Устройство для регулирования трехфазного напряжения

ными фазами требуется двадцать семь отдельных вторичных обмоток. Увеличе" ние типовой мощности и соответственно понижение массогабаритных показателей трансформаторного преобразователя числа фаз устройства вызвано тем, что в течение периода питания отдельные вторичные обмотки участвуют в работе лишь в течение ограниченного интервала времени. Например, при наличии девяти выходных фаз каждая вторичная обмотка участвует в работе только в течение 1/9 доли от каждого полупериода питания. В то же время в каждый момент времени (при пренебрежении намагничивающим током) намагничивающие силы первичных и вторичных обмоток трансформаторного преобразователя числа фаз по абсолютной величине равны. Отсюда следует, что массо- габаритные показатели совокупности вторичных обмоток, а следовательно и трансформаторного преобразователя числа фаз в целом, ухудшаются вместе с уменьшением относительного интервала участия отдельных вторичных обмоток в работе, т,е, вместе с ухудшением фактического использования этих обмоток.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее три одинаковых однофазных двухобмоточных трансформатора, имеющих секционированные вторичные обмотки, соединенные в треугольник, причем каждый отвод любой из них через соответствующий управляемый двунаправленный ключ подключен к общей точке соединения двух других вторичных обмоток, а отношение чисел витков секций каждой вторичной обмотки удовлетворяет условию образования Зп-фазной бп-импульсной системы, где пЪ 2 - число отводов вторичной обмотки 4 3.Недостаток известного устройства большое количество выводов вторичных обмоток трансформаторного преобразователя числа фаз и двунаправленных ключей. Цель изобретения - упрощение устройства, в частности уменьшение числа выводов вторичных обмоток трансформаторов и двунаправленных ключей.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования трехфазного напряжения, содержащем три однофазных двухобмоточных транс 1 1097983Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, в качестве плавно регулируемого источника трехфазного напряжения с близкой к сину соидальной формой напряжения нагрузки. и тока питания.Известно устройство для регулирования трехфазного напряжения, где для улучшения спектрального состава выходного напряжения применяются трансформаторные преобразователи числа фаэ с управляемыми ключами в выходных фазах1 .Недостатком этого устройства является узкий диапазон регулирования, так как регулирование трехфазного напряжения осуществляется за счет изменения падения напряжения на пассивных элементах, например на конденсаторах,20 соединенных между источниками питания и трансформаторным преобразователем числа фазИзвестно также устройство для широкодиапазонного регулирования с улуч,шенным спектральным составом выходно" 1го переменного напряжения, в котором нагрузка соединена последовательно с первичными обмотками трансформаторного преобразователя числа фаз, при- ЗО чем количество отделвных вторичных обмоток равно произведению входного и выходного чисел фаз и эти отдельные обмотки соединены в многофазную систему с тремя последовательно соединен ными отдельными обмотками в каждой выходной фазе Г 23 и 31.В этом устройстве регулирование выходного напряжения на нагрузке осуществляется поочередным закорачивани ем отдельных фаз вторичной многофазной системы через управляемые ключи, составленные из встречно-параллельных пар тиристоров.Недостатками данного устройства являются относительно сложная схема соединения вторичных обмоток и понижение массогабаритных показателей (увеличение типовой мощности) трансформатор" ного преобразователя числа фаз по сравнению с обыкновенным трехфазным трансформатором, Сложность схемы соединения вторичных обмоток вызвана тем, что в данном устройстве количество отдельных вторичных обмоток, соединенных между собой в многофазную систему, равно произведению входного и выходного чисел фаз, Например, в трехфазном преобразователе с девятью выход=-О 0=-1/2 ОА . При этом, если пренебУстройство для регулирования трех , фазного напряжения работает следующим образом.В каждый момент времени во включенном состоянии находятся два тиристора, закорачивающие вторичные обмотки однофаэных трансформаторов, В результате этого при определенной комбинации и последовательности включения тиристоров на нагрузке в каждой фазе формируется напряжение из.отрезков 50 сонусоидальных фазных и линейных напряжений" не содержащее высших гармоник ниже 11-й.Рассмотрим интервал работы, когда включены тиристоры 6 и 9.В этом случае закорочены вторичные обмотки трансформаторов в фазах А и В. В результате падения переменные напряжения на первичных обмотках трансформатора форматора, первичные обмотки которыхвключены последовательно с цепью нагрузки, а вторичные обмотки связаныс управляемыми двунаправленными ключами, вторичные обмотки трансформаторов соединены между собой согласнопоследовательно, причем каждая изэтих обмоток, а также образованнаяими цепь эашунтированы управляемымиОдвунаправленными ключами.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для регулирования трехфазного напряжения; на фиг.2 -временные диаграммы, поясняющие по 15рядок формирования напряжения на нагрузке при заданной последовательности коммутации управляемых ключей:на фиг. За и б - блок-схема и диаграммы ее работы соответственно,Устройство содержит три одинако 20вых однофазных двухобмоточных транс"форматора 1 - 3, первичные обмоткикоторых пофазно соединены последовательно с нагрузкой 4, а вторичные об25мотки соеДинены в разомкнутый треугольник, и ключевой коммутатор 5 изчетырех управляемых двунаправленныхключей, составленных из встречно-параллельно включенных тиристорныхпар 6-7, 8-9, 10-11 и 12-13,причем в30разрыв разомкнутого треугольникавключен один управляемый двунаправленный ключ из тиристорной пары 1213, а остальные три управляемых двунаправленных ключа 6-7, 8-9 и 10-11 З 5пафазно соединены параллельно вторичным обмоткам однофазных трансформаторов- 3,в этих фазах равны нулю и на нагрузкеформируется напряжение, равное полобречь током намагничивания сердечников, суммарная намагничивающая сила обмоток всех трансформаторов должна равняться нулю, так что фаэные токи 1 А=-10 и=О (эа положительное направСление фаэных токов принято направление от ис-;дачника питания к нагрузке).Для получения 12-пульсного режима работы необходимо, чтобы напряжение на нагрузке формировалось из отрезков синусоид определенной амплиту" ды, сдвинутых между собой на 30 эл.град. Требуемые сдвинутые синусоидальные напряжения для формирования 12-пульсного режима можно полу" чить выбором подходящих комбинаций включенных тиристоров (согласно таблице на фиг. 2). Например, при включенном состоянии тиристоров 6 и 13 закорочена вторичная обмотка трансформатора фазы А, а вторичные обмотки трансформаторов фаэ В и С соединены последовательно, В результате этого в фазе А напряжение нагрузки формируется фазным напряжением ОА, отстающим по отношению с -0 на 30 эл,град, что и требовалось. При этом ток нагрузки 1 максимален, а токи в фазах В и Сравны (1 В = с)На фиг. 2 показаны для схемы фиг.1 временные диаграммы напряжения питания фазы АО 4 , шесть потенциально возможных напряжений нагрузки 0Оу, соответствующих различным комбинациям замыкания ключей и пример напряжения нагрузки УА, сформированного из отрезков шести синусоид О " 11 при замыкании ключей 613 согласно таблице на фиг. 2. Кривые напряжения нагрузки ОяВ и ОС аналогичны кривой ОА и сдвийуты соответственно на угол -2 Р/3 и 2 л/3.. Регулирование величин токов и на" пряжений нагрузки достигается как и в известных схемах фазового регулиро. вания изменением сдвига фазы включения тиристоров относительно напряжения питания. При этом регулирование возможно как отстающим, так и опережающим током. Для обеспечения требуемого алгоритма отпирания ключей 6 - 13 исполь зуется блок управления, одна иэ возможных блок-схем которого приведенана фиг. 3 а, а временные диаграммы работы этого блока управления на Фиг. Зб, Блок управления включет Формирователь 4 прямоугольных напряжений с частотой 50 Гц с фазовым 5 сдвигом 0 эл.град. (кривая Ч 14 фиг. Зб) и 180 эл.град ( Ч 14" ), фор" мирователь импульсов с частотой 100 Гц ( Ч 15 ), формирователь синхронизирующега импульса 16 (Ч 16), гене-ритор пилообразного напряжения с частотой .100 Гц 17 (Ч 17), усилитель сигнала рассогласования 18 (Ч 18), Формирователь импульсов 19 для получе. ния фазового сдвига в диапазоне 0 - 180 зл.град ( Ч 19), триггер 20 (Ч 20 ), Фазовый детектор 21 (Ч 21 ), генератор прямоугольных импульсов с частотой 600 Гц 22, регулируемый напряжением Ч 22 , счетчик-делитель на двенадцать 23 (Ч 23 и Ч 23"), дешифратор 24 для формирования двенадцати импульсов длительностью 1,67 мс сфазовым сдвигом между импульсами 30 эл.град. (Ч 24, Ч 24" ), инвертор сигнала и размножитель количества сигналов 25 (Ч 25( ), диодный сумматор 26 (Ч 26 ), узел гальванической развязки 27 и усилитель мощности импульсов управления ключами 28.30Блок управления работает следующим образом.С помощью блоков 14, 15 и 17 формируется пилообразное напряжение с частотой 100 Гц и синхронизированное с З 5 питающим напряжением О( устройства. Чтобы избежать возникновения фазового сдвига на 180 эл.град. при включениях использован дополнительный синхронизатор 16, выход которого соединен 40 со вторьик входом триггера 20. На основе пилообразного напряжения Ч 17( и усиленного сигнала рассогласования Ч 18" Формируются импульсы Ч 19 с час-, тотой 100 Гц и с требуемым фазным 45 сдвигом относительно сети питания. Из указанных импульсов Ч 19 формиру,ются триггером 20 импульсы Ч 20 длительностью полпериода питающего напря- Г жения, но имеющие требуемый фазовый(сдвиг. Импульсы Ч 20 передаются в первый вход фазового детектора 21. .Для получения управляющих импульсов длительностью 30 эл,град, частота питающего напряжения умножается в 12 раз. В качестве умножителя частоты используется фазочувствительный контур обратной связи, который содержит фазовый детектор 21, управляемый напряжением генератор 22 и счетчик-делитель 23, Выходное напряжение Ч 23 старшего разряда счетчика 23, которое изменяется с частотой 50 Гц, используется непосредственно для сравнения фаз сигналов Ч 20 и Ч 23 на входе фазового детектора 21, т.е. для замыкания фазочувствительного контура. Выхоцное напряжение Ч 23 счетчика-делителя 23 передается на дешифратор 24, двенадцать выводов которого поочередно от первого до двенадцатого выдают импульсы длительностью 1,67 мс и фазовым сдвигом между импульсами 30 эл.град. (первые два импульса обозначены 324 и Ч 24 . Из каждого импульса от Ч 24 до Ч 24 с помощью инХвертора и размножителя 25 формируются три одинаковых инвертированных сигнала от Ч 25 до Ч 25 . Далее в соответствии с алгоритмом отпирания управляемых ключей 613 требуемые импульсы управления суммируются диодным сумматором 26 и передаются через элемент гальванической развязки 27 (оптрон, импульсный трансФорматор) и усилитель мощности управляющего сигнала 28 на управляющий электрод соответствующего управляемого ключа. Предлагаемое устройство упрощено за счет уменьшения количества управляемых ключей в ключевом коммутаторе ,и за счет исключения промежуточных выводов вторичных обмоток трансформаторов, позволяющего при практической реализации устройства использовать ;серийные однофазные двухобмоточные трансформаторы,