Устройство для регулирования @ -фазного переменного напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M5/00 G05F1/24 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, преобразовател ной технике, и может быть использова но для регулирования, стабилизации и симметрирования т-фазного переменного напряжения. Известны устройства для регулирования т-фазного переменного напряжения, содержащие в качествеисполнительных органов силовые вольтодобавочные трансформаторы, первичные обмотки которых подключены через коммутаторы на линейные напряжения 1 и 2. Эти устройства обладают хорошими технико-экономическими показателями, однако функциональные возможности ограничены, так как они могут исполь зоваться только в режиме регулирования и стабилизации выходного напряжения по модулю. Наиболее близким из известных уст ройств является устройство, содержащее вольтодобавочные трансформаторы, первичные обмотки которых связаны со входными выводами, а вторичные включены между входными и выходными выводами, коммутаторы и блоки управления по числу фаз 31. Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как оно не может использоваться в режиме регулирования и стабилизации фазы напряжения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования т-фазного напряжения, содержащее вольтодобавочные трансформаторы, первичные обмотки которых связаны со входными выводами, а вторичные включены между входными и выходными выводами, коммутаторы и блоки управления по числу фаз, содержат на каждую фазу 2п вольтодобавочных трансформаторов, первичные обмотки каждой пары которых через соответствующие 3 коммутаторы соединены со входными выводами разных линейных напряжений, а вторичные обмотки образуют последо вательную цепь включенную между вход ным и выходным выводами данной фазы. На фиг. 1 приведена функциональна схема устройства для случая регулиро вания трехфазного переменного напряжения; на фиг. 2 - временные диаграм мы, поясняющие принцип регулирования напряжения на вольтодобаэочных транс форматорах; на фиг. 3-5 - векторные диаграммы для первых гармоник напряжений в различных режимах работы уст ройства. Устройство (фиг. 1) содержит воль тодобавсчные трансформаторы 1-6, имеющие первичные 7-12 и вторичные 13-18 обмотки, и коммутаторы 19-30 с блоками управления Коммутаторы выполнены, например, по мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводи мостью так, что одна диагональ каждо го моста подключена к концам обмотки а вторая диагональ - к соответствующим выводам сети (нагрузки). Рассмотрим принцип работы устройства на примере регулирования напряжения одной фазы А (фиг. 2а). В блоке управления 31 формируются импульсные последовательности с отстающим ctp и опережающим flp относительно опорной последовательности 51 (фиг, 2 б), углами регулирования и подаются на смежные ключи коммутатора 19: отстающая последовательность 52 (фиг. 2 в) на ключи 40 и 38, а опережающая последовательность 53 (фиг. 2 г) на ключи 39 и 41. При это линейное напряжение сети 50 (фиг.2а) преобразуется в высокочастотное напряжение 5 (фиг. 2 д) , которое регу лируется и трансформируется во вторичную обмотку 13 вольтодобавочного трансформатора 1. Двухполупериодное выпрямление выходного напряжения трансформатора 1 осуществляет коммутатор 25 на ключах . Для этого на противоположные его ключи 3, 37 и 35, Зб подается опорная последовательность импульсов 51. При таком управлении на выходе мостового комму татора 25 формируется напряжение 55 (фиг. 2 г) и обеспечиваются все необходимые режимы работы вольтодобавечного трансформатора 1: максимальная вольтодобавка, регулирование вольтодобавки, режим прямой переда4ми, регулирование вольтоотбавки, максимальная вольтоотбавка. Режим максимальной вольтодобавки достигается совмещением по фазе всех трех последовательностей управляющих импульсов 51-53 (cLp О, (Ьр 0). На выходе мостового коммутатора 25 при этом формируется неискаженное синусоидальное напряжение, находящееся в фазе с линейным напряжением, на которое подключен мостовой коммутатор. Сдвигом импульсов 52 и 53 на йекоторый угол регулирования (aLp и р) достигается режим регулируемой вольтодобавки. Увеличением углов регулирования dp и |Ьр до четверти периода напряжения высокой частоты получают режим неискаженной передачи на нагрузку напряжения сети, т.е. напряжение на выходе вольтодобавочного трансформатора 1 равно нулю, так как одновременно замыкаются ключи 38, 39 или 0, 41, закорачивая первичную обмотку 7. При этом одновременное замыкание ключей 3k, 37 или 35, 36 обеспечивает прямую передачу напряжения сети на нагрузку. Дальнейший сдвиг импульсов 52 и 53 на угол регулирования, больший четверти периода напряжения высокой частоты, обеспечивает режим регулируемой вольтоотбавки, предельным случаем которого является режим максимальной вольтоотбавки при угле регулирования cip и |Ьр, равном полупериоду напряжения высокой частоты. Импульсы 52 и 53 в этом находятся в фазе друг с другом, но в противофазе с импульсами 51. На выходе М9СТОВОГО коммутатора 25 формируется неискаженное синусоидальное напряжение, находящееся в противофазе с линейным напряжением, на которое подключен мостовой коммутатор 13. Аналогично происходит процесс регулирования в цепях вольтодобавочного трансформатора 2, причем регулирование напряжения на вольтодобавочных трансформаторах 1 и 2 производится без сдвига фазы. Дальнейшую работу устройства рассмотрим в соответствии с векторными диаграммами для первых гармоник выходного напряжения, представленньлми на фиг. 3-5, где tJAfUj,,bQ,- напряжения в фазах питающей сети; 5 и ,U.,0- - напряжения в фазах в « на выходе устройства; 95iVlO :o8 напряжения во вторичных цепях вольтодобавочных трансформаторов;9 - угол поворота системы трехфазных напряжений Допустим, что вольтодобавомный трансформатор 1 работает в режиме вольтодобавки и его первичная цепь подключена на линейное напряжение йд« , а вольтодобавомный трансформатор 2 работает в режиме вольтоотбавки и его первичная цепь подключена на линейное напряжение . В этом случае напряжение на выходе трансформатора 1 совпадает по фазе с линейным напряжением идц, а напряжение на выходе трансформатора 2 в противофазе с линейным напряжением . При этом напряжения на выходе трансформаторов 1 и 2 равны меж ду собой по модулю (liJij l) () После геометрического суммирования векторов этих напряжений с вектором напряжения фазы А (Од) получается но вый вектор, который представляет собой выходное напряжение фазы А (Ud) (фиг. 3) Из анализа векторной диаграммы видно, что величина выходного напряжения больше входного, при этом знач ние фазы выходного напряжения остает ся неизменным во всем диапазоне регулирования. Если вольтодобавочный трансформатор 1 работает с режиме вольтоотбавки, а вольтодобавочный трансформатор 2 - в режиме вольтодобавки, то напряжение на выходе транс форматора 1 находится в противофазе с линейным напряжением Уд, а напряжение на выходе трансформатора 2 сов падает по фазе с линейным напряжением илд. Модули этих напряжений также равны между собой. В этом случае, ис ходя из векторной диаграммы на фиг.З величина напряжения на выходе фазы А меньше величины входного напряжения. Значение фазы выходного напряжения 76 остается также неизменным во всем диапазоне регулирования. Если необходимо осуществить поворот системы трехфазных напряжений на угол б , то вольтодобавочные трансформаторы 1-6 переводятся в режим вольтодобавки и, регулируя модули выходных напряжений вольтодобавочных трансформаторов в соответствующих пропорциях, осуществляют поворот системы трезфазных напряжений на угол без изменения величины входного напряжения в соответствии с диаграммой, приведенной на фиг. k, При работе вольтодобавочных трансформаторов в различных режимах производится одновременное регулирование величины и фазы выходного напряжения в соответствие с диаграммами на фиг.5. Формула изобретения Устройство для регулирования т-фазного переменного напряжения, содержащее вольтодобавочные трансформаторы, первичные обмотки которых связаны со входными выводами, а вторичные обмотки включены между входными и выходными выводами, коммутаторы и блоки управления по числу фаз, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно содержит на каждую фазу 2п вольтодобавочных трансформаторов, первичные обмотки каждой пары которых через соответствующие коммутаторы соединены со входными выводами разных линейных напряжений, а вторичные обмотки образуют последовательную цепь, включенную между входным и выходным выводами данной фазы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР tr , кл. G 05 F 1/22, 1976 (прототип). 2.Авторское свидетельство СССР fP 382216, кл. Н 02 Р 13/Ot, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР (Г 318137, кл, G 05 F 1/22, 1972.

Фи.1

SO

я

otp

sz

J3p

S3

X

Фиг. 2