Способ регулирования переменного напряжения на трехфазной нагрузке Советский патент 1985 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике и электротехнологии, и может быть использовано для регулирования напряжения натрёхфазных приемниках электрической энергии со зна читальной инерционностью, например печи сопротивления и другие промьшленйые электротермические установки

Целью изобретения является увеличение коэффициента мощности и числа ступеней регу тйрования.

На фиг,1 представлена блок-схема ус5ррйствд на ключевых элементах симисторах.) , позволяющего реализовать данный способ при питании от трехфазной сети с нулевым проводом; на фиг,2 - то же, без нулевого провода; на фиг. 3 - диаграммы напряжений, поясняющие данный способ, на которых даны напряжения на нагрузке для различных вариантов состояния ключей.

Устройство (фиг.1) содержит фазы 1, 2 и 3 нагрузки, выводы 4,5 и 6 для подключения фаз питающей сети, выходные вьшоды 7-12 устройства, между которыми включены соответствующие фазы 1,2,3 нагрузки.Между соответствующими парами выходных выводов 7,12,9,8, и 11,10 включены ключи на симисторах 13,14 и 15. Ключи на симисторах 16,17 и 18 включены между нулевым выводом I9 и соответствующими выходными выводами 8,10 и 12.

Устройство по фиг.2 отличается от устройства по фиг.1 отсутствием нулевого вывода 19.

Как видно из диаграммы фиг.З, в результате циклического включенияотключения ключей 13-18, результирующая кривая напряжения на фазах 1-3 нагрузки в течение одного цикла периода регулирования состоит из отрезков синусоидальных напряжений различных амплитуд. Эти амплитуды напряжений принимают величины 0, 1, iJT от амплитудного значения фазного напряжения источника питания (иф). Изменяя с помощью ключей 13-18 длительность указанных отрезков напряжения, можно регулировать эквивалентное (действующее) значение напряжения на нагрузке на периоде регулирования .

В табл.1 приведены возможные Bapkанты включений ключей 13-18.

Чередуя указанные варианты на периоде регулирования, можно получить -различные значения эквивалентного напряжения на нагрузке.

При наличии трехфазной сети с нулевым проводом работа всех фаз нагрузки происходит независимо и схема СФиг.1) позволяет получить большее

0 число вариантов, формирования результирующей кривой напряжения на нагрузке

(фиг.Зч, 36, 3-г, 3, Зж, 3, Зи, Зк). В трехфазной сети питающего напряжения без нулевого провода работа

5 всех фаз нагрузки взаимосвязана.

Предложенный способ регулирования переменного напряжения позволяет плавно изменять активную мощность, нагрузки при обеспечении коэффициента мощности установки около единицы.

Рассмотрим этапы регулирования напряжения и соответственно мощности на трехфазной нагрузке при наличии трехфазной питающей сети с нулевым

5 проводом (фиг.1). При этом вьтолняют комбинации различных уровней напряжения по табл.1 на периоде регулирования.

На первом этапе регулирование

0 напряжения производят путем периодического включения и отключения одного из ключей 16-18 при отключенных ключах 13-15. Тогда, результирующая кривая напряжения на периоде регу- лирования будет состоять из паузы и отрезка однофазного напряжения (см. фиг.4ел), изменяя длительность которого можно регулировать активную мощность, потребляемую нагревательным

элементом, в диапазоне (0-0, 111) РН ( РН номинальная мощность).

На втором этапе регулирование напряжения производят включением двух и отключением одного из ключей 16е 18. Тогда результирующая кривая напряжения на периоде регулирования будет состоять из отрезков одно- и двухфазных синусоидальных напряжений (см.фиг.48) , изменяя соотношение

И длительность которых можно регулировать активную мощность, потребляемую нагревательным элементом, в диапазоне (0,111-0,222) Рц.

На третьем этапе регулирование напряжения производят включением трех и отключением одного из ключей 16-18. Тогда результирующая кривая напряжения на периоде регулирова3.

ния будет состоять из отрезков двухи трехфазных синусоидальных напряжений (фиг. 4 Е) , изменяя длительность которых регулируют активную мощность, потребляемую нагревательным элементом, в диапазоне (0,2220,333) Рц.

i

На четвертом этапе регулирование

напряжения производят включением , трех ключей 16-18, затем отключением вух из этих ключей и включением одного из ключей 13-15. Тогда результирующая кривая напряжения на периоде регулирования будет состоятб из отрезков трехфазных, однофазного и линейного синусоидальных напряжений (см.4г) изменяя длительность которых можно регулировать активную мощность, потребляемую нагревательНагружение на фазах

Вариант,

N нагрузки

0,0,0 ф 0,0

1ч.1.

UCP , и о

и,

, ифО

гг., л „ 45 ,.

Зи, - Uq, , Uq) lf3U, и, и

-011, и, о

-1зи«, -J5tL, iL

и. , .-Яи,

019894

ным элементом, в диапазоне (0,330,444) Р.

Последовательность операций на последующих этапах регулирования и

5 состояние ключей по фиг.1 и 2 сведены в табл.2. Там же указаны этапы регулирования и последовательность операций для регулятора без нулевого провода (фиг.2). На границах всех

10 этапов регулирования коэффициент мощности регулятора около единицы.

Таким образом, диапазон регулирования по предлагаемому способу делят щ участки, в пределах которых регулирование напряжения осуществляется чередованием на периоде регулирования комбинаций из величин линейных, фазных, половины линейных и нулевых значений напряжения на фазах

20 нагрузки.

Таблица 1

Номера диаграмм, изобвключенияражающих напряжение на фазах нагрузки

для схемы I для схемы фиг.I I фиг.2

из 16, 17, За

3J

из 16, 17

из 16, 17,18 ЗЬ

16,17,18 3i

Зг

13,17 или За 18

Зе

.13, 17 13,17,18 Зтк

14,18,16

15,16,173ц

из 13,14,153

3

13,14,18Зц

14,15,16 15,13,19

13,14,15 Зк

Зк

Таблица 2

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКЕ путем поочередного подключения вьюодов для подключения фаз нагрузки к выводам для подключения фаз94 ных напряжений питающей сети, цикли-; чески чередуя на периоде регулирования, длительностью больше периода питающего напряжения, комбинации . из фазных и нулевых значений напря- ; жений, отличающийся тем j что, с целью увеличения коэффициента мощности и числа ступеней регулиров ния, поочередно подключают каждую фазу нагрузки или две последовательно соединенные фазы нагрузки к выводам для подключения линейных напряжений питающей сети, при этом циклически чередуют на периоде регулирования комбинации из величин линейных, фазных, половины линейиых и нулевых значений напряжений/ сл с 1

1 и 2

Включен-отключенAQ

один

из 16-18

2 и 4

Включены два из 16-18,

а затем один из них 45

Включены 16-18, затем 4Ь

4 и 5 отключен один из них

5 и 6

Включены 16-18, затем

IV отключены два из 16-18 и включен один из 13-15

Включены один из 13-15 5oi

6 и 8 и два из 16-18, затем отключен .один из 16-18

Включены два из 13-15, 58

8 и 9

I затем отключен один из 13-15 и включены два из 16-18

Включены два из 13-15 56

9 и 10

I и один из 16-18, затем последний отключен

Включены 13-15, за- 5г

9 и 11

I I 1 тем отключен один из 13-15 и включен один из 16-18

Включен-отключен 6а

1 и 3 один из 16, 17, включен 18

Включен 1В, включены 6 &

3 и 5

I 16, 17, затем отключен один ич них

(0-0,111) Р

(0,111-0,222) Р„

(0,222-0,333) Р

4г (0,333-0,444) Р.,

(0,444-0,555) Р,

(0,555-0,666) Р

(0,666-0,777) Р„

(0,777-1) Р„

(0-0,167) Р„

(0,167-0,333) Р.,

Включен 18, включен 6Ь

111 5 и 7 один из 16,1 7 и один из 13, 14, затем последний отключен и включены 16, 17

7 и 9

Включен 18, включены 13, 14, затем один

отключен и включен один из 16, 17

Включены 16-18, за9 и 11 тем отключен один из них

U J/.Ji-.- U

т. д/

(0,333-0,5) Р.

(0,5-0,666) Р„

б2

(0,666-1) Р..

Ю

12 1в

16

17

%.

Фиг. 2

Л

I

ШХХШХ ШЩщ

т.

Л

/ .

-V

у

/

L/

atpuoi рпулирайаная Фиг. и