Фильтр симметричных составляющих

Союз СоветскихСоцмалмстммескихРеспублнк ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИВЛЬСТВУ и 680107) Заявлено 15.07.77 121) 2507853/24 М 023 3(г с присоедине аявки осударственный комет СССР оо делам изобретений н открытий23) Приорит Опублнк вано 15,08,79. Бюллетень30бликования описания 15,08,79 621,372.542,2(71) Заявитель т эл ЯЮЩИХ 4) ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ С Данное изобретение относится к области злект. ротехники, в частности, к области устройств симметрирования режимов многофазных сетей и может быть использовано в силовой преобразовательной технике для симметрирования системы питаюцих напряжений. Изобретение также мо. жет быть использовано для предотврашения в сетях колебаний потребляемой мощности, связанных с изменением нагрузки, и в схемах па. раллельной работы синхронных генераторов.ых и многофазныхпрямой после. т О трехфазнои асинхроннои машины с фазным заторможенным ротором и являюшийся по сутитрехфазным трансформатором с врзщаюшимсяполем, и три активных компенсирующих сопро.тивления, равныс по величине сопротивлению15 взаимоиндукции между обмотками статора и е- ротора при совпадении их осей.Концы одноименных фазных обмоток статора и ротора соединены и к местам соединенияподключены звездой три активных компенсирующих сопротивления.Входная система напряжений подводится ксвободным концам статорной обмотки, а сим.метричная трехфазная нагрузка подключается ыходом состоят обычфазных фильтров,ажимах которых изм Фильтры с трехфазным в из трех одинаковых одн ичных напряженияняются в по1).Недостатк на посл едовательност ядке круго таких фильсвязаннаяния параме ся сложостью 20 зных ов явля н еобходи мтров однофа симметрии ность настрои строгого совпадефильтров или реной системы напр ходакже нал енин Известны схемы однофазфильтров напряжений обрати овательстей,ерь активнои мощности на имеющихся в их схемах активных компенсирующих сопротивлениях.Известен также трехфазный фильтр напряжения отрицательной и положительной последовательности, выполняемый на основе асинхронного двигателя с заторможенным ротором 2. Такой фильтр содержит асинхронный двигатель с расположенными на статоре и роторе сим метричными обмотками, выполненный по типу3к свободным кощам роторной обмотки (илинаоборот).При использовании такого устройства в качестве фильтра обратной последовательностиоси обмоток ротора сдвигаютпо отношению5к осям одноименных обмоток статора на плюс90 электрических градусов,Фильтр прямой последовательности можно получить, сдвинув оси обмоток ротора по отноше.нию к осям одноименных обмоток статора на 10минус 90 электрических градусов или поменяввход и выход фильтра напряжений обратнойпоследовательности.Однако, недостатком такого фильтра симметричных составляющих, как и всех известных, .является низкий коэффициент полезного действия (КПЦ) из-эа наличия в нем потерь активной мощности на активных компенсирующихсопротивлениях.Этот недостаток ограничивает применение таких фильтров маломощными устройствами измерительной техники и автоматики.Целью изобретения является повышение КПДфильтра симметричных составляющих путем устранения активных компенсИрующих сопротивлений и связанных с ними потерь активной мощности,Поставленная цель достигается благодаря тому, что фильтр симметричных составляющих, выполненный на основе трехфазного трансформато- ЗОра с вращающимся магнитным полем, оси одно.именных первичных и вторичных фазных обмоток которого сдвинуты на 90 электрических гра.дусов, дополнительно снабжен трехфазным пре.образователем стабильного напряжения в стабильный ток, трехфаэным мостовым выпрямите.лем и накоштельным конденсатором, к выводамкоторого через ключ подсоединена активная на.грузка или инвертор, причем вход указанноготрехфазного преобразователя подсоединен к вы. 4 Оводам соединенных между собой одноименныхпервичных и вторичных фазных обмоток трехфазного трансформатора, к выходу трехфазногопреобразователя подключен трехфазный мостовой выпрямитель, к выводам постоянного тока 45которого подсоединен накопительный конденса.тор.На чертеже изображена функциональная схе.ма предлагаемого устройства,Оно содержит трехфазный трансформатор свращающимся магнитным полем, Оси одноименных фазных 1 и вторичных 2 обмоток двигателя сдвинуты на угол (;, равный 90 электрическим градусам.Концы одноименных фазных первичных обмоток А.В С, и вторичных - А, В, С 2 трех.фаэного трансформатора соединены. К местамсоединения Аэ, Вэ, Сз через трехфазный преобразователь стабильного напряжения в стабиль 4ный ток 3 и трехфазный мостовой выпрямитель 4 подключен накопительный конденсатор 5.К обкладкам накопительного конденсатора через ключ 6 подключена произвольная полез. ная активная нагрузка 7 или инвертор 8, рабо. тающий на произвольные шины переменного тока А, В и С или собственную нагрузку.Примен ние в предлагаемом устройстве трехфазного преобразователя стабильного напряжения в стабильный ток позволяет получать КПД заряда накопительного конденсатора, близкий к 100%, в то время как при заряде конденса. тора от источника постоянного напряжения КПД заряда равен 59Устройство работает следующим образом.Входная система напряжений подводится к свободным концам первичных обмоток трехфаз. ного трансформатора с вращающимся магнитным полем, а симметричная трехфазная нагрузка подключается к свободным концам вторичных обмоток трансформатора.При сдвиге осей первичных обмоток на плюс90 электрических градусов относительно осейодноименных вторичных обмоток устройство работает как фильтр симметричных составляющихобратной последовательности. Величина выходногонапряжения пропорциональна величине напряженияобратной последовательности на входе, а так какна выход используются линейные напряжения, тосоставляющие нулевой последовательности в нихотсутствуют.Мощность, не отдаваемая фильтром в нагрузку, присоединенную к свободным концам вторичной обмотки трехфазного трансформатора, через трехфазный преобразователь стабильного напряжения в стабильный ток и выпрямительныймост поступает в накопительный конденсатор. Подостижении на накопительном конденсаторе определенного напряжения замыкается ключ, и накопленная конденсатором энергия отдается в произвольную полезную активную нагрузку или через инвертор на шины переменного тока, илиего собственную нагрузку. Таким образом, нанакопительный конденсатор необходимая мощность отводится по требуемому для работыфильтра закону, что достигается настройкойфильтра, в то же время, накопленная в конденсаторе энергия берется различными способами,не связанными непосредственно с работой фильтра.Трехфазный фильтр прямой последовательности можно получить, поменяв местами вход и выход фильтра обратной последовательности илиосуществив сдвиг осей первичных обмоток трансформатора на минус 90 электрических градусов .относительно осей одноименных вторичных об.моток,5Следует отметить, что при преобразовании фильтра одной последовательности в фильтр дру. гой последовательности основные параметры устройства не меняются.Так как трехфазные первичные и вторцчць 1 е обмотки трансформатора выполняются симметричными, то практически исключается напряжение небаланса и асимметрия системы напряжений обратной последовательности.Использование изобретения позволит исклю о чить потери активной мощности на имеющихся в известных схемах фильтров симметричных составляющих активных компенсирующих сопротивлений, что полезно использовать на произвольной активной нагрузке или передать через5 инвертор на произвольные шины переменного тока или на его собственную нагрузку мощность, не пропускаемую фильтром в нагрузку на его выходе, значительно повысив, таким образом, КПД фильтра При этом энергия, не отдаваемая 2 о фильтром в нагрузку на его выходе и накапли. ваемая в накопительном конденсаторе, может быть взята различными способами, не связанными непосредственно с работой фильтра, или через инвертор передана на произвольные шины 2 переменного тока; или на его собственную на. грузку, Таким образом, достигается также необ-, ходимая гибкость в использовигии энергии, от. водимой фильтром. 6Формула изобретенияФильтр симметричных составляющих, выпол. нсццый ца основе трехфазного трансформатора с врашыощцмся полем, осц одноименных пер. вичцых ц вторичных фазных обмоток которых сдвинуты на 90 электрических градусов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, он снабжен трехфазным преобразователем стабиль- . ного напряжения в стабилыьп ток, трехфазным мостовым выпрямителем, ключем и накопитель ным конденсатором с выводом для подключения к нагрузке, причем вход указанного трехфазного цоеобразо" ат:.з 1 я подсоединен к Выло. дам соедгл 1 ецлых ме;кцу собой первичных и вторгпц:.х об. готак трансформатора, к" выходу трехфазного преобр-"авателя подключен трехфазный мостовой выпрямительк выводам постояццого та;а которого подсоединен накотщтельный конденсатор, второй вывод которого подсоединен к выводу ключа, при этом второй вывод ключа подключен ко второму выводу для подключения нагрузки.Источники инфармашщ, принятые во внима. ние при экспертизе1. Фабрикант В, Л, Фильтры симметричных составляющих, М - Л., ГЗИ, 1962, с. 122,2. Авторское свцдетельство СССР У 157007, кл, Н 02 3 3/26, 1963.4807/51ЦН илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Тираж 857 ИИПИ Государственного по делам изобретений и 035, Москва, Ж - 35, РаушсПодписноекомитета СССРоткр ьггийаи наб., д. 4/5