Устройство для регулирования трехфазного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 3(51) С 05 Р 1 20 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт термофиэики и электрофизики АН ЭССР(56) 1, "Роиег Аррага 1 цэ апйЦуз 1 евз.", 1956, Р 26, р,865,Г 1, 3,2. Современные задачи преобразовательной техники. Ч.1, Киев,1975, с.176, рис.1.3. Авторское свидетельство СССРР 851361, кл. 6 05 Г 1/24, 1979.4, Авторское свидетельство СССРР 873223, кл. С 05 Р 1/20, 1979.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее автотрансформатор с отводами,расположенными симметрично относительно крайних выводов, и входныевыводы для пофазного подключениянагрузки, каждый иэ которых подключен чере", однонаправленные управляемые ключи ко всем выводам автотрансформатора, причем все ключи,соединенные с одним выводом автотрансформатора, включены согласно,а ключи, подключенные к соседним вводам, включены по отношению к нимвстречно, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью улучшения Формывыходного напряжения при регулировании, оно содержит сглаживающийдроссель с двумя одинаковыми обмотками, соединенными согласно в разрывы соединений от двух симметричнорасположенных выводов автотранс-Форматора с управляемыми ключаминагрузки.Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобраэо"вательной технике, и может быть использовано, например, в регулируемых источниках трехфазного напряжения с близкой к синусоидальнойформой тока нагрузки.Известны устройства для регулирования трехфазного переменного напряжения и тока, содержащие междуФазный трансформатор с переключаемым коэффициентом трансформации,включенный последовательно с трехфазной нагрузкой и источником трехфазного напряжения.В этих устройствах регулированиесглаженного переменного тока осуществляется изменением тока подмагничивания междуфазного трансформатора. При изменении тока подмагничивания изменяются интервалы насьпцения отдельных сердечников илистержней междуфазного трансформатора. Междуфаэный коэффициенттрансформации определяется соот.ношением числа витков обмоток разных Фаэ на ненасыщенных сврдечникахи стержнях. Поэтому изменение тока подмагничивания позволяет регулировать сдвиги фаз моментов включения определенных коэффициентов междуфазной трансформации, а в результате этого регулировать также распределение напряжения питания между междуфаэным управляемым трансформатором (трехфазным многосердечниковым или многостержневым управляемым дросселем насьицения) и нагрузкой 111 и 122.Недостатками данных устройств для регулирования трехфазного напря жения и тока с использованием подмагничиваемых междуфазных трансформаторов являются относительно большая масса междуфазного трансФорматора, работающего в качестве трехбаэного многосердечникового или многостержневого управляемого дросселя, воэможность регулировать только с отстающим а не с опережающим током, а также длительность переходного процесса до нескольких периодов питания при изменении напряжения управления.Известно устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее односердечниковый междуфаэный автотрансформатор с коммутируемым коэффициентом трансформа- ции, соединенный последовательно с трехфазной нагрузкой. В устройстве магнитный поток автотрансформатора изменяется с частотой питания, что обуславливает относительно большую массу автотрансформатора 31 .Недостатком, указанного устройстваявляется также относительно большое количество ключей и ухудшение форьы выходного напряжения при регулировании в результате увеличения относительной величины высших гармоник при уменьшении основной гармоники напряжения нагрузки.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, в котором магнитный поток междуфаэного автотрансФорматора изменяется по меньшеймере с шестикратной частотой питанияи для переключения числа витков,входящих в разные Фазы, применяютоднонаправленные ключи Г 43Недостатком прототипа является15 увеличение относительной величинывысших гармоник при уменьшении ос"новной гармоники напряжения нагрузки в ходе регулирования. Этот недостаток вызван тем, что в ходе ре 20 гулирования форма тока нагрузкиизменяется, причем в широком диапазоне регулирования при уменьшенииамплитуды основной гармоники амплитуды высших гармоник сохраняют свое25 максимальное значение.Цель изобретения - улучшениеформы выходного напряжения при регулировании,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее автотрансформатор с отводами,расположенными симметрично относительно крайних выводов, и входныевыводы для пофазного подключениянагрузки, каждый из которых подключен через однонаправленные управ.ляемые ключи ко всем Выводам автотрансформатора, причем все ключи,соединенные с одним выводом авто 40 трансформатора, включены согласно,а ключи, подключенные к соседним выводам, включены по отношению к нимвстречно, снабжено сглаживающимдросселем .с двумя одинаковыми об 45 мотками, соединенными согласно вразрывы соединений от двух симметрично расположенных выводов автотрансформатора с соответствующимиуправляемыми ключами нагрузки.Это отличие обеспечивает то,что .в каждом Межкомчутационном интервале одна из обмоток дросселясоединяется последовательно с нагрузкой одной фазы, что препятствует изменению мгновенноГо значения тока в этой фазе. В результате электромагнитной связи между секциямиобмотки автотраисформатора мгновенные значения токов во всех фазах60 жестко взаимосвязаны, что приводит к сглаживанию токов во всех Фазах. При достаточно большой индуктивности дросселя Форма тока нагрузки сохраняет одинаковую многосту 65 пенчатую форму, а следовательно, иодинаковый коэффициент гармоник вовсем диапазоне регулирования.На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для регулирования трехфазного напряжения; нафиг.2 - временные диаграммы напряжений и число витков в фазе А схемы, а также таблица очередности замыкания ключей.Устройство для регулированиятрехфазного напряжения содержиттрехфазную нагрузку 1, ключевой коммутатор 2 и односердечниковый автотрансформатор 3, соединенные последовательно. с трехфазным источником питания. Обмотки автотрансформатора с началом 4, концом 5и средней точкой 6 состоят издвухравных .полуобмоток с отводами 7-10(вобщем случае с в отводами) соответственно. Ключевой коммутатор 2состоит из однонаправленных полностью управляемых ключей 11-28. Вкачестве таких ключей можно применять, напрймер, транзисторы в ключевом режиме или же тиристоры спринудительной коммутацией. Черезэти ключи начало 4, конец 5 и всеотводы 7-10 присоединены к кбнцамнагрузок 29-31, причем все ключи,соединенные с одним и тем же выводом обмотки автотрансформатора,имеют одинаковое направление про-водимости, а ключи, соединенные с со,седними выводами обмотки автотрансформатора, имеют противоположноенаправление проводимости. В разрывы соединений от двух симметричнорасположенных выводов автотрансформатора соединены согласно одинаковые обмотки 32 и 33 сглаживающего дросселя 34, сердечник которогоимеет немагнитный зазор. Например,одна обмотка 32 может быть соединена в разрыв между отводом. 9 и общей точкой катодов тиристоров 23,25,27, а соответственно обмотка 33в разрыв между отводом 8 и общейточкой анодов тиристоров 24, 26, 28.От конкретного места соединения обмоток 32 и 33 зависит относительные значения тока и напряжения об"моток дросселя 34, причем типоваямощность дросселя не изменяется.Устройство для регулирования.трехфазного напряжения работаетследующим образом,В каждый момент времени во включенном состоянии находятся три ключа, один в каждой фазе. В результате этого в фазах А, В и С последовательно с нагрузкой соединены секции автотрансформатора с числом витков фйЫв и Ъlс соответственно. Дополнительно всегда в одну из фаэ последовательно с нагрузкой соедине на одна из обмоток сглаживающего дросселя 34,что препятствует изменению мгновенного значения тока вэтой фазе. Из-за электромагнитнойсвязи между секциями обмотки автотрансформатора сглаживание тока водной фазе обеспечивает сглаживаниетоков и в двух остальных фазах. Врезультате этого при достаточнобольшой индуктивности обмотки дросселя в течение данного интервала 10 работы, соответствующего включенному состоянию трех заданных ключей,.мгновенные значения фаэных .токовизменяются мало. При этом конкретные соотношения токов в разных фа зах определяются выбором междуфаэных коэффициентов трансформацииЖвЛхй, и Мс/а. Изменяя в течениекаждого периода питания коэффициенты трансформации Фв/ъ и Ъ /ЪЬ, с 20 определенной последовательностьюнесколько раз, можно Формироватьво всех Фазах во всем диапазоне регулирования многоступенчатые токиодинаковой формы, сдвинутые на 120 25 Плавное регулирование амплитуд токов и напряжений нагрузки осуществляется изменением фазы включениязаданной комбинации ключей относительно фазы напряжения питания.На фиг,2 показаны временные диаг"раммы напряжения питания Фазы АЦд, шесть потенциально возможныхнапряжений нагрузок 01 -О, соответствующих различным коэффициентамтрансформации при закорочении сглаживающего дросселя, и пример напряжения нагрузки Ою при относительно большой индуктивности сглаживающего дросселя и при замыкании ключей 11-27 согласно таблице на фиг.2.40 Кривые напряжений нагрузки Ов иОвс аналогичны кривой О . Как вид- .но, ступенчатое напряжение нагрузки Ов, а соответственно и напряжения нагрузок Оъ и Ов формируют ся из сглаженных отрезков шести .синусоид 01- О . На фиг.2 показана также времейная диаграмма числавитков автотрансформатора в Фазе Апричем положительные значения 50 й соответствуют включению секцийлевой полуобмотки, отрицательныезначения / - включению секций правой полуобмотки автотрансформатора.Временные диаграммы на Фиг.2 со ответствуют оптимальному соотношению числа витков секций полуобмоток автотрансформатора 3, когдапри числе витков одной полуобмотки,равном Ъ(, число витков между выво дами б и 8 (и также между выводами би 9) равно Ъl 0,268 Ъl, а между выводами 6 и 7 (а также между выводами б и 10) - Жв= 0,732 ъ/, Эти соотношения обеспечивают устранение 65 иэ спектра напряжения нагрузки воТираж 842 ПодпиГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб д. 4