Устройство для регулирования трехфазного напряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик оп 951256(23) Приоритет -С 05 Р 1/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(4 УДК 621316, .722(088,8) Дата опубликования описания 170832(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ20 Изобретение относится к преобразо. вательной технике и может быть использовано, например, в качествеплавнорегулируемого источника трехфазного напряжения с близкой к синусоидальной формой напряжения нагрузки и тока питания.Известно устройство для регулирования трехфазного напряжения, в кото ром для улучшения спектрального состава выходного напряжения используется трансформаторный преобразователь числа фаз с управляемыми ключами 13.Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения.Известны также устройства для широко диапазонного регулирования с улучшенным спектральным составом выходного напряжения 2 3 и 33.Наиболее близким из известных устройств к изобретению является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трансформаторный преобразователь числа 25 фаз, вторичные обмотки которого свя" заны с управляемыми двунаправленными ключами 3).Недостатками известного устройст" ва являются относительная сложная 30 схема соединения вторичных обмотоки понижение массогабаритных показателей.Цель изобретения - упрощение иулучшение массогабаритных показате-..лей устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве длярегулированиятрехфазного напряжения, содержащемтрансформаторный преобразовательчисла фаз, вторичные обмотки которогосвязаны с управляемьщи двунаправленными ключами, трансформаторный пре"образователь фаз имеет три одинаковые секционированныевторичные обмоткисоединенные в треугольник, каждый.вывод любой из которых подключенчерез соответствующий управляемыйключ к общей точке .соединения двухдругих вторичных обмоток.При этом отношение чисел витковсекций каждой. вторичной обмоткиудовлетворяет условию образования3 и-фазной 6 и -пульсной системы прип,2,Это отличие обеспечивает то, чтонезависимо от числа фаз всегда отдельные напряжения вторичной многофазной системы можно получить междуобщим выводом двух вторичных обмо 951256ток и выводами третьей вторичнойобмотки. Таким образом увеличениечисла выходных фаз и связанное сэтим улучшение спектрального состава тока и напряжения нагрузки несопровождается .увеличением количества отдельных вторичных обмоток, алишь увеличением количества выводовтрех вторичных обмоток, что упрощает схему трансформаторного преобразователя числа фаз. При этом необходимая суммарная намагничивающаясила вторичных обмоток н каждый момент времени создается всеми витками вторичных обмоток, что ведет клучшему использованию вторичных 15обмоток и соответственно к улучшению массогабаритных показателейтрансформаторного преобразователячисла фаз посравнению с прототипом.20На чертеже приведена принципиальная схема устройства.Устройство содержит источник питания .1, трансформаторный преобразователь 2 числа фаз, трехфазнуюнагрузку 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 нагрузки 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 т =Зп выводов, где п - число выходных фаз 35 трансформаторного преобразователя числа фаэ; и - число отводов одной вторичной обмотки). Ключевой коммутатор 4 состоит из тиристоров 23-34 (в общем случае из 2 е тиристоров), 40 соедийенных во встречно-параллельные пары, составляющие двунаправленные управляемые ключи. Через эти двунаправленные ключи отводы 17-22 вторичных обмоток 11-13 соединены с выво дами 14-16 треугольного соединения обмоток, причем каждый отвод любой из вторичных обмоток подключен через соответствующий двунаправленный ключ к общей точке соединения двух других вторичных обмоток. (Например, отводы 17 и 18 вторичной обмотки 11 подключены через тиристоры 23-26 к выводу 16, общему для вторичных обмоток 12 и 13).Предлагаемое устройство работает следующим образом.Все 2 е =6 п тиристоров отпираются по одному и по опредеЛенной последовательности на равные интервалы один раэ в течение периода питания, бО причем моменты отпирания двух тиристоров встречно-параллельной пары сдвинуты.на полупериод. Так н каждый момент во включенном состоянии находится только один тиристор и б 5 через него соответствующий отвод одной вторичной обмотки соединен с общим выводом двух остальыых вторичных обмоток. В то же время отношения чисел витков секций вторичных обмоток между отводами выбраны такими, что при запертом состоянии всех тиристоров напряжения на них создают Зп -фазную 6 п- пульсную.систему, где п 7, 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 23-25- 32-34-27-29-24-26-31-33-28-30, что соответствует фаэовой последователь 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 н токе и напряжении нагрузки, соединенной последовательно с первичными обмотками, устраняются высшие гармоники ниже порядка 6 и +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 действуюцее значения тока но вторичных обмотках. Но так как намагничинающие силы вторичных и первичных обмоток равны (при пренебрежении намагничивающим током холостого хода), то регулирование ве" личины 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 режи ме естественной коммутации, во втором случае требуется принудительная коммутация тиристоров или применение полностью управляемых ключей других типовПоложительными снойстнами предлагаемого устройства для регулирования трехфазного напряжения являются по сравнению с прототипом упрощение схемы соединения вторичных обмоток преобразователя числа фаз, существенноеповышение использования вторичныхобмоток и в результате этого улучшение массогабаритных показателей устройства. Например, в шестифазной 12 пульсной схеме с 12 тиристорами, гдепереключения осуществляются через1/12 долю периода питания, т.е. че-рез ЗОО, в .прототипе требуется 18отдельных обмоток, в девятифазной18-пульсной схеме с 18 тиристорами 10требуется 27 отдельных обмоток, ав общем случае в 3 и -фазном 6 ппульсном режиме требуется 9 и отдельных обмоток, причем обмотки нагружены током только в течение 1/3 и 15доли периода питания,В предлагаемом же устройстве независимо от числа выходных фаз требуемое количество вторичных обмоток трансформаторного преобразователя числа фаз остается равным трем, причемнеобходимая суммарная намагничивающая сила втрричных обмоток создается в каждый момент времени всеми витками этих трех вторичных обмоток. В результате этого типовая мощность вторичных обмоток предлагаемого уствойства уменьшается примерно до ХЗь раз по сравнению с прототипомчто и ведет к улучшению массо-.30габаритных показателей устройства. Формула изобретения1. Устройство для регулированиятрехфазного напряжения, содержащеетрансформаторный преобразователь числа фаз, вторичные обмотки которогосвязаны с управляемыми двунаправленными ключами, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью упрощения иулучшения массогабаритных показателей, трансформаторный преобразователь числа фаз имеет три одинаковыесекционированные вторичные обмотки,соединенные в треугольник, каждыйотвод любой из которых .через соответствующий управляемый ключ подключен к общей точке соединения двухдругих вторичных обмоток.2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что отношение чисел витков секций каждой вторичной обмотки удовлетворяет условию образования,3 п -фазной 6 п -пульсной системы,где пз 2 - число отводов вторичной обмотки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 673999, кл. 6 05 Е 1/20, 1979.2. Сложные электромагнитные поляи электрические цепи. Межвузовскийсборник, Р 4, Уфа, 1976, с.81-85,3, Авторское свидетельство СССРР 665295, кл. С 05 Р 1/20, 1979.951256 Составитель Д,Техред С.Мигун Дылы акто Подписомитета СССРоткрытийокая наб., д. акаэ 5945 ВНИИП1130 5 илиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектн 53 Тираж 914 Государственного елам иэобретений Москва, Ж, Ра уфлыгина Корректор А. Гриценко