относительно напряжения питания.

В 12-пульсной схеме (фиг.1) тиристоры 14-25 отпираются в последовательности 23-17-18-24-15-21-22-16-19-25-14-20, что соответствует фазовой последовательности напряжений на тиристорах и поэтому обеспечивает симметричный режим работы устройства.

В целях исключения из напряжения и тока нагрузки высших гармоник ниже 11-й между абсолютными величинами максимального, среднего и минимального мгновенных значений фазных напряжений как автотрансформатора 3, так и нагрузки 1 должно существовать отношение

cos 15:cos 45°:cos 75° 1:0,732:0,268,

Для обеспечения этого относительное число витков части фазной обмотки от конца до отвода обмотки должно быть выбрано равным 0,366.

В этом случае векторы анодных напряжений тиристоров (в запертом состоянии всех тиристоров) образуют симметричную 12-фазную систему.

В общем случае т-пульсной схемы

месторасположения отводов фазных обмоток автотрансформатора определяются их условия, что векторы анодных напряжений тиристоров образуют симметричную т-фазную систему.

Положительными свойствами предлагаемого устройства по сравнению с известным являются повышение надежности работы ключей в результате уменьшения максимального напряжения

на них, а также улучшение массогабаритных показателей автотрансформатора в связи с уменьшением его типовой мощности в результате уменьшения искаженности токов в обмотках автотрансформатора.

Максимальное напряжение на ключах в известном устройстве равно или близко линейному напряжению питания, а в предлагаемом - всегда

меньше, в 12-пульсной схеме, например, в 1,3 раза меньше линейного напряжения.

Уменьшение типовой мощности предлагаемого автотрансформатора по

сравнению с известным в условиях одинаковой формы тока, например в случае 12-пульсной , равно 17%, что является результатом уменьшения искаженности и соответственно

относительного действующего значения токов в обмотках автотрансформатора

16 -Р Ш

УСТРОЙСТВО ДЛЯ. РЕГУдаРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее трехфазный межфазный автотрансформатор, фазные обмотки которого 1С1ссО:ГЛ GATt;.;iiOТЕХ;1. ЩМ10ТЁН. вьтолнены с отводами, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа которьпс соединена с обмотками межфазного автотрансформатора, а вторая - с выводами для подключения трехфазной питающей сети, и шесть двунаправленных управляемых ключей, о тлйчающеесЯ тем, что, с целью повышения надежности и улучшения массогабаритных показателей, обмотки межфазного автотрансформатора соединены в звезду, причем начала обмоток подключены пофазно к первой группе выводов для подключения на§ грузки , а каждый отвод обмотки данной фазы через соответствующую пару (Л двунаправленных управляемых ключей соединен с началами двух других фазных обмоток межфазного автотрансформатора .