Устройство для регулирования трехфазного напряжения

Устройство для регулирования трехфазного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>ц 935896

Союз Советск их

Соцмалистичесиик

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.10.80 (2l ) 2996356/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано15.06.82. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 15.06.82 (51)M. Кл.

g 05 F 1/20

Н 02 М 5/257

5Ьеуддрстеаеный кемитет

СССР дв делам мзабретений м еткрытмм (5З)-УД К621.316..722 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Г. Савин

«1 т .,, Капининский ордена Трудового Красного Знамени

/ 1 попитехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к эпектротех(нике,в частности, преобразоватепьной технике, и может быть испопьзовано, например, для регулирования ипи стабилизации напряжения эпектропотребитепей.

Известны устройства дпя регулирования трехфазного напряжения, содержащие силовой трансформатор и вентипьные мосты (1) и (21.

Недостатком этих устройств является повышенная мощность трансформатора.

Наибопее близким иэ известных устройств явпяется устройство дпя регупирования трехфазного напряжения, содержащее трансформатор и вентипьные мосты, между входом одного иэ которых и входными (выходными) выводами устройства включена одна иэ обмоток трансформатор (2).

Недостатком известного ус. гройства

26 является повышенная мощность трансформатора, обусповпенная напичием третьей вспомогательной обмотки, а также значительное искажение выходного напряжения иэ-за содержащихся в нем 5-ой и

7-ой гармоник.

Бель изобретения - повышение качества выходного напряжения и снижение трансформаторной мощности.

Поставленная цепь достигается тем, что известное устройство, содержащее трансформатор. и вентипьные мосты, меж лу входом одного из которых и входными (выходными) выводами устройства включена одна из обмоток трансформатора, снабжено вторым трансформатором, выводы соответствующей обмотки которого подкпючены ко входным (выходным) выводам устройства и входу второго вентипьного моста, а другие обмотки обоих трансформаторов соединены между собой последовательно н подкпючены к выходным (входным) выводам устройства.

При этом числа витков одноименных обмоток трансформаторов, соединенных со входами выпрямитепьных мостов и не связанных с ними, относятся между собой как 1:1 и V3:1, соответственно, а

3 9358 обмотка с большим числом витков соеди- нена при этом в треугольник.

На фиг. 1 приведена схема устройства B которой выходы вентильных мостов, выполненных на встречно-параллельно включенных управляемых и неуправляемых вентилях, подключены к нако- пительным конденсаторам; на фиг. 2— схема устройства, в котором выходы вентильных мостов, выполненных на управля 10 емых вентилях с односторонней проводимостью, подключены к обмоткам сглажи» ваюшего двухобмоточного дросселя или замкнуты накоротко; на фиг, 3 — диаграммы токов. 15

Устройство содержит:

1,2-трансформаторы; 3, 4, 5 и 6, 7, 8 - обмотки трансформатора 1; 9, 10, 11 и 12, 13, 14 — соответствуюшие одноименные обмотки трансформатора 2; 3р

15 и 16 - первый и второй вентипьные мосты, соответственно; 17, 18, 19 и

20, 21, 22 - входные выводы вентильных мостов 15 и 16, соответственно;

23 - накопительные конденсаторы (фиг.1) 25 или обмотки сглаживаюшего двухобмоточного дросселя (фиг. 2), соответственно;

24, 25, 26 и 27, 28, 29 - входные и выходные выводы устройства соответственно. 30

На фиг. 3 приведены диаграммы токов устройства с индуктивным накопителем (фиr. 2), где:

1з - диаграмма выходного тока вен1.Л, тильного моста 15, 35

- диаграмма выходного тока вентильного моста 16.

Рассмотрим принцип действия устройства с емкостным накопителем (фиг, 1).

Предположим, что трехфазный источник питания подключен ко входным выводам 24, 25 и 26, а нагрузка - к выходным выводам 27, 28 и 29.

Пусть по фазам нагрузки протекают синусоидальные токи. Тогда вследствие ,15 указанного различия в коэффициентах транс- формации и схемах соединения вторичных обмоток, первичные токи обоих трансформаторов также синусоидальны, равны по величине, но сдвинуты относительно друг друга на 30о.

Если вентили диодно-тиристорных моотов 15 и „16 также переключаются со сдвигом на 30, то обе первичные цели будут находиться в одинаковых условиях, и при изменении момента отпирания тиристоров относительно напряжения сети будет изменяться напряжение на первичных обмотках обоих трансформаторов,что приведет к изменению напряжения на выходных выводах устройства.

Искажение напряжения на нагрузке при этом обусловлено высшими гармониками, солержашимися в напряжении лиопно-тиристорных мостов.

При предложенной схеме включения od- моток трансформаторов 1 и 2 и входов вентильных мостов 15 и 16 основные гармоники фазных вторичных напряжений совпадают по фазе, гармоники с номерами (12 +1), где К = 1, 2, 3, ..., так же будут совпадать по фазе, а остальные гармоники, находясь в противофазе будут уничтожаться (следует из разложения в ряд Фурье фаэного напряжения диодно-ти» ристорного моста при коэффициенте транс формации 2, например, равным единице).

Таким образом, в выходном напряжении не содержатся гармоники с номерами ниже 11, что и определяет малое искажение выходного напряжения, а следовательно и повышение его качества.

Рассмотрим принцип действия устройства с индуктивным накопителем (фиг. 2).

Предположим, что параметры сглаживаюшего двухобмоточного дросселя 23 таковы, что суммарные ампер«витки его обмоток за период переключения вентилей остаются неизменными, т.е. выполняется условие:. +1 ц=соц3 . (1)

3, Тогда в любой момент времени в обоих мостах 15 и 16 открыто пять венти- лей, причем попеременно: s одном — два, а в другом - три вентиля.

В межкоммутационные интервалы во всех обмотках трансформаторов 1 и 2 протекают неизменные по величине токи.

B момент коммутации вентилей величина токов изменяется в связи с изменением схемы включения обмоток, но так, что выполняется условие (1 ).

В результате формируется прямоугольно-ступенчатая форма токов (фиг. 3 ).

Оба тока, первичный и вторичный содеркат высшие гармоники с номерами (12К+1), К = 1, 2, 3 ... повторяет форму тока, причем величина напряжения на нагрузке зависит от момента отпирания вентилей относительно питаюшей сети и регулируется изменением угла отпирания.

При замыкании выводов постоянного тока вентильных мостов 15 и 16, во вторичной цепи гармоники токов и напряжений с номерами 6 (2К+1), К = О, 1, 935

2 ..„также будут отсутствовать вспедствие предлагаемого на фиг. 1 и фиг, 2

5 соединения вторичных обмоток и сдвига по фазе на ЗОо моментбв переключения вентилей мостов. S

Выходное напряжение устройства в этом случае будет представлять собой кусочно-сйнусоида пьную функцию, вепичина основной гармоники которой регулируется изменением угпа отражения вентилей 10 мостов 15 и 16.

Поскольку замкнутый накоротко вентипьный мост 15 ипи 16 представпяет собой по существу трехфазную группу. встречно-паоаппепьно вкпюченных вен- И типей, соединенную в звезду, то принцип работы устройства не изменится, если обе группы вентипей будут соединены не в звезду, а в треугопьник, При вкшочении вентипьных мостов не 30 со стороны ррзомкнутых нулевых точек обмоток трансформаторов 1 и 2, а со сто-1 роны входных выводов 17, 18 и 19, обе вторичные обмотки трансформаторов и 2 могут быть соединены в звезду, при этом первичная обмотка одного из трансформаторов допжна быть соединена в треугольник.

Максимапьное напряжение на выход,ных выводах 27, 28 и 29 имеет место при угле улравпения вентилей, равном нулю, когда нулевые точки обоих обмоток трансформаторов практически замкнуты на коротко.

°

В этом случае напряжение на обмотках равно напряжению питающей сети, а

3S напряжение на нагрузке равно герметической сумме вторичных напряжений трансформаторов 2 и 1.

С учетом фазового сдвига этих наприо 40 жений на 30 суммарная мощность трансформаторов равна

5 = 1.045

ТР

896 6 форматор и вентильные мосты, между входом одного из которых и входными (выходными ) выводами устройства вкпючена одна из обмоток трансформатора, о т п и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения и снижения трансформаторной мощности, снабжено вторым трансформатором, выводы соответствующей обмотки которого подкпючены к входным (выходным) выводам устройства и входу второго вентильного моста, а другие обмотки обоих трансформаторов соединены между собой поспедовательно и подключены к выходным (входным) выводам устройства.

2, Устройствопоп. 1, отпичаю ш е е с я тем, что чиспа витков одноименных обмоток трансформаторов, соединенных с входами вентипьных мостов, и не связанных с ними, относятся между собой как 1:1 и 1/3:1, соответственно, а обмотка с большим чиспом витков соединена при этом в треугопьник.

3. Устройство по п. 1, о т п и ч аю ш е е с я тем, что в случае samoaкения вентильных мостов на встречно-параппепьно включенных управляемых и не,управляемых вентилях в каждый вентильный мост введен накопитепьный конденсатор, шунтируюший его выход.

Г

4. Устройство по п. 1, о т п и ч аю щ е е с я тем, что, в спучае выпопнения вентильных мостов на улравпяемых вентипях с односторонней проводимостью в него введен двухобмоточный сгпажива» юший дроссепь, а их выводы подключены к обмоткам сгпаживающего apoccens unu замкнуты накоротко.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе где В - мощность нагрузки;

«мощность трансформаторов 1.и 2. rP

Формула изобретения

1. Устройство дпя регулирования трехфазного напряжения, содержащее транс1. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2713123/07, кл. Н 02 М 5/257, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке % 2663430/07, кп. Н 02 М 5/257, 1978 и .д

Составитель jl, Фуфпыгин

Редактор С. Залесочный Техред Ж. Кастелевич Корректор Л. Бркшан

Заказ 4208/49 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4