Устройство для регулирования трехфазного напряжения

035580 А СОЮЗ СОВЕТОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК СНИХСНИ Р 1/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВЧ ОЛЕСКОМУ ТЕЛЬСТВ 0(71) Институт термофизикифизики АН Эстонской ССР(56) 1. Авторское свидеР 851361, кл, 6 05 Р 1/2. Авторское свидетепо заявке Р 2848391/кл. С 05 Р 1/24, 1979,3. Авторское свидетепо заявке В 3393117/кл. С 05 Г 1/24, 1982,4. Авторское свидетелпо заявке 9 3220599/2кл. 805 Р 1/24, 1980;.ВАНИЯ ТРЕХФАЭНОГО НАПРЯкащее трехФазный междутрансформатор, фаэные о го соединены в треугольник и выпол- " нены с выводами, две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых подключена к вершинам треугольника обмоток авто- трансформатора, а вторая группа - к выводам питающей сети, и управляемые двунаправленные ключи, соединенные с выводами Фаэных обмоток автотрансФорматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, каждый из двунаправленных управляемых ключей включен между соответствующей парой выводов смежных фазных обмоток авто- трансформатора.2. Устройство по п.1, о т л и - 9 ч а ю щ е е с я тем, что напряжение каждой пары выводов, соединенных соответствующим управляемым ключом, сдвинуто между собой на угол 27 Ф где ю- пульсность схемы .регулирования напряжения..Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано, например, в регулируемыхисточниках питания с, близкой к синусоидальной формой кривой тока нагрузки,Известны устройства для регулирования трехфазного напряжения, содержацие односердечниконый междуфазныйавтотрансфорцатор с перекличаемым коэффициентом трансформации, и упранляемые ключи 1 и 2),Недостатками известных устройствявляются относительно большое количестно управляемых ключей и повышенные суммарные потери в них.Известны также устройства для регулирования трехфазного напряжениясодержацие трехфазный междуфазныйавтотрансформатор, обмотки котороговыполнены с выводами и соединены втреугольник и управляемые двунаправленные ключи, соединенные с выводамидля пофазного подключения нагрузки ифазных обмоток.автотрансформато 25ра3 и 41.Известные устройства, хотя и имеютменьшие потери и лучшие весогабаритные показатели за счет уменьшениячисла управляемых ключей, но приэтом не позволяют использовать автотрансформатор в качестве сглаживающего и согласующего элемента и требуют подбора управляемых ключей в соответствии с величиной питающегонапряжения. 35Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для регулирования трехфазногонапряжения, содержащее трехфазныймеждуфазный автотрансформатор, фазные 40обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с выводами, две группы выводов для пофазного подключениянагрузки, первая группа из которыхподключена к вершинам треугольника 45обмоток автотрансформатора, а втораягруппа - к выводам питающей сети, иуправляемые двунаправленные ключи,соединенные с выводами фазных обмоток антотрансформатора 4 .Недостатком данного известногоустройства являются ограниченные возможности использования автотрансфор-:матора устройства в качестве сглаживающего элемента и управляемых ключейс допускаемым напряжением ниже напряжения питаюцей сети.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для регулирова-бОния трехфазного напряжения, содержацем трехфазный междуфазный автотрансФорматор, фазные обмотки которого соединены в тРеугольник и ныполнены свыводами, две группы выводон для по фазного подключения нагрузки, одна изкоторых подключена к вершинам треугольника обмоток автотрансформатора,а вторая группа - к выводам питающейсети, и управляемые двунаправленныеключи, соединенные с ныводами фазныхобмоток автотрансформатора, каждыйиз двунаправленных управляемых ключейвключен между соотнетствуюцей паройвыводов смежных фазных обмоток автотрансформатора,При этом напряжение каждой парывыводов, соединенных соответствующимуправляемым ключом, сдвинуто междусобой на угол 2 У(И, где И - пульсность схемы регулирования напряжения,Такое включение управляемых двунаправленных ключей н схеме устройства позволяет за счет выбора мест выводов (отпаек ) Фазных обмоток автотрансформатора использовать управляемые ключи с допустимым напряжением,величина которого меньше напряженияпитающей сети и, в частном случае,может не зависеть от величнны напряжения питающей сети, а также повышаются воэможности улучшения Формы кривой тока нагрузки.На фиг,1 схематически изображеноустройство, на Фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работыустройства, при 12-пульсном режимеработы и заданной очередности замыкания управляемых ключей.Устройство для регулирования трехфазного напряженияФиг,1 ) содержиттрехфазный источник питания 1, трехфазную нагрузку 2, ключевой коммутатор 3, междуфазный автотрансформатор4, фазные обмотки которого соединеныв треугольник и выполнены с выводами, первую группу ныводов 5,6 и 7подключенную к вершинам треугольника,обмоток антотрансформатора 4, выводы8,9,1019 которых соединены с ключевими коммутатором 3, тиристоры20, 2131 ключевого коммутатора 3,каждая пара которых образует двунаправленный управляемый ключ этогоключевого коммутатора, вторую группувыводов 32, 33 и 34 для пофазногоподключения нагрузки 2 к выводамтрехфазного источника питания 1.Устройство для регулирования трехфазного напряжения работает следующим образом,В каждый момент времени во включенном состоянии находится один тиристор ключевого коммутатора 3 и,соответственно, через этот тиристор,например тиристор 20 1 21), потенциалы двух отводов 8 и 18 разных Фазныхобмоток уравниваются. В результатеэтого части двух фазных обмоток отсоединенных между собой отводов 8и 16 до общей точки этих обмоток ввершине треугольника оказываются сое-.диненными параллельно. СоответственО применение полностью управляемых клюмо от напряжения источника питания 45 1 является результатом того, что в устройстве отношение фазных напряжений автотрансформатора 4 определяет 60 65 но напряжения на параллельно соединенных частях обмоток являются равными, а напряжения фаэных обмотоквэаимоэависящими, причем отношениенапряжений фаэных обмоток определяется отношением чисел витков параллельно соедиНенных частей фаэных обмоток. Так как иэ-за треугольногосоединения фазных обмоток сумма напряжений трехфазных обмоток равнанулю, то определенное отношение между двумя фазными напряжениями междуфазного автотрансформатора определяет и относительную величину напряжения третьей фазной обмотки. Таким образом, выбором отношения чисел витков частей обмотки, соединяемых параллельно при помощи ключей 20-31, можно влиять на отношение фазных напряжений междуфазного автотрансфораматора 4 и, следовательно, на отношение фазных напряжений нагрузки 2. Изменяя в течение каждого периода питания отношения фаэных напряжений автотрансформатора 4 и нагрузки 2 с определенной последовательностью, можно приблизить форму Фаэных напряжений, и, соответственно, фазных токов нагрузки к синусоидальной. Регулирование величины токов и напряжений нагрузки Достигается как в известных схемах Фазового регулирования изменением сдвига фазы включения тиристоров относительно напряжения питания. При этом регулирование тиристоров 20-31 возможно как с отстающим, так и с опережающим током. В первом случае тиристоры могут работать в режиме естественной коммута-. ции, во втором случае необходима принудительная коммутация тиристоров или чей других тинов1Возможность выбора напряжения на ключах коммутатора. 3 ниже и независися отношением чисел витков параллельно соединенных частей обмоток двухФаз, а не отношением чисел витковэтих частей к числу витков целой фаэной обмотки (как это имеет место впрототипе ). Это позволяет уменьшитьнапряжения на ключах путем уменьше- .ния числа витков параллельно соединенных частей относительно числа витков целой фаэной обмотки. Максималь,ное напряжение на ключе равно разниценапряжений соответствующей пары параллельно соединяемых частей обмотки в разомкнутом состоянии всех ключей.При уменьшении напряжений на ключах расчетная мощность их остается .неизменной, так как пропорционально 15 20 25 30 35 уменьшению напряжений на ключах токи ключей увеличиваются.В целях исключения их токов и напряжений нагрузки 2 высших гармоник ниже 11-й целеообраэно вЫбрать, например для интервала, когда включен тиристор 24, а вывод 10 соединен с выводом 12 автотрансформатора 4, отношение Фазных токов, равным1 А:1: ( =1 (-0732): (-0268)-соИ: (-соМбф): :(-сж 78), И что соответствует отношению чисел витковФь: 9/,- (:О, 26 8 = соз 16: соз 75 . И)Порядок Формирования выходного напряжения на нагрузке 2 при 12-и пульсном режиме работы и заданной последовательности коммутации тиристоров20, 21.,31 показан на фиг.2,где 0 - напряжение питания Фазы А;- шесть потенциально возЧ 1можных напряжений нагрузки 2, соответствующей замыканию шести различныхдвунаправленных ключейкоммутатора 3;О,- напряжение нагрузки 2 вфазе А.Как следует из фиг.2, весь периодпитающего напряжения трехфазногоисточника 1, распределен на двенадцать равных. интервалов, В течениепериода питания тиристоры 20, 21.,31ключевого коммутатора 3 включаютсяв последовательности 20-22-29-31-24-26-21-23-30-25-27-20, и каждое изменение интервала сопровождается ступенчатым изменением отношения фазныхтоков,Так как при одновременном изменении полярности всех токов отношениетоков не изменяется, то при наличиидвенадцати интервалов и шести двунаправленных ключей имеется шестьразличных отношений Фаэных токов,т.е, замыканию определенного двунаправленного ключа, и соответственносоединению определенной пары отводовавтотрансформатора соответствует оп-;ределенное отношение фаэных токовнезависимо от полярности проводимости ключа.При увеличении числа пар отводов,соединяемых через ключи, и, соответственно, а частоты переключений ступенчатое изменение отношений фазныхтоков приближается все более к случаю с неискаженными синусоидальнымитоками, когда отношения фаэных токовизменяются по закону1:1:1 =со 5(м+Ч): сов(щ 1+Ч-Щ:соь (щ 1+ Ч + ОЦЪ), (Ыгде 9 - сдвиг фазы между фаэным напряжением питания и фазнымтоком.функциональные возможности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом расширены в результате того, что становится возможным использование междуфазного автотрансформатора не только в целях регулирования и сглаживания тока нагрузки, а также в целях согласования номинальных напряжений ключейисточника питания. В то время, когда в прототипе максимальное напряжение на клю чах жестко связано с напряжением питанияи в 12-пульсной схеме равно 1,55-кратному фаэному напряжению питания, в предлагаемом устройстве номинальное напряжение ключей можновыбрать ниже и независимо от напряжения питания, Это способствует также увеличению надежности устройства,в частности в случае использованияв качестве ключей силовых транзисторов, При повышенных напряжениях питания воэможность согласования напряжений питания. и ключей позволяет отказаться от последовательного включениятиристоров или транзисторов, что способствует расширению области применения устройства.к Филиал ППП фПатент ф, г. Ужгород, ул. Проектн а 31/48 Тираж 874ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и113035, Москва, Ж-Э 5, Р Подписмитета СССРкрытийскан наб., д