Устройство для преобразования однофазного напряжения в симметричное по фазе и по уровню трехфазное напряжение Советский патент 1993 года по МПК H02M5/45 

ные по абсолютной величине

и в

Устройство работает следующим образом (фиг. 1).

Однофазное напряжение U, подведенное к вводу преобразователя в рассечку фазы Ai-Аз, можно разложить на три симметричные составляющие: прямой, обратной и нулевой последовательности. Напряжение нулевой последовательности равно нулю.

Основные векторы фазных напряжений прямой последовательности UA-I и обратной последовательности ПА2 равны по абсолютной величине -г- каждый и совпадают по

v5

фазе с однофазным.

Чтобы на выводах устройства AI, Вч, Ci получить фазные симметричные напряжения прямой последовательности OA-I , OBI, Uci , необходимо чтобы автономный инт- вертор 1 тока на выводах Аз, Вз, Сз выдал фазные симметричные напряжения обратной последовательности Ода Uea. Осз. Рав

JU 3

противофазе с напряжениями обратной последовательности, полученными от разложения однофазного напряжения U на симметричные составляющие. Такие условия работы преобразователя получим с помощью автоматических систем управления автономным инвертором 1 и выпрямителем 2,

В эксплуатации однофазное напряжение U может изменяться как по величине, так и по начальной фазе. Синхронно с изменением напряжения U должны изменяться также напряжения Од2, UB2. Uc2. инвертора 1, чтобы удержать симметрию трехфазных напряжений прямой последовательности на выводах преобразователя Ai, Bi, Ci.

Датчиком, контролирующим симметрию трехфазных напряжений прямой последовательности UAI , UBI, Uci преобразователя, служит трехфазный согласующе-измери- тельный трансформатор 3, первичные обмотки которого соединены в звезду, а вторичные обмотки - согласно-последовательно в открытый треугольник.

Изменение однофазного напряжения U по величине и начальной фазе приведет к несимметрии напряжений прямой последовательности на выводах Ai, Bi, Ci преобразователя, а эта несимметрия изменит по величине и углу вторичное напряжение управления Uy согласующе-измерительного трансформатора 3.

Напряжение Uy поступает на фильтр- пробку 4, где отфильтровывается третья гармоника и кратные ей. Отфильтрованное

напряжение Uy подается одновременно в систему управления автономным инвертором 1 тока и в систему управления выпрямителем 2,

5В системе управления инвертором 1 напряжение Uy подается на первый фазосдви- гающий узел 5, который имеет начальный фиксированный угол 5-6°, где напряжение выхода с этого узла повторит тот же сдвиг,

Ю что и напряжение Uy.

Напряжение выхода с узла 5 подается на усилительно-развязывающий узел 8 и второй фазосдвигающий узел 6. Узел 8 обеспечит усиление напряжения выхода, сдвиги

15 распределение импульсов управления тири- сторами инвертора 1. Узел 6, который имеет начальный фиксированный угол 120° относительно фазосдвигающего устройства 5, повторит тот же сдвиг по фазе выходного

20 напряжения что и напряжение Оу.

Напряжение выхода с узла 6 подается на усилительно-развязывающий узел 9 и третий фазосдвигающий узел 7.

Узел 9 обеспечит усиление напряжения,

25 сдвиг и распределение импульсов управления тиристорами инвертора 1.

Фазосдвигающий узел 7, который имеет начальный фиксированный угол 120° относительно фазосдвигающего устройства 6 и

30 240° относительно устройства 5, повторит тот же сдвиг по фазе своего выходного напряжения, что и напряжение Uy.

Напряжение выхода с узла 7 подается на усилительно-развязывающий узел 10, а узел

35 ю обеспечит усиление напряжения, сдвиг и распределение импульсов управления тиристорами инвертора 1.

Вследствие сдвига импульсов управления тиристорами инвертора 1 в каждой фазе

40 сдвигается на тот же угол, что и однофазное напряжение 0, трехфазное напряжение обратной последовательности инвертора. Таким образом осуществляется синхронность изменения по углу трехфазного напряжения

45 обратной последовательности инвертора с основным однофазным напряжением питания преобразователя.

Отфильтрованное напряжение Uy подается также в систему управления выпря50 мителем 2 в блок сравнения 11, где сравнивается с опорным стабилизированным напряжением, подаваемым с узла 12 формирования опорного напряжения, который питается с однофазной сети.

OD

Результирующее напряжение, полученное на выходе блока сравнения 11, подается на вход системы импульсно-фазового управления тиристорами выпрямителя 2, а тактовый вход этой системы связан с выходом формирователя тактовых импульсов 14, запитанного от однофазной сети.

Изменение результирующего выходного напряжения узла сравнения 11 вследствие изменения по величине напряжения Оу вызывает сдвиг импульсов системы управления 13 тиристорами выпрямителя 2, а тем самым изменение выходного напряжения выпрямителя 2, а значит, и величину трехфазных напряжений обратной последова- тельности инвертора.

Так осуществляется синхронность изменения по величине трехфазных напря- жений обратной последовательности инвертора с основным напряжением пита- ния преобразователя.

На изменение только начальной фазы однофазного напряжения реагирует система управления инвертором, а на изменение только величины однофазного напряжения реагирует система управления выпрямителем 2,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для преобразования однофазного напряжения в симметричное по фа- зе и по уровню трехфазное напряжение, содержащее последовательно соединенные между собой однофазный управляемый выпрямитель с выходным LC-фильтром и трехфазный инвертор, причем первый вход- ной вывод указанного выпрямителя образует первый входной вывод преобразователя, второй входной вывод выпрямителя подключен к второму входному и первому выходному выводам преобразователя, а также блокуправления в виде системы импульсно- фазового управления с управляющими и тактовыми входами и системы управления инвертором, включающей в себя трехфазный распределитель импульсов, своими вы- ходами соединенный с управляющими входами соответствующих ключевых элементов инвертора, отличающееся тем,

что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения КПД, оно снабжено трехфазным согласующим измерительным трансформатором, фазные первичные обмотки которого подключены к выходным выводам преобразователя, вторичные его обмотки соединены последовательно, образуя выход трансформатора, широкополосным фильтром-пробкой, выполненным задерживающим гармоники, кратные трем, первый входной вывод преобразователя, подключен к первому выходному выводу инвертора, два других вывода которого образуют остальные выходные выводы преобразователя, управляющий вход системы импульсно-фазового управления соединен с выходом введенного блока сравнения, один вход которого подключен к выходу фильтра-пробки, а второй вход соединен с выходом введенного узла опорного напряжения, тактовый вход системы импульсно- фазового управления связан с выходом введенного формирователя тактовых импульсов, запитанного от однофазной сети, выходы системы импульсно-фазового управления подключены к управляющим входам тиристоров выпрямителя, а упомянутый трехфазный распределитель импульсов выполнен в виде трех последовательно соединенных фазосдвигающих узлов, причем первый из этих узлов обеспечивает фиксированный сдвиг на угол 5-6° и своим входом через указанную фильтр-пробку подключен к выходу согласующе-измерительного трансформатора, второй и третий фазосдви- гающие узлы обеспечивают фазовый сдвиг на угол 2 я/3 , а выходы трех фазосдвигающих устройств образуют выходные выводы распределителя и присоединены попарно к управляющим входам тиристоров инвертора через введенные усилительно- развязывающие узлы.