Трехфазный регулятор напряжения и тока

Зоэул Институт электродинамики АН нской С(4 к.;.ф Ф(7 ) Заявите УЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ И 4 ТРЕХФАЗНЫ бласти элекльэовано в жет быть ис ельной технике ения и тока, в к напряфазено-паселя,сети Изобретение относится отротехники и .мо попреобразоват для регулирования напряж переменнойнагрузке,5Известно устройство для регулированияпеременного напряжения и тока на нагрузе при помощи последовательно включенного ключа переменного тока (симистораили встречно-параллельной пары тиристоров) с дополнительными реактивными элементами, причем индуктивность (линейный реактор) включена последовательно,а емкость - параллельно нагрузке 11, Недостатком такого. устройства является то,что выходное линейное напряжение и токпри глубоком регулировании имеют неудовлетворительный гармонический состав.Известен также трехфазный регуляторжения и тока, содержащий в каждойпоследовательную пеночку из встречраллельной пары тиристоров и дроевключенную между фазным выводоми выводом нагрузки, и подключеннь; 2одной обкладкой между выводом дросселя и выводом нагрузки конденсатор, а другие обкладки конденсаторов всех фаз соединены в "звезду" 21. Недостатком. этого регулятора является низкое качество регулирования.Для улучшения качества регулйрования в предлагаемом регуляторе обпая точка звезды соединена с нулевым выводом сети через дополнительный дроссель.Реактивное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротивлению дросселя этой фазы и дополнительного дросселя на частоте сети что позволяет стабилизировать ток,Юля стабилизации напряжения реактив ное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротивлению дросселя этой фазы и дополнительного дросселя на частоте, в 2-3 раза превышающей частоту сети;Последовательно с дополнительным дросселем,включен полупроводниковый3 6918ключ переменного тока, что позволяет повысить быстродействие регулятора,Для улучшения массо-габаритных показателей регулятора обмотки фазных дросселей размещены на общем трехстержневом сердечнике.Обмотка дополнительного дросселя может быть выполнена из трех секций, каждая из которых размещена на одном изстержней трехстержневого сердечника,причем все секции соединены между собойпоследовательно-согласно.,Йля повышения коэффициента мощностии приближения формы тока нагрузки к синусоидальной между выводами конденсаторов и выводами нагрузки подключен дополнительный трехфазный дроссель.На фиг. 1 приведена схема описываемого регулятора; на фиг. 2-5 - другиеварианты выполнения схемы регулятора; 20на фиг. 6 - кривые выходного напряжения.Регулятор (см. фиг, 1) содержит вкаждой фазе последовательную цепочкуиэ встречно-параллельной пары тиристоров 1-3 и дросселей 4-6. Указанная цепочка включена в каждой фазе междуфазнымивыводами сети 7 (А, В, С) и нагрузкой8-10, соединенной в "звезду", Со стороны выходных клемм нагрузки 8-10 под 30ключены соответственно конденсаторы11-13, соединенные в "звезду". Междуобшей точкой 14 соединения конденсаторов и нулевым выводом сети включендополнительный дроссель 15.Принцип действия регулятора состоит .в следующем.С изменением угла включения тиристоров 1-3 изменяется действующее значение напряжения, приложенного к , -кон/ г 40турам (соответствуюшим дросселям 4-6и конденсаторам 11-13), вследствие чеГбдостигается регулирование выходногонапряжения (тока) устройства. Если С -45контуры не настроены в резонанс на основной частоте; то с увеличением углавключения тиристоров выходное напряжение сначала увеличивается до некоторогонаибольшего значения, а затем уменьша 50ется и при полностью закрытых тиристорах равно нулю,Если 1,С -контуры настроены в резонанс на основной частоте, то выходнойток при углах включения тиристоров, нез 5начительно отличающихся от нуля, остается почти постоянным; а затем уменьша:етсяс увеличением укаэанного угла ипри полностью закрытых тиристорах ра 13 4вен нулю. Первый режим используется для стабилизации напряжения, второй - для регулирования и параметрической ста билизации тока.Особенность данной схемы заключается в том, что между общей точкой 14 соединения конденсаторов и нулевым выводом питающей сети разность потенциалов эа счет высших гармонических составляющих, вызванных работой тиристорных ключей, не равна нулю. Зто позволяет включить между укаэанной общей точкой 14 и нулевым выводом питаюшей сети 7 дополнительный дроссель 15, который совместно с конденсаторами 11-13, выполняющими основную функцию в регуляторе, образует фильтр высших гармоник для всей трехфазной системы.На фиг. 6 представлены кривые напряжения: кривая О соответствует выходному напряжению без дросселя 15, кривая 3 - с дросселем 15. Кривая Е незначительно отличается от синусоидального напряжения. При соответствующем выборе собственноМ резонансной частоты фазных конденсаторов 11-13 и дросселя 1,5 можно также целенаправленно изменять гармонический состав выходного напряжения (тока), например получить форму выходного напряжения, близкую к трапеаеидальной (кривая 4 ), что является благоприятным для последующего выпрямления напряжения с точки зрения уменьшения пульсаций.Если ввести последовательно с дросселем 15 полупроводниковый ключ 16 переменного тока (см. фиг. 2), то можно дополнительно производить с большим быстродействием (частота тока, протекающего через дроссель 15, в три раза больше частоты сети) подрегулировку выходного напряжения (тока) устройства. Такая подрегулировка может быть использована в качестве динамической, действующей только на время переходного процесса, Последнее является одним из самых простых способдв повышения динамических показателей трехфазных тиристорных регуляторов напряжения (тока).Предлагаемый регулятор может быть конструктивно выполнен в различных вариантах. Пля уменьшения количества реактивных элементов и улучшения массо-габаритных показателей регулятора дроссели 4-6 выполняют на одном трехстержневом сердечнике 17 (см. фиг. 3), на стержнях которого могут быть размещены Оекции 18-20 дополнительного дросселя5 691 Р 15 (см, фиг. 4), Аналогично могут быть размещены секции 18-20 дополнительного дросселя 15 на сердечниках основных дросселей.Для питания электрических нагрузок током синусоидальной формы в цепь нагрузки (согласующего трансформатора) может быть включен дополнительный трехфазный дроссель 21 (см, фиг. 5). Этот вариант выполнения имеет еще и то пре имущество, что при широком изменении сопротивления нагрузки коэффициент мощности регулятора стремится к единице и величина потребляемого тока пропорциональна сопротивлению нагрузки.15Технико-экономическая эффективность изобретения достигается за счет повышения качества выходных параметров и улучшения регулировочных характеристик и массо-габаритных показателей регулятора по сравнению с прототипом. 20 формула изобретения25 1. Трехфазный регулятор напряжения и тока, содержащий в каждой фазе последовательную цепочку из встречно-параллельной пары тиристоров и дросселя, включенную между фазным выводом сети и выводом нагрузки, и подключенный одной обкладкой между выводом дросселя и выводом нагрузки конденсатор, а дру. гие обкладки конденсаторов всех фаз соединены в "звезду", о т л и ч а ю щ и й - З 5 ся тем, что, с целью улучшения качества регулирования, общая точка звезды" соединена с нулевым выводом сети через дополнительный дроссель.402. Регулятор по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью стабилизации тока, реактивное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротивлению дросселя этой 13 6фазы и дополнительного дросселя на частоте сети.3, Регулятор по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью стабилизации напряжения, реактивное сопротивление конденсатора каждой фазы равно суммарному реактивному сопротивлению дросселя этой фазы и дополнительного дросселя на частоте, в 2-3 раза превышающей частоту сети.4. Регулятор по пп, 1-3, о т л и - ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения его быстродействия, последовательно с дополнительным дросселем включен полупроводниковый ключ переменного тока.5, Регулятор по пп. 1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучщения его массо-габаритных показателей, обмотки фазных дросселей размещены на общем трехстержневом сердечнике.6, Регулятор по п, 5, о т л и ч а ю-. щ и й с я тем, что обмотка дополнительного дросселя выполнена из трех секций, каждая из которых размещена на одном из стержней трехстержневого сердечника, причем все секции соединены между собой последовательно-согласно.7. Регулятор по пп. 5 и 6, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения коэффициента мощности и приближения формы тока нагрузки к синусоидальной, между выводами конденсаторов и выводами нагрузки подключен дополнительный трехфазный дроссель.Источники, информации,принятые во внимание при экспертизе1. Повышение эффективности устройств преобразовательной техники. Киев, Наукова думка", 1972, ч. 1.,с, 293-299.2, Современные задачи преобразовательной техники. Киев, ИЭД АН Украинской ССР, 1975, ч. 1,с. 196-206.. Ша ко и открытискан наб. 1303 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 4/37 Тираж 1 НИИПИ Государственногопо делам изобретений 5, Москва, Ж, Рауш Подписноеета СССРйд. 4/5