Устройство для регулирования трехфазного напряжения

ОП ИСАНИЕ 935(96ИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск наСфцмалмстическнкРеслублмк(51) М, Кл.05 Р 1/20Н 02 М 5/257 Ье 1 дарстеаеный кемитет СССР ав дием мзабретений м еткрытмм(72) Автор изобретен ыя А. Г, Савин Капининский ордена Трудового Красного Знамени(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ1Изобретение относится к эпектротехнике,в частности, преобразоватепьной технике, и может быть испопьзовано, например, дпя регулирования ипи стабилизациинапряжения эпектропотребитепей.Известны устройства дпя регулирования трехфазного напряжения, содержащиесиловой трансформатор и вентипьные мосты 1 и Г 21.Недостатком этих устройств являетсяповышенная мощность трансформатора,Наибопее близким иэ известных устройств явпяется устройство дпя регупирования трехфазного напряжения, содержащее трансформатор и вентипьные мосты,между входом одного иэ которых и входными (выходными) выводами устройствавключена одна иэ обмоток трансформатор 21,Недостатком известного ус гройства26является повышенная мощность трансформатора, обусповпенная напичием третьейвспомогательной обмотки, а также значительное искажение выходного напряжения из-аа содержащихся в нем 5-ой и7-ой гармоник,Бель изобретения - повышение качества выходного напряжения и снижениетрансформаторной мощности,Поставленная цепь достигается тем,что известное устройство, содержащеетрансформатор. и вентипьные мосты, меж"лу входом одного из которых и входными (выходными) выводами устройствавключена одна из обмоток трансформатора, снабжено вторым трансформатором,выводы соответствующей обмотки которого подкпючены ко входным (выходным)выводам устройства и входу второго вентипьного моста, а другие обмотки обоихтрансформаторов соединены между собойпоследовательно и подкпючены к выходным (входным) выводам устройства.При этом числа витков одноименныхобмоток трансформаторов, соединенныхсо входами выпрямитепьных мостов и несвязанных с ними, относятся между собой как 1:1 и Л;1, соответственно, а3 9358Обмотка с большим числом ВиткОВ соеди-нева при этом в треугольник.На фиг. 1 приведена схема устройства в которой выходы вентильных мостов, выполненных на встречно-параллельно включенных управляемых и неуправляемых вентилях, подключены к нако"пительным конденсаторам; на фиг. 2 -схема устройства в котором выходы вентильных мостов, выполненных на управля0емых вентилях с односторонней проводимостью, подключены к обмоткам сглаживаюшего двухобмоточного дросселя илизамкнуты накоротко; на фиг. 3 - диаграммы токов, 15Устройство содержит:1,2-трансформаторы; 3, 4, 5 и 6, 7,8 - обмотки трансформатора 1; 9, 10,11 и 12, 13, 14 - соответствующие одноименные обмотки трансформатора 2; 3 р15 и 16 - первый и второй вентипьныемосты, соответственно; 17, 18, 19 и20, 21, 22 - входные выводы вентильных мостов 15 и 16, соответственно;23 - накопительные конденсаторы (фиг,1) 25или обмотки сглаживающего двухобмоточного дросселя (фиг, 2), соответственно;24, 25, 26 и 27, 28, 29 - входныеи выходные выводы устройства соответственно. 30На фиг. 3 приведены диаграммы токовустройства с индуктивным накопителем(фиг, 2), где:1 з - диаграмма выходного тока вентильного моста 15,35- диаграмма выходного тока вентильного моста 16.Рассмотрим принцип действия устройства с емкостным накопителем (фиг, 1),Предположим, что трехфазный источник питания подключен ко входным выводам 24, 25 и 26, а нагрузка - к выходным выводам 27, 28 и 29.Пусть по фазам нагрузки протекаютсинусоидальные токи, Тогда вследствие,15указанного различия в коэффициентах транс-формации и схемах соединения вторичныхобмоток, первичные токи обоих трансформаторов также синусоидальны, равны повеличине, но сдвинуты относительно другдруга на 30 о.Если вентили диодно-тиристорных моотов 15 и 16 также переключаются сосдвигом на 30 д, то обе первичные целибудут находиться в одинаковых условиях,и при изменении момещта отпирания тиристоров относительно напряжения сетибудет изменяться напряжение на первичных обмотках обоих трансформаторов,что приведет к изменению напряжения на выходных выводах устройства.Искажение напряжения на нагрузке при этом обусловлено высшими гармониками, солержашимися в напряжении пиопно-тиристорных мостов.При предложенной схеме включения оо- моток трансформаторов 1 и 2 и входов вентильных мостов 15 и 16 основные гармоники фазных вторичных напряжений совпадают по фазе, гармоники с номерами (12+1), где К = 1, 2, 3, так же будут совпадать по фазе, а остальные гармоники, находясь в противофазе будут уничтожаться (следует из разложения в ряд фурье фаэного напряжения диодно-ти ристорного моста при коэффициенте трансформации 2, например, равным единице),Таким образом, в выходном напряжении не содержатся гармоники с номерами ниже 11, что и определяет малое искажение выходного напряжения, а следовательно и повышение его качества.Рассмотрим принцип действия устройства с индуктивным накопителем (фиг. 2).Предположим, что параметры сглаживаюшего двухобмоточного дросселя 23 таковы, что суммарные ампервитки его обмоток за период переключения вентилей остаются неизменными, т.е. выполняется условие:.м 1 чц:союз . (1)3,Тогда в любой момент времени в обоих мостах 15 и 16 открыто пять венти-лей, причем попеременно: в одном - два,а в другом - три вентиля,В межкоммутационные интервалы вовсех обмотках трансформаторов 1 и 2протекают неизменные по величине токи,В момент коммутации Вентилей величина токов изменяется в связи с изменением схемы включения обмоток, но так,что выполняется условие (1 ),В результате формируется прямоугольно-ступенчатая форма токов (фиг. 3 ),Оба тока, первичный и вторичный содеркат высшие гармоники с номерами(12 К+1), К = 1, 2, 3 .повторяетформу тока, причем величина напряженияна нагрузке зависит От момента отпирания вентилей относительно питаюшей сети и регулируется изменением угла отпирания,При замыкании выводов постоянноготока вентильных мостов 15 и 16, вовторичной цепи гармоники токов и напряжений с номерами 6 (2 Кф 1), К = О, 1,935 2,.также будут отсутствовать вспедствие предлагаемого на фиг. 1 и фиг, 2соединения вторичных обмоток и сдвигапо фазе на ЗОо моментбв переключениявентилей мостов, 5Выходное напряжение устройства вэтом случае будет представлять собойкусочно-сйнусоида пьную функцию, величина основной гармоники которой регулируется изменением угпа отражения вентилей 1 Омостов 15 и 16.Поскольку замкнутый накоротко вентипьный мост 15 или 16 представпяетсобой по существу трехфазную группувстречно-параппепьно вкпюченных вентилей, соединенную в звезду, то принципработы устройства не изменится, еслиобе группы вентипей будут соединены нев звезду, а в треугопьник,При вкшочении вентипьных мостов не уусо стороны ррзомкнутых нулевых точекобмоток трансформаторов 1 и 2,а со сто роны входных выводов 17, 18 и 19, обевторичные обмотки трансформаторови 2 могут быть соединены в звезду,при этом первичная обмотка одного изтрансформаторов допжна быть соединенав треугольник.Максимапьное напряжение на выход,ных выводах 27, 28 и 29 имеет местопри угле управления вентилей, равном нулю, когда нулевые точки обоих обмоток трансформаторов практически замкнуты на коротко,В этом случае напряжение на обмотках равно напряжению питающей сети, а35напряжение на нагрузке равно герметической сумме вторичных напряжений трансформаторов 2 и 1,С учетом фазового сдвига этих напряо 40жений на 30 суммарная мощность трансформаторов равнаб :1.048ТР 896 6форматор и вентильные мосты, междувходом одного из которых и входными(выходными ) выводами устройства включена одна из обмоток трансформатора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения и снижения трансформаторной мощности, снабжено вторым трансформатором,выводы соответствующей обмотки которого подключены к входным (выходным) выводам устройства и входу второго вентильного моста, а другие обмотки обоихтрансформаторов соединены между собойпоспедовательно и подключены к выходным (входным) выводам устройства.2, Устройствопоп. 1, отпичаю ш е е с я тем, что чиспа витков одноименных обмоток трансформаторов, соединенных с входами вентипьных мостов,и не связанных с ними, относятся междусобой как 1:1 и 1/3;1, соответственно,а обмотка с большим чиспом витков соединена при этом в треугопьник,3, Устройство по и, 1, о т и и ч аю ш е е с я тем, что в случае выпопнения вентильных мостов на встречно-паралпепьно включенных управляемых и не,управляемых вентилях в каждый вентильный мост введен накопитепьный конденсатор, шунтирующий его выход. 4, Устройствопоп, 1, от пичаю щ е е с я тем, что, в спучае выпопнения вентильных мостов на улравпяемых вентипях с односторонней проводимостью в него введен двухобмоточный сглажива юший дроссепь, а их выводы подключены к обмоткам сгпаживающего дроссепя ипи замкнуты накоротко. Источники информации,принятые во внимание при экспертизегде В, - мощность нагрузки;458 мощность трансформаторов 1 и 2.трформула изобретения1. Устройство дпя регулирования трехфазного напряжения, содержащее транс 1. Авторское свидетельство СССР позаявке Мц 2713123/07,кл Н 02 М 5/257 ф 1979 е2, Авторское свидетельство СССР позаявке % 2663430/07,кл. Н 02 М 5/257, 1978938896 0,7 Составитель Д фуфлыгиЗапесочный Техред Ж.Кастелевич Корректор Л ан Ред Заказ 4 одписное ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4/49 Тираж 914 ПВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5