Устройство для регулирования трехфазного выпрямленного напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M7/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для регулироаания трех фазного напряжения. Известно устройство для регулирования трехфазного выпрямленного напр жения, содержащее силовой трансформа тор, один из выводов первичных обмоток которого непосредственно, а пторичных обмоток через основной вьшря митель соединены с входными и выходныьш зажимами устройства, соответственно, трансформаторный регулирующий орган с ключевыми элементами, вход которого связан с реверсивным уп равляемым мостом, и дополнительный вьшрямитель, вход которого соединен с выходными зажимами, а его вход свя зан с выходом регулирующего органа D:. Недостатками этого устройства являются сложность регулирующего органа и значительные массо-габаритные показатели устройства в целом. Известно также устройство для регулирования трехфазного выпрямленного напряжения, содержащее силовой трансформатор, первые из выводов первичных обмоток которого непосредственно, а вторичных обмоток через основной выпрямитель соединены с входными и выходными выводами устройства, соответственно, трехфазный выпрямительный мост, входные диагонали которого подключены к другим выводам первичных обмоток силового трансформатора, однофазный трансформаторный регулирующий орган с ключевыми элементами, выход которого через дополнительный выпрямитель подключен к выходным выводам устройства Г23 Недостатками известного устррйства являются недостаточно высокие мас сообъемные показатели трансформаторного регулирующего органа вследствие его работы на относительно низкой частоте, равной утроенному значению частоты напряжения сети, а также не3обходимость использования вьшодного сглаживающего фильтра и большое число управляемых ключей регулирующего органа. Цель изобретения - улучшение массо-габаритных показателей устройства Поставленная цель достигается тем что вход однофазного трансформаторного регулирующего органа подключен к выходу дополнительно введенногс вы сокочастотного инвертора, выводы для подключения питания которого подключены к выходу трехфазного выпрямител ного моста. : На фиг, Г приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема регулирующего органа; на фиг. 3 эпюры напряжений, поясняющие работу устройства. Устройство содержит силовой транс форматор с первичными 2 и вторичны ми 3 обмотками, основной выпрямитель 4, трехфазный -выпрямительный мост (ВМ 5), высокочастотный транзисторный инвертор (ВЧТИ 6), выходные выво ды 7 и 8 высокочастотного инвертора трансформаторный регулирующий орган (ТРО 9), дополнительный выпрямитель 10, блок 11 управления инвертором 6 и ключевыми лпементами регулирующего органа 9, входные 12-14 и выходные 1 и 16 выводы устройства, соответствен но. Схема регулирующего органа 9 выполнена совместно с дополнительным в прямителем 10 и содержит группу (по числу разрядов регулирующего органа) высокочастотных трансформаторов I7 с последовательно соединенными и рассч танными в соответствии с двоичным ко дом первичными обмотками 18, шунтированными управляемыми ключами 19i выходные обмотки 20 трансформаторов 17, двухполупериодные выпрямители 21 на группу которых разбит дополнитель ный вьшрямитель 10. В течение каждого полупериода интервала коммутации ВЧТИ 6 первичные обмотки 2 силового трансформатора 1 и вход ТРО 9 оказываются соединенными последовательно и к ним прикладывается линейное напряжение одной из пар зажимов питающей сети, при этом выходная обмотка 3 силового трансформатора 1 через основной вшрямитель 4 и вход ТРО 9 через дополнительный выпрямитель 10 оказьшаются подключенными параллельно выходным з лоймам 15 и 16 устройства. Так как при последовательно-параллельном соединении трансформаторов напряжения на первичных и токи во вто-ричных обмотках распределяются пропорционально их коэффициентам трансформации, для обеспечения стабильного и сглаженного выходного напряжения необходимо, чтобы уровни напряжения, распределяемые на первичных обмотках 2 двух одновременно проводявщх фаз трансформатора 1, в течение всего интервала проводимости оставались неизменными и равными , -у где и - приведенное к первичной обмотке 2 трансформатора 1 напряжение нагрузки, IJAmin амплитуда минимального значения линейного напряжения сети, и разность между фактическим значением линейного напряжения сети и значением напряжения uUft4(t) (фиг. 3 а) приложена ко входу ТРО 9 через соответствующие пары вентилей НВМ 5 и транзисторов ВЧТИ 6. Пунктирной линией показаны дискретные уровни избыточного линейного напряжения сети, по которым в моменты, кратные интервалу коммутации транзисторов ВЧТИ 6 Л1к(Фиг.Зб), изменяется разность напряжения uUex(t). Избыточное входное напряжение uUfltCt) с помощью ВЧТИ 6 преобразуется в амплитудно-модулированное высокочастотное напряжение (фиг. 3 в) и прикладывается ко входу ТРО 9, с помощью которого при соответствующем воздействии блока управления 11, устанавливается его необходимое значение . В общем случае ТРО 9 может быть выполнен по любой известной схеме ре-, гулирующего органа дискретного действия, которые, однако, содержат большое количество управляемых ключевых элементов. Использование в качестве ТРО 9 группы трансформаторов 17 с последовательно соединенными первичными обмотками 18, шунтированными управляемыми ключами 19, и вторичными обмотками, подключенммми через выпрямители 20 параллельно выходным зажимам 15 и 16, позволяет вдвое сократить число управляемых ключевых элементов. В этом случае с помощью управляемых ключей осуществляется включение трансформаторов 17 в цепь одного из линей-, ных напряжений сети (разомкнутое состояние ключей 19),. либо их исключение из этой цепи (замкнутое состояние ключей 19), что в конечном счете эквивалентно изменению коэффициента трансформации однотрансформаторного ТРО. При этом напряжения на первичных обмотках 20 н токи во вторичных обмотках 20 незамкнутых трансформаторов 17 распределяются также nponopt ioнально их коэф(}мциентам трансформации.

Форма выходного напряжения приведена на фиг. 3 г, где пунктирной линией показаны дискретные уровни его изменения в процессе регулирования, точность которого определяется трансформатором ТРО с минимальным коэффициентом трансформации.

Включение в схему регулятора ВЧТИ позволяет улучшить массообъемные характеристики устройства за счет повышения рабочей частоты ТРО (до 20 кГц и более). Полученная при этом возможность коммутации управляемых ключей ТРО с предельной .частотой, кратной интервалу коммутации t ВЧТИ, позволяет также улучшить и динамические характеристики непосредственно и реализовать сглаживание пульсаций выходного напряжения, двойная амплитуда которых составляет 15,6% значения напряжения нагрузки,без использования сглаживающего фильтра, что дополнительно улучшает массообъемные и динамические характеристики устройства и наряду с применением в качестве ТРО группы трансформаторов с последовательно соединенными и шунтированными управляемыми ключами первичными обмотками упрощает еГо. Схема управления ВТГИ также значительно проще схемы управления трехфазным реверсивным управляемым выпря «ителем предлагаьмого устройства.

Формула изобретения

Устройство для регулирования трехфазного выпрямленного напряжения, содержащее силовой трансформатор, пер вые из выводов первичных обмоток которого непосредственно, а вторичных обмоток через основной выпрямитель соединены с входнь ш и выход(шми выводами устройства соответственно, трехфазный выпрямительный мост, входные диагонали которого подключены к другим выводам первичных оимоток силового трансформатора, однофазный трансформаторный регулирующий орган с ключевыми элементами, выход которого через дополнительный выпрямитель подключен к выходньм выводам устройства, отличаю.щееся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей, вход однофазного трансформаторного- регулирующего органа подключен к выходу дополнительноi введенного высокочастотного инвертора, выводы для подключения питания которого соединены с выходом трехфазного выпрямительного моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

t. BTOpcKoe свидетельство СССР по заявке 2341861/24-07, кл. G 05 F 1/22, 1979.

17

7

.

Z&

10

-0/5

W

ZO

Фuъ.t

f/

в

fftdtilittrilUrltdliflltlllfl

Ь ((titfII|f(IIUIitlttlEII

Фиг.5

tt(i)