Устройство для регулирования трехфазного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/20 

Изобретение относится к преобразо-. нательной технике и может быть использовано, например, в качестве плавнорегулируемого источника трехфазного напряжения с близкой к синусоидальной формой напряжения нагрузки и тока питания.

Известно устройство для регулирования трехфазного напряжения, в котором для улучшения спектрального состава выходного напряжения используется трансформаторный преобразователь числа фаз с управляемыми ключгичи tl3.

Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон регулирования вЕлходного напряжения.

Известны также устройства для широко диапазонного регулирования с Улучшенным спектральным составом выходного напряжения 2 и иЗТ.

Наиболее близким из известных устройств к изобретению является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трансформаторный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого связаны с управляемыми двунаправленными ключами Г31.

Недостатками известного устройства являются относительная сложная

схема соединения вторичных обмоток и понижение массогабаритных показателей.

Цель изобретения - упрощение и улучшение массогабаритных показателей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве длярегулирования трехфазного напряжения, содержащем

10 трансформаторный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого связаны с управляемыми двунаправленными ключами, трансформаторный преобразователь фаз имеет три одинако15Ъые секционированные вторичные обмотк соединенные в треугольник, каждый .вывод любой из которых подключен через соответствующий управляемый ключ к общей точке соединения двух

20 других вторичных обмоток.

При этом отношение чисел витков секций каждой вторичной обмотки удовлетворяет условию образования 3 п-фазной 6п-пульсной системы при

25 п 7, 2.

Это отличие обеспечивает то, что независимо от числа фаз всегда отдельные напряжения вторичной многофазной системы можно получить между

30 общим выводом двух вторичных обмоток и выводами третьей вторичной обмотки. Таким образом увеличение числа выходных фаз и -связанное с этим улучшение спектрального состава тока и напряжения нагрузки не сопровождается увеличением количест ва отдельных вторичных обмоток,, а лишь увеличением количества выводов трех вторичных обмоток, что упрощает схему трансформаторного преобразователя числа фаз. При этом необходимая суммарная намагничивающая сила вторичных обмоток в каждый момент времени создается всеми витками вторичных обмоток, что ведет к лучшему использованию вторичных обмоток и соответственно к улучшению массогабаритных показателей трансформаторного преобразователя числа фаз посравнению с прототипом. На чертеже приведена принципиальная схема устройства. Устройство содержит источник питания .1, трансформаторный преобразователь 2 числа фаз, трехфазную нагрузку 3, ключевой коммутатор 4. Первичные обмотки 5,6 и 7 трансформаторного преобразователя 2 соединены между источником питания 1 и.входными выводами 8,9 и 10 нагруз ки 3. Вторичные обмотки 11,12 и 13 преобразователя 2 соединены в треугольник с выводами 14,15 и 16.Вторичные обмотки трансформатора имеют отводы 17-22 (в общем случае m 3п выводов, где m - число выходных фаз трансформаторного преобразователя числа фаз; п - число отводов одной вторичной обмотки). Ключевой коммут тор 4 состоит из тиристоров 23-34 в общем случае из 2m тиристоров), соединенных во встречно-параллельны пары, составляющие двунаправленные управляемые ключи. Через эти двунап равленные ключи отводы 17-22 втори ных обмоток 11-13 соединены с выводами 14-16 треугольного соединения обмоток, причем каждый отвод любой из вторичных обмоток подключен чере соответствующий двунаправленный клю к общей точке соединения двух други вторичных обмоток. (Например, отвод 17 и 18 вторичной обмотки 11 подклю чены через Тиристоры 23-26 к выводу 16, общему для вторичных обмоток 12 и 13). Предлагаемое устройство работает следующим образом. Все 2 m 6 п тиристоров отпираются по одному и по определенной последовательности на равные интервал один раз в течение периода питания, причем моменты отпирания двух тирис торов встречно-параллельной пары сдвинуты на полупериод. Так в каждый момейт во включенном состоянии находится только один тиристор и через него соответствующий отвод одной вторичной обмотки соединен с общим выводом двух остальных вторичных обмоток, в то же время отношения чисел витков секций вторичнцх обмоток между отводами выбраны такими, что при запертом состоянии всех тиристоров напряжения на них создают Зп -фазную 6п- пульсную. систему, где П7/ 2 - число отводов одной вторичной обмотки.Таким образом отпирание очередного тиристора соответствует закорачиванию очередного выходного фазного напряжения трансформаторного преобразователя числа фаз. В схеме, изображенной на чертеже, тиристоры 23-34 отпираются в последовательности 23-2532-34-27-29-24-26-31-33-28-30, что соответствует фазовой последователь1-, ности напряжений на тиристорах и поэтому обеспечивает симметричный режим работы устройства. Известно, что при указанной закономерности коммутации тиристоров в токе первичных обмоток преобразователя числа фаз, а следовательно, и в токе и напряжении нагрузки, соединенной последовательно с первичными обмотками, устраняются высшие гармоники ниже порядка 6п ±1. Это и позволяет приблизить форму тока нагрузки к синусоидальной. Улучшенный спектральный состав токов питания и нагрузки сохраняется и в том случае, когда к выводам 8-10 присоединяется через неуправляемый мостовой выпрямитель нагрузка постоянного тока. Поочередное включение тиристоров позволяет изменять проводимость выходных фаз трансформаторного преобразователя числа фаз практически от нуля до бесконечности. Это вместе с регулированием момента включения позволяет изменить среднее и действующее значения тока во вторичных обмотках. Но так как намагничивающие силы вторичных и первичных обмоток равны, (при пренебрежении намагничивающим током холостого хода), то регулирование величины тока и напряжения нагрузки достигается как в известных схемах фазового регулирования изменением сдвига фазы отпирания тиристоров относительно напряжения питания. При этом регулирование возможно как с отстающим, так и опережающим током. В пер вом случае тиристоры работают в естественной коммутации, во втором случае требуется принудительная коммутация тиристоров или применение полностью управляемых ключей других типов. Положительными свойствами предлагаемого устройства для регулирования трехфазного напряжения являются по сравнению с прототипом упрощение схемы соединения вторичных обмоток преобразователя числа фаз, существенное повышение использования вторичных обмоток и в результате этого улучшение массогабаритных показателей устройства. Например, в шестифазной 12пульсной схеме с 12 тиристорами, где переключения осуществляются через 1/12 долю периода питания, т.е. через 30°, в прототипе требуется 18 отдельных обмоток, в девятифазной 18-пульсной схеме с 18 тиристорами требуется 27 отдельных обмоток, а в общем случае в 3 п -фазном 6 и пульсном режиме требуется 9 п отдельных обмоток,причем обмотки нагружены током только в течение 1/3м доли периода питания.

В предлагаемом же устройстве независимо от числа выходных фаз требуемое количество вторичных обмоток трансформаторного преобразователя числа фаз остается равным трем, причем необходимая суммарная намагничивающая сила втрричных обмоток создается в каждый момент времени всеми витками этих трех вторичных обмоток. В результате этого типовая мощность вторичных обмоток предлагаемого ус рйства уменьшается примерно до УЗп раз по сравнению с прототипом J что и ведет к улучшению массо габаритных показателей устройства.

Формула изобретения

1.Устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трансформаторный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которого связаны с управляемыми двунаправленными ключами, отличающеес я тем, что, с целью упрощения и улучшения массогабаритных показателей, трансформаторный преобразователь числа фаз имеет три одинаковые секционирован1дле вторичные обмотки, соединенные в треугольник, каждый отвод любой из которых -через соответствующий управляемый ключ подключен к общей точке соединения двух других вторичных обмоток.

2.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что отношение чисел витков секций каждой вторичной обмотки удовлетворяет условию образования. 3п -фазной бп пульснрй системы,

где П7/2 - число отводов вторичной обмотки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 673999, кл. G 05 F 1/20, 1979.

2.Сложные электромагнитные поля и электрические цепи. Межвузовский сборник, № 4, Уфа, 1976, с.81-85.

3.-Авторское свидетельство СССР 665295, кл. G 05 F 1/20, 1979.