Трехфазный регулятор напряжения и тока Советский патент 1979 года по МПК G05F1/10 H02P13/04 H02M5/06 G05F3/06 

- . ; . I ;. ., Изобр1етение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразовательной технике для регулирования напряжения и тока, в переменной нагрузке. Известно устройство для регулирования переменного напряжения и тока на нагрузке при помощи последовательно включен ноге ключа переменного тока (сймйстора или встречно-параллельной пары тиристоров) с дополнительными реактивными элементами, причем индуктивность (линейный реактор) включена последовательно, а емкость - параллельно нагрузке l. Недостатком такого устройства является то, что выходное линейное напряжение и ток при глубокой регулировании имеют неудов летворительный гармонический состав. Известен также трехфазный регулятор напряжения и тока, содержащий в каждой фазе последовательную цепочку из встреч но-параллельной пары тиристоров и дросселя, включенную между фазным выводом сети и выводом нагрузки, и подключеннь. одной обкладкой между дросселя и выводом нагрузки конденсатор, а другие обкладки конденсаторов всех фаз соединень в звезду 2. Недостатком, этого регулятора является низкое качество регулирования. Для улучшения качества регулирования в предлагаемом ре1Гуляторе общая точка звезды соединена с нулевым выводом сети через дополнительный дроссель. Реактивное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротивлению: щ Ьсселя этой фазы и дополнительного дросселя на частоте сети, что позволяет стабилизировать ток. Для стабилизации напряжения реактивное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротиктешю дросселя этой фазы и дополнительного дросселя на частоте, в 2-3 раза превышающей частоту сети. Последовател| но с дополнительным дросселем: включен полупроводниковый ключ переменного тока, что позволяет повысить быстродействие регулятора. Для улучшения массо-габаритных показателей регулятора обмотки фазных дросселей разметаны на общем трехстержневом сердечнике. Обмотка дополнительного дросселя может быть и шолнена из трех секций, каждая из которых размещена на одном из стержней трехстержневого се рдечника, причем все секции соединены между собо последовательно-согласно. Для повыше1гая коэффициента мощности и приближения формы тока нагрузки к си нусоидальной меящу выводами конденсате ров и выводами нагрузки подключен дополнительнь1й трехфазный дроссель. На фиг. 1 приведена схема описываемого регулятора; на фиг. 2-5 - другие варианты выполнения схемы регулятора; .на фиг. 6 - кривые выходного напряжения. Регулятор (см. фиг. 1) содержит в каждой фазе последовательную цепочку из встречно-параллельной пары тиристоров 1-3 и дросселей 4-6. Указанная цепочка включена в каждой фазе между фазным вйводами сети 7 (А, В, С) и нагрузкой 8-10, соединенной в звезду. Со сторо ны выходных клемм нагрузки 8-10 подключены соответственно конденсаторы 11-13, соединенные в звезду. Между общей точкой 14 соединения конденсаторов И нулевым выводом .сети включен дополнительный дроссель 15. Принцип действия регулятора Состоит в следующем.. С изменением угла вйлйчёния тиристо ров 1-3 изменяется действующее значение напряжения, приложенного к /, С-контурам (соответствующ5Ш дросселям 4-6 и конденсаторам 11-13), вследствие че- ро достигается регулирование йыходного напряжения (тока) устройства. Если LC контуры не настроены в резонанс на осно15ной частоте; тбСУёёййчениёТй угла включения тиристоров выходное напряжение сначала увеличивается до некоторого наибольшего значения, а затем уменьшаетса. и при попностьк) закрытых тиристоpax равно нулю. Если LC -контуры настроены в резонанс на основной частоте, то выходной ток при углах включения тиристоров, неаНачитёльно отличающихся от нуля, остае-р ся почти постоянным, а затем уменьшаемся с увеличением указанного угла и при полностью закрытых тиристорах равен нулю. Первый режим используется для стабилизации напряжения, второй для регулирования и параметрической стабилизации тока. Особенность данной схемы заключается в том, что между общей точкой 14 соединения конденсаторов и нулевым выводом питающей сети разность потенциалов за счёт вьющих гармонических составпяющих, вызванных работой тиристорнь1х ключей, не равна нулю. Это позволяет включить между указанной общей точкой 14 и нулевым выводом питающей сети 7 дополнительный дроссель 15, который совместно с конденсаторами 11-13, выполняющими основную функцию в регуляторе, образует фильтр высщик гармоник для всей трехфазной системы. На фиг. 6 представлены кривые напряжения: кривая d соответствует выходному напряжению без дросселя 15, кривая с дросселем 15. Кривая (Г незначительно отличается от синусоидального напряжения. При соответствующем выборе собственно резонансной частоты фазных конденсаторов 11-13 и дросселя 1.5 можно также целенаправленно изменять гармонический состав выходного напряжения (тока), например получить форму выходного напряжения, близкую к трапецеидальной (кривая & }, что является благоприятным для последующего выпрямления напряжения с точки зрения уменьшения пульсаций. У Если ввести последовательно с дросселем 15 полупроводниковый ключ 16 переменного тока (см. фиг. 2), то можно дополнительно производить с большим быстродействием (частота тока, протекающего через дроссель 15, в три раза больше частоты сети) подрегулировку выходного тгапряжения (тока) устройства. Такая подрегулировка может быть использована в качестве динамической, действующей только на время переходного процесса. Последнее является одним из самых простых способдв повышения динамических показателей трехфазных тиристорных регуляторов напряжения (тока). Предлагаемый регулятор может быть конструктивно выполнен в различных вариантах. Для уменьшешя количества реактивных элементов и улучшения массо-габаритных показателей регулятора дроссели 4-6 выполняют на одном трехстержневом сердечнике 17 (см. фиг. 3), на стержнях которого могут быть размещены Ьекщш 18-20 дополнительного дросселя 15 (см. фиг. 4). Аналогично могут быть размещены секции 18-20 дополнительного дросселя 15 на сердечниках основных дросселей. Для питания электрических нагрузок током синусоидальной формы в цепь нагрузки (согласующего трансформатора) мо жет 6ы1ъ включен дополнительный трекфазный дроссель 21 (см. фиг. 5). Этот вариант выполнения имеет еще и то преимущество, что при широком изменении сопротивлений нагрузки коэффициент мощности регулятора стремится к единице и величина потребляемого тока пропорциональна сопротивлению нагрузки. Технико-экономическая эффективность изобретения достигается за счет повышения качества выходных параметров и улуч шения регулировочных характеристик и массо-габаритных показателей регулятора по сравнению с прототипом. Формула изобретения 1.Трехфазный регулятор напряжения и тока, содержащий в каждой фазе последовательную цепочку и встречно-параллельной пары тиристоров и дросселя, включенную между фазным выводом сети и выводом нагрузки, и подключенный одной обкладкой между выводом дросселя и выводом нагрузки конденсатор, а другие обкладки конденсаторов всех фаз сое динены в звезду, о т л и ч а ю щ и и ся тем, что, с целью улучшения качества регулирования, общая точка звезды соединена с нулевым выводом сети через дополнительный дроссель. 2.Регулятор по п. 1, отличающий с я тем, что, с целью стабилизации тока, реактивное сопротивление конденсатора каждой фазы суммарному реактивному сопротивлению дросселя этой фазы и дополнительного дросселя на частоте сети. 3.Регулятор по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью стабилизации напряжения, реактивное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротиотению дрооселя этой фазы и дополнительного дроссе- ля на частоте, в 2-3 раза превышающей частоту сети. 4.Регулятор по пп. 1-3, о т л и чающийся тем, что, с целью по- ш 1шения его быстродействия, последовательно с дополнительным дросселем включен полупроводниконый ключ племенного тока. 5.Регулятор по пп. 1-4, отличающийся тем, что, с целью улучшения его массо-габаритных показателей, обмотки фазных дросселей размещены на общем трехстержневом сердечнике. 6.Регулятор по п. 5, о т л и ч а ю- . щ и и с я тем, что обмотка дополнительного дросселя выполнена из трех секций, каждая из которых размещена на одном из стержней трехстержневого сердечника, причем все секции соединены между собой последовательно-согласно. 7.Регулятор по пп. 5 и 6, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности и приближения формы тока нагрузки к синусоидальной, между выводами конденсаторов и выводами нагрузки подключен дополнительный трехфазный дроссель. Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе. 1.Повышение эффективности устройств преобразовательной техники. Киев, Наукова думка, 1972, ч. 1.,с. 293-299. 2.Современные задачи преобразовательной техники. Киев, ИЭД АН Украинской ССР, 1975, ч. 1,с. 196-206.

L.L

Ж

ijjTriiT-

Т

ft

Фиг 1

Фи1.1

ID

1 ,,4 ;,

L;±P

0 I1

.i

2 lot

1,2 tot