Устройство для регулирования трехфазного переменного напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содержащее трехфазный трансформатор , первичные обмотки которого последовательно соединены с обмотка ми дросселя, а вторичные обмотки через выходной фильтр соединены с выводами для подключения нагрузки, и блок управления, включенный между нагрузкой и входом управляемого ключевого элемента, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, управляемый ключевой элемент выполнен трехфазным и подключен выходом к общим точкам соединения обмоток трансформатора и дросселя, причем дроссель выполнен трехфазным линейным.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Зюв 6 05 F 1/44

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3376753/24-07 (22) 06.01.82 (46) О7.10.83. Бюл. и 37 (72) В.Ф, Шукалов, В.A. Иванов, 3.О. Балтайс и Н,А. Якобчук

t (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (53) 621.316 722(088.8) (56) ), Авторское свидетельство СССР

У 305465, кл ° G 05 F 1/10, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

N 401981, кл. G 05 F 1/20, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Я 498610, кл . Q 05 F 1/32, 1976. . (54) (57) УСТРОЙСТВО ПЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕ„„SU„„1046742 A

НИЯ, содержащее трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого

;последовательно соединены с обмотка,ми дросселя, а вторичные обмотки через выходной фильтр соединены с выводами для подключения нагрузки, и блок управления, включенный между нагрузкой и входом управляемого :ключевого элемента, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, управляемый ключевой элемент выполнен трехфазным и подключен выходом к общим точкам соединения обмоток трансформатора и дросселя, причем дроссель выполнен трехфазным линейным.

С2

1 1046

Изобретение относится к электротехнике, в частности -к устройствам питания электроустановок, и может бытЬ использовано как для питания потребителей переменного тока, так

5 и постоянного.

Известны трехфаэные схемы регулирования, содержащие трехфазный трансформатор, в разрыв нейтральной точки первичных обмоток которого включен трехфазный диодно-транзисторный ключ. Регулирование напряжения осуществляется как непрерывно, так и импульсным способом (1 ) и L 2 >.

Однако в регулирующем транзисто!

5 ре указанных схем создаются большие потери, так как через него проходит весь ток первичной обмотки. К регулирующему транзистору приложено повышенное обратное напряжение, что

20 значительно ограничивает область применения схем. Кроме того, регулирующий транзистор, прерывающий ток в первичной цепи, создает значительные помехи в цепях первичного источни25 ка и в нагрузке, а также приводит к большим перенапряжениям, возникающим в первичной цепи.

Наиболее близким к Предлагаемому является устройство для регулирова30 ния трехфазного переменного напряжения, содержащее трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого последовательно соединены с обмотками дросселя, а вторичные обмотки через выходной фильтр соединены с выводами для подключения нагрузки, и блок управления, включенный между нагрузкой и входом управляемого ключевого элемента t 3 1.

Недостаток известного устройства ®0 состоит в том, что форма потребляемого тока иэ сети сильно отличается от формы приложенного напряжения .

Кроме того, устройство обладает низким быстродействием и имеет сложную 45 схему, что приводит к снижению надежности в работе и функциональных возможностей.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства.

Указанная. цель достигается тем, что в устройстве для регулирования трехфазного переменного напряжения, содержащем трехфазный трансформатор, )Я первичные обмотки которого .последовательно соединены с обмотками дросселя, а вторичные обмотки через вы742 2 ходной фильтр соединены с выводами для подключения нагрузки, и блок управления, включенный между нагрузкой и входом управляемого ключевого элемента, управляемый ключевой элемент выполнен трехфазным и подключен выходом к общим точкам соединения обмоток трансформатора и дросселя, причем дроссель выполнен трехфаз:-тым линейным.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; -ra фиг, 2 — форма выходного напряжения.

Первичные обмотки трехфазного трансформатора 1 соединены с обмотками трехфазного линейного дросселя

2, а вторичные обмотки трансформатора через выходной фильтр 3 соединены с нагрузкой 4. Блок 5 управления включен между нагрузкой и зходом управляемого ключевого элемента

6, выход которого соединен с общими точками соединения первичных обмоток трансформатора 1 и дросселя 2. Блок управления включает последовательно соединенные источник 7 опорного напряжения, схему 8 сравнения, усилитель 9 и широтно-импульсный модулятор 10 . Управляемый ключевой элемент

6 выполнен на шести диодах 11, собранных по трехЬаэной мостовой схеме, и регулирующем транзисторе 12, подключенном к выходу трехфазной мостовой схеме в прямом направлении.

На фиг ° 2 обозначены, длительность Т импульса, период Т квантования импульсов управления, амплитуда U выходного напряжения, соответствующая замкнутому состоянию нейтральной точки первичных обмоток трансформатора.

Устройство для регулирования трехфазного переменного напряжения работает следующим образом .

При подаче питающего напряжения на первичные обмотки трехфазного трансформатора через зти обмотки и рабочие обмотки линейного трехфазного дросселя 2 протекает ток. На вторичных обмотках трансформатора появляется напряжение, которое через фильтр 3 подается на нагрузку 4 и схему 8 сравнения . Схема 8 сравнения формирует сигнал, пропорциональный разности между напряжением на нагрузке 4 и напряжением, поступаюптим с источника опорного напряжения, который усиливается усилителем 9 и поступает на вход широтно-импульсно

3 10467 го модулятора 10. !Пиротно-импульсный модулятор 10 формирует импульсы управления с постоянной частотой и переменной длительностью, зависящей от величины сигнала, поступающего с

5 усилителя 9. Импульсы управления, поступающие на переход база — эмиттер регулирующего транзистора 12, приводят к его насыщению и отпиранию. При отпирании транзистора 12 че- 10 рез трехфазную мостовую схему на диодах 11 замыкаются общие точки первичных обмоток трансформатора 1 и дросселя 2. Все напряжение питания в этом случае прикладывается к первич- 15 ным обмоткам трансфрматора I и на

его вторичные обмотки трансформируется максимальное напряжение 0 .(фиг . 2) . При запирании регулйрующего транзистора 12 происходит размыкание общих точек фаз первичных обмоток трансформатора 1 . Первичное напряжение сети оказывается разделенным на две составляющие: напряжение на первичнои обмотке трансформатора 1 и напряжение на линейном дросселе 2. В этом случае на вторичные обмотки трансформатора 1 трансформируется меньшее напряжение, амплитудное значение которого характеризу- 3 (!

30 ется 02 (фиг. 2) . При неизменной разности опорного напряжения и напряжения на нагрузке 4 длительность импульсов остается неизменной. Далее цикл последовательного замыкания и размыкания общих точек первичных

35 обмоток трансформатора 1 и дросселя

2 повторяется. Форма выходного напряжения имеет синусоидальную форму с провалами и всплесками соответст40 венно для разомкнутой и замкнутой нейтральной точки первичных обмоток трансформатора 1 и обмоток дросселя 2 . Регулирование величины выходного напряжения осуществляется иэ45 менением длительности импульсов уп равления при постоянной частоте следования этих импульсов, т.е . путем изменения соотношения между длительностью замкнутого и разомкнутого состояния общих точек обмоток транс50 форматора 1 и дросселя 2. Диапазон регулирования выходного напряжения

42 4 на нагрузке 4 определяется двумя состояниями: когда управляемый ключевой элемент 6 все время закрыт и выходное напряжение представляет собой синусоиду с амплитудой 0 °

2tn! когда управляемый ключевой элемент

6 все время открыт и выходное напряжение на нагрузке 4 представляет собой синусоиду с амплитудой U

2 м

В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом блок 5 управления намного упрощен так как нет необхо. димости в блоке питания, содержащем три источника постоянного напряжения (достаточен один источник постоянного напряжения), не нужны блоки синхронизации импульсов управле1 ния с фазами напряжения питания первичной обмотки трансформатора 1 °

Быстродействие устройств регулирования, в которых используются дроссели насыщения, определяется частотой питающей сети и постоянными времени цепей подмагничивания . В устройстве регулирования по предлагаемой схеме быстродействие определяется частотой коммутации управляемого клочевого элемента, которая может быть выбрана высокой — 40 кГц, что в десятки раз превышает частоту сети, а следовательно, обеспечивает высокое быстродействие предлагаемого устройства.

Таким образом, регулирование вели чины выходного напряжения в предлагаемом устройстве осуществляется иэмене° нием длительности замкнутого и разомкнутого состояний общих точек первичных обмоток трансформатора и дросселя, частота коммутации которых значительно выше частоты питающей сети, а не импульсами тока, которые подаются на дроссели насыщения с частотой, определяемой сетью и тактностью ключа.

В результате, быстродействие предлагаемого устройства в десятки раз выше, чем у базового устройства, а устройство получается более простым за счет того, что трехфазный управляемый ключевой элемент подключен к общим точкам обмоток трансформатора и дросселя, причем дроссель выполнен трехфазным линейным, 1046742 аз 7730/47

Подписное

Патент", .Проектная,4