Устройство для регулирования трехфазного напряжения — SU 1015357 (original) (raw)
., щ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ электровтвЕСНсМЮ авиДПаЪСт(71) Институт термофизикн нфизики АА Эстонской ССР(56) 1, Авторское свидетельство СССР9 851361, кл. 6 05 Г 1/24, 1981,2. Авторское .свидетельство СССРпозаявке. В 2848391/07,кл. С 05 Г 1/24,.1979.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3220599/07,кл. 6 05 Г 1/24, 1981,(54 )(57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВААИЯ ТРЕХФАЗАОГО ААПРЯЖЕАИЯ, содер,.801015 А жащее трехфазный междуфазный авто- трансформатор, фаэные обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с отводамн, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа из которых подклочена к вершинам образованного фазными обмотками треугольника, а вторая группа - к выводам для подключения питающей сети, при этом отвод каждой из фаэных обмоток через двунаправленный управляеьий ключ подкяючен к общей точке соединения двух других фазных обмоток, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и улучшения маасогабаритнык показателей, параллельно каждой фаэной обмотке автотрансформатора подключен дополнительно введенный двудвунаправлеиный управляеьий ключ.Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано, например, в качестве плавнорегулируемого.источника трех" фазного напряжения с близкой к си нусоидальной формой тока нагрузки.Известны устройства для регулирования трехфазного напряжения и тока, содержащие междуфаэный односердечниковый автотрансформатор с переклю чаемым коэффициентом трансформации, включенный последовательно с трехфазной нагрузкой и источником питающего напряжения 1 3 и 2 .Недостатками известных устройств 15 являются относительно большое количество тиристоров в случае реализации управляемых двунаправленных ключей в виде встречно-параллельно включенных тиристорных пар, а также повышенные суммарные потери в ключах.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для регулирования трехфазного напряжения, содержащее трехфазный междуфаэный автотрансформатор, фазные обмотки которого соединены в треугольник и выполнены с отводами, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, пер вая группа из которых подключена к вершинам образованного. фазными обмотками треугольника, а вторая группа к выводам для подключения питающей сети, при этом отвод каждый иэ фаз ных об моток через двунаправленный управляемый ключ подключен к общей точке соединения двух других фазных обмотокИ,Устройство работает следующимобразом.В каждый момент времени во включенном состоянии находится один ключ.Если во включенном состоянии находится один ключ иэ пар 11-12, 13-14 или15-16, то через этот ключ один из выводов 5-7 соединен с одним отводоммежду двумя остальными выводамидля подключения нагрузки. Так как видеальном случае суммарная намагничивающая сила любой обмотки автотрансформатора равна нулю, то этопозволяет при анализе работы пренебречь намагничивающим током. Соответственно ток включенного ключа в обмотке автотрансформатора распределя-.ется на две составляющие, которыепо направлению. противоположны и поабсолютной величине обратно пропорциональны числам витков соответствующих частей обмотки автотрансформатора, При этом ток ключа одновременно является током нагрузки однойфазы, а токи в двух частях работающей обмотки автотрансформатора являются соответственно токами нагрузки остальных двух фаз,Если во включенном состоянии находится один ключ иэ пар 17-18,19-20 или 21-22, то через этот ключсоответствующая фазная обмотка закорачивается, а также закорачивается одна пара из выводов 5-7, следовательно к суммарной нагрузке соответствующих двух фаз подключено линейное напряжение источника питания.Ток включенного ключа в данном слу 40 Недостатками этого устройства являются большая типовая мощность междуфазного автотрансформатора и относительно большое количество отводов его обмотки.Цель изобретения - упрощение устройства и улучшение его массогабаритных показателей. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования трехфазного напряжения, содеРжащем трехфазный междуфаэный автотрансформатор, фазные обмотки котоРого соединены в треугольник и выполнены с отводами, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки, первая группа иэ которых подключена к вершинам образованного фаэными обмотками треугольника, а вторая группа - к выводам для подключения питающей сети, при этом отвод каждой из фазных обмоток через двунап-, 60 равленный управляемый ключ подключен к общей точке соединения двух других фаэных обмоток, параллельно каждой фаэной обмотке автотрансформатора подключен дополнительно введенный двунаправленный управляемыйключ,На фнг. 1 приведена функциональная схема устройства для случая12-импульсного режима работы; нафиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, и таблицаочередности замыкания ключей.Устройство для регулирования трехфазного напряжения (фиг. 1 содер-жит трехфазный источник 1 питания,трехфазную нагрузку 2, ключевойкоммутатор 3, междуфаэный автотрансформатор 4, фаэные обмотки которогосоединены в треугольник, вершины которого подключены к первой группевыводов 5-7 для подключения нагрузки 2, и имеют отводы 8-10, двунаправленные управляемые ключи 11-12, 1314,и 15-16, соединяющие соответственно отводы 8 - 10 с общей точкойсоединения двух других фазных обмо- .ток автотрансформатора 4, дополнительные двунаправленные управляемыеключи 17-1819-20 и 21-22, включенные параллельно соответствующейфаэной обмотке автотрансформатора 4,т,е. между выводами 5 и 6, 6 и 7, 7.и 8 первой группы для пофазного подключения нагрузки 2.чае является токой нагруэки двух фаэ, в то же время ток в третьей фазе равен нулю.Регулирование величин токов и напряжениЯ нагрузки достигается изменением сдвига фазы включения тирис-торов относительно напряжения питания, При этом регулирование возможно как с отстающим, так и с опережающим током. В первом случае ключи работают в режиме естествен ной- коммутации, во втором случае . необходима принудительная коммутация ключей или применение полностью управляемых. ключей других типов.Рассмотрим интервал работы, когда включен ключ 13. В .этом случае через ключ 13 вывод 5 соединен с отводом 9, Ток ключа 13 является одновременно током .нагрузки 1 А в Фазе А (фиг. 2). Отвод 9 делит обмот- куЮЬ 1=% между выводами 6 и 7 на дверавные части %. =Ю , Токи в этих частях обмотки являются одновременно токами 1 и 1 С нагрузки с обратным, знаком. Так как согласно изложенному выше величины токов в частях обмотки обратно пропорциональны числам витков, то в данном случаеЬ(1)30 СоответственноЛ=-1 В-С=-2 Э=-С35Следующий интервал (фиг. 2 ) начинается,выключением ключа 13,включением ключа. 21 и соответственно эакорачиваннем Фазной обмотки автотрансформатора между выводами 5 и 407. В этом случае через ключ 21 эакорочены выводы 5 и 7 и к суммарной нагрузке двух Фаз ЙЛ+ й подклю"чено линейное. напряжение О так,что ток ключа одновременно являетсятоком нагрузки в соответствующихфазахЛ 1, причем 1 О.В теченйе периода питания ключи11 - 22 включаются в последователь"ности 13 - 21 - 12 - 20 - 15 " 17 14 - 22 - 11 - 19 - 16 - 1 В (фиг, 2) -50и каждое изменение интервала сопровождается ступенчажм изменением от-.ношения фаэных токов, причем соот-.бношение ступеней О тО-:ОЕ= 1: созЗОсов 60 О обеспечивает йсключение из у тока и напряжения нагруэки высших гармоник ниже 11-й.При увеличении числа отводов и, соответственно, частоты переключений ступенчатое изменение отношений фаэныХ токов приближается Все более к случаям с неискаженными синусоидальными токами, когда отношения фаз ных токов изменяются по закону: сов (сок+ Ч + 2 Ю) где Ч - сдвиг фазы между фазным на"1пряжением питания и Фаэнымтоком,На фиг. 2 показаны временные диаграммы напряжения питания фазы АО ,.шесть потенциально возможных напряжений нагрузки 0 -О-, соответствуецих включению одного ключа иэшести пар ключей, и пример напряжения нагрузки 0 ,сформированногоиз отрезков пяти синусоид У 1-Ц0- и)и нулевого отрезка 0- йри замаканин ключей 11 - 22 согласно таблице (,фиг, 2). Кривые напряженийнагрузки Ой и О аналогичны кривойОйкая сдвинуты соответственно на углы-23/3 и 2%/3.Предлагаемое устройство для регулирования трехфазного напряжения по.сравнению с прототипом характеризуется существенным уменьшением типовой мощности междуфазного автотрансформатора. Кроме того, оно имеет меньшее количество бтводов. В определенные интервалы времени черездополнительные ключи часть токанагрузки минует обмотки автотрансформатора, а прн максимальном выходном напряжении автотрансформаторможет быть полностью закорочен, врезультате чего типовая мощностьмеждуфазного автотрансформатора уменьшается на ЗЗЪ по сравнению с прототипок и тем. самым улучшаются массогабаритные показатели устройства,Тан как дополнительные ключи присоединены не к отводам, а к началами концам фазных обмоток автотрансформатора,:то требуется меньшее количество отводов,и тем саькм предлагаемое устройство упрощается. Впрототипе при а-импульсном режиметребуется в/2 отводов, а в предлагаемом устройстве - (в/2)-3 отводь,4 ИПИ Зака аж 874 П 208/44 исное