Трехфазный преобразователь переменного напряжения в переменное

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Я)4 Н 02 М 5/2 и электро электроди к с 1980.о СССРО, 1984. ВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОЕя к электроОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙИ ОТКРЫТ ПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИ(21)4153396/24-07(71) Институт термофизикифизики АН ЭССР и Институтнамики АН УССР(54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕ(57) Изобретение отюсит ОБРЕТЕНИПЬСТВУ технике. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей.Регулирование напряжения осуществляется изменением сдвига фазы включения тиристоров 1-8 относительно напряжения сети, В каждый момент времени во включенном состоянии находятся два тиристора,.соединяющие обмотки трансформаторов 9, 10, обеспечивая межфазный энергообмен. В результате этого при определенных комбинации и последовательности включения тиристоров на нагрузке Формируется напряжение из отрезков синусоид различной амплитуды. За счет примененных связей обмоток трансформаторов 9, 10 с выводами нагрузки 1 и фазными выводами сети достигается цель. 3 ил 2 табл.1427522 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, в качестве плавнорегулируемого источника трехфазного Напряжения с близкой к синусоидальной формой напряжения нагрузки и тока питания,Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей преобразователя.На Фиг. 1 приведена принципиальная силовая схема трехфазного преобразователя переменного напряжения в переменное; на фиг. 2 - временные диаграммы, 15 поясняющие порядок формирования напряжения на нагрузке при заданной последовательности коммутации управляемых ключей; на Фиг, 3 - блок-схема блока управления д20 Трехфазный преобразователь переменного напряжения в переменное(фиг. 1) содержит двунаправленные25управляемые ключи, составленные извстречно-параллельно соединенных тиристоров 1-8 и трансформаторы 9 и10, Трансформатор 9 выполнен трехобмоточным, причем его две одинаковыепервичные обмотки включены последовательно с цепью нагрузки 11 в Фазах Аи С соответственно. Обмотка трансфорМатора 10 включена последовательнос цепью нагрузки 11,в Фазе В, Вторичная обмотка трансформатора 9 и включенная последовательно с цевью нагрузки 11 в Фазе В обмотка. трансформатора10 выполнены секционированными и имеюг одинаковое количество выводоввьщоды 12-15 и 16-19 обмоток соответ(1 ственно трансформаторов 9 и 1 О. Начало каждая" секции (выводы 12-14) вторичной обмотки первого трансформатора 9 через соответствующие двунаправленные управляемые ключи из тиристоров 1-6 соединены с концом соответствующей секции (с выводами 17-.19) обмотки второго трансформатора 10, а конец последней секции (вывод 1 Я вторичнойобмотки трансформатора 9 через дауна-правленный управляемый ключ из тиристоров 7 и 8 соединен с началом первой секция (с выводом 16) обмотки трансформатора 10,55Блок управления (Фиг. 3) содержит узел 20 синхронизации, задающий генератор 21, счетчик-делитель 22 и дешифратор 23. 211 редлагаемый трехфазный преобразователь переменного напряжения в переменное работает следующим образом.В каждый момент времени во включен" ном состоянии находятся два тнристора, соединяющие обмотки обоих трансформаторов, обеспечивая тем самым управляемый межфазный энергообмен, В результате этого при определенных комбина- циях и последовательности включения тиристоров на нагрузке формируется напряжение из отрезков синусоид различной амплитуды.Для получения токов нагрузки, не содержащих высших гармоник ниже 11-й, преобразователь должен работать в 12- пульсном режиме и ток каждой фазы должен быть сформирован из синусоид различных амплитуд, относящихся как соз 15 : сов 45 : соз 75 = 1 0,732 : 0,268, Такие требуемые соотношения токов обеспечиваются подбором соответствующих соотношений чисел витков обмоток трансформаторов, соединенных между собой путем включения соответствчощих пар однонаправленных управляе; .х ключей, Для этого обмотки трансфо .",аторов должны быть разбиты на отдельные секции со следующими соотношениями чисел витков отдельных секций: для первого трансформатора Цг 11,ц . И з. = 0,577 0,155 : 0,268; для второго трансформатора И 4 ь-и1 т-ю 1 а ю 90;268: 0,155: 0,57, где МФ ф ф 9 Я 1 дций, расположенных между выводами 12- 13, 13-1418-19 соответственно.Для получения 12-пульсного режима необходимо, чтобы ток нагрузки каждой Фазы формировался из отрезков синусо" ид, сдвинутых между собой на 30 эл, град. Требуемые сдвинутые синусоиды получаются выбором подходящих комбинаций включения ключей. Например, при включенном состоянии ключей 1 и 8 соединены между собой все секции трансформатора 9 и первая секция 1 д 1 ь 1 трансформатора О, следовательно, направления токов и напряжений обмотки второго трансформатора изменяются.Токи нагрузки отстают от соответствующих токов предыдущего интервала, когда были включены ключи 1 и 4, на 30 зл. град. Таким образом, напряже" ния нагрузки П, , як , 11 формируются из отрезков шести потейциальновозможных синусоид различной амплитуды.На фиг. 2 показаны для схемы фиг. 1временные диаграммы напряжений пита 5ния фазы А Од, шесть потенциально возможных напряжений нагрузки 11Ц 1соответствующих замыканию соответствующих ключей, и пример напряжениянагрузки 0, сформированного из отрезков шести синусоид 010-, призамыкании. ключей 1-8 согласно таблицена.фиг. 2. Кривые напряжения нагрузки11 и 11 аналогичны кривой 11 исдвинуты соответственно на угол " 1-2373 и 2 Х/3.Регулирование токов и напряженийнагрузки достигается как и в известных схемах фазового регулирования,изменением сдвига фазы включения тиристоров относительно напряжения питания. Экспериментально проверено, чтопри регулировании с отстающим токомтиристоры работают в режиме естественной коммутации. Обусловлено это 2тем, что при отпирании следующего поочереди тиристора на предыдущем работающем тиристоре появляется запирающее напряжение (катод станет положительным относительно анода) 3Блок управления, обеспечивающийтребуемый алгоритм отпирания управля.емых ключей 1 - 8, работает следующимобразом,На входы узла 20 синхронизации подаются напряжение сети ОА и выходноенапряжение х 4 высшего разряда счетчика-делителя 22, На входе задающегогенератора 21 суммируются выходноенапряжение узла синхронизации и сигнал управлеНия 0 Ч. В режиме синхронизации частота напряжения задающегогенератора в 12 раз выше частоты напряжения сети О и между выходным сигналом х 4, и напряжением 0. устанавливается такая разность фаз, что выход-:ной сигнал узла синхронизации компенсирует влияние управляющего сигналаО, Счетчиком-делителем используетсяделитель по модулю на двенадцать (например, К 155 И 4), который преобразует систему из 12 последовательныхвременных интервалов с длительностьюЗО эл,град каждый в Функции х 4,.х,х, х двоичной системы - код 1, 2,4, 6 (табл, 1),Сос тояния выходов рр дешифратора 23 в интервалах времени 1 ХЕ 1 приведены в табл, 2, составленной на основе очередности замьжгнияуправляемых вентилей 1-8.Исключение из спектра выходногонапряжения высших гармоник более высокого порядка достигается путем увеличения количества секций обмотоктрансформаторов и управляемых ключей.0Например, для получения токов нагрузки, не содержащих высших гармоникниже 15-й, преобразователь должен работать в 16-пульсном режиме иток5 каждой фазы должен быть сформированиэ синусоид, различных амплитуд, относящихся как 1;0,8478:0,5665:0,1989.Такие требуемые соотношения токовобеспечиваются подбором соответствую 0 щих соотношений. чисел витков обмотоктрансформаторов, соединенных междусобой путем включения соответствующихпар однонаправленных ключей. Для этогообмотки трансформаторов должны быть5 разбиты на отдельные секции со следующими соотношениями чисел витков отдельных секций: для первого трансформатора 0,281;0,199:0040;0,281:0,199или 0,082:0,238:0,066:0,414:0199;0 или 0,082;0,122:0,182:0,414:0,199;или 0,541:0,091;0,061;0,108;0,199:или 0,21.0,0.з.0217.0,32.0,9.или 0,351:Ор 180;0,036:0,23:0,199;или 0,000:0,133;0,199 й 0,469;0,199;или 0,586:0,082;0,055:0,078:0.1991ипи 0,281:0,040:0,1990,281:0,199,"или 0,649;0,070:0,047:0,036;0,199;или 0,152:0,047;0,235:0,368:0,1991или 0,400;0,166:0,033:0;202:0,199;40 для второго трансформатора при обратной последовательности секций0,199:0,281:0,0400,199;0,281,Для получения 6-пульсного рещма,необходимо, чтобы ток нагрузки каж 45 дой Фазы формировался из отрезков синусоид, сдвинутых между собой на22,5 эл,град. Требуемые сдвинутыесинусоиды получаются выбором подходящих комбинаций включения ключей.50 Для получения токов нагрузки, несодержащих высших гармоник ниже 23-йпреобразователь должен раббтать в 24 пульсном режиме и ток каждой Фазыдолжен быть сформирован из синусоидразличных амплитуд, относящихся как1:0,9319:0,8002:0,6140:0,3860:0,1316.,Такие требуемые соотношения токов,обеспечиваются подбором соответствующих соотношений чисел витков обмоТаблица Иитервалы Юостояние вы 1 О 1 О О 1 О 1 ОО О О 1 1 1 О 1 О 0 О О О О О1 0 О 0 О О . О О 1 0 0 О 1 1 1 1 1 Таблица. 2 Интервал О О О 1 1 О 1 О О 1 0 О О О 1 О О О О 1 0 О 1 О 0О О О О 1 О О О О О О 5 1427 ток трансформаторов, соединенных между собон путем включения соответствующих пар однонаправленных ключей. Для этого обмотки трансформаторов должны5 быть разбиты на отдельные секции со следующими соотношениями чисел витков отдельных секций: дпя первого транс-. форматора.0,0353:0,1071,00866;0,11 29: :0,2585:0,2680:0,1316 ипи 0,5175: :Ою 144.30 в 0446:Оэ 0342:Ой 0597:Оь 0681: еОу 13161 или Оу 1645 а Оу 0927Оу 0201 е :Оь 152730 е 2238:Ою 2144:Ов 13161 для вгорого трансформатора 0,131 бф 0,2680 ф :0,2585:0,129:0,0866:0,107130,0353 и тадэДля получения 24-пульсного режима нЕобходимо, чтобы ток нагрузки каждой Фазы формировался из отрезковсннусоид, сдвинутых между собой на 20 15 эл.град. Требуемые сдвинутые си-, нусоиды получаются выбором подходящих комбинаций включения ключей. Формула и э о б р е т е н и яТрехфазный преобразователь пере менного напряжения в переменное, со держащий двунаправленные управляемыекличи и два трансформатора, обмоткикоторых включены последовательно сцепью трехфазной нагрузки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения массогабаритных покаэате":лей, первый трансформатор выполнентрехобмоточным, причем его две одинаковые первичные обмотки включеныпоследовательно с двумя фазами цепинагрузки и соответствующей фазой источника питания в двух фазах соответственно, а вторичная обмотка первого трансформатора и включенная последовательно с цепью нагрузки . втретьей Фазе обмотка второго трансФорматора выполнены секционированными, причем каждый -й вывод вторич-.ной обмотки первого, трансформатора,кроме последнего, соединен через со,ответствующий двунаправленный управравляемый ключ с (х+1)-м выводом, аее последний вывод " с первым выво-,дом обмотки второго трансформаторасоответственно.. Пилипенк Редактор Е. Ко Тираж ббб Подл ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Раушска