Трехфазный преобразователь переменного напряжения в переменное

 

Изобретение отюсится к электротехнике . 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,-соединяюпше 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 вьюодами нагрузки 11 и фазными выводами сети достигается цель, 3 ил., 2 табл. с 5S с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

X АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 B

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4153396/24-07 (22) 28. 11 . 86 (46) 30.09.88. Бюл. Ф 36 (71) Институт термофизики и электрофизики АН ЭССР и Институт электродинамики АН УССР (72) В. В. Сарв, Т. Ю. Саккос, Х. А. Саккос, Ю. Э. Сооярв, И. Э. Ранне, К. А. Липковский и Ю. В. Сидоренко (53) 621.314.2(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР

У 951256, кл. С 05 F 1/20, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1097983, кл. G 05 F 1/20, 1984. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В HEPKMEHHOE (57) Изобретение относится к электро„„SU„„1427522 (51) 4 Н 02 М 5/257 технике. Цель изобретения — улучше ние 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 нз отрезков синусоид различной амплитуды. За счет нрнмененных свяО зей обмоток трансформаторов 9, 10 с щ выводами нагрузки 11 и фазными выводами сети достигается цель. 3 ил., 2 табл.

1427522

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, в качестве планнорегулируемого источника трехфазного

Напряжения с близкой к синусоидальной формой напряжения нагрузки и тока питания, Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей преобразователяя.

На фиг. 1 приведена принципиальная силовая схема трехфазного преобразователя переменного напряжения в перемен1яое; 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 ь 20.в

Трехфазный преобразователь переменного напряжения в переменное (фиг. 1) содержит двунаправленные управляемые ключи, составленные из встречно-параллельно соединенных тиристоров 1-8Ä и трансформаторы 9 и

10. Трансформатор 9 выполнен трехобмоточным, причем его две одинаковые первичные обмотки включены последова- 30 тельно с цепью нагрузки 11 в фазах А и С соответственно. Обмотка трансформатора 10 включена последовательно с цепью нагрузки 11.,в Фазе В, Вторичная обмотка трансформатора 9 и включенная последовательно с цепью нагрузки 11 в Фазе В обмотка. трансформатора

10 выполнены секционированными и имеwr одинаковое количество выводов— вьщоды 12-15 и 16-19 обмоток соответ- щ ственно трансформаторов 9 и 10. 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 15) вторичной обмотки трансформатора 9 через двунаправленный управляемый ключ из тиристоров 7 и 8 соединен с началом первой секция (с BblHopoN 16) обмотки трансформатора 10.

Блок управления (Фиг. 3) содержит узел 20 синхронизации, задающий генератор 21, счетчик-делитель 22 и дешифратор 23.

Ъ

Предлагаемый 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 12пульсном режиме и ток каждой фазы должен быть сформирован из синусоид различных амплитуд, относящихся как

cos 15 : cos 45: cos 75 © = 1

0,732: 0,268, Такие требуемые соотношения токов обеспечиваются подбором соответствующих соотношений чисел витков обмоток трансформаторов, соединенных между собой путем включения соответств тющих пар однонаправленных уп- . равляе; ..х ключей. Для этого обмотки трансфо .".аторов должны быть разбиты на отде -ьные секции со следующими соотношениями чисел витков отдельных секций: для первого трансформатора

W)g ь W„q м 1 „з- = Оэ,577

0,155 : 0,268; для второго трансформатора 14ь-я : 1!гт-ю 14а-<з

-- О, 268: 0,155: 0,577, где Wq<

1Ь-14 У " У 13-19 ций, расположенных между выводами 1213, 13-14,...,18-19 соответственно.

Для получения 12-пульсного режима необходимо, чтобы ток нагрузки каждой фазы формировался из отрезков синусоид, сдвинутых между собой на 30 эл. град. Требуемые сдвинутые синусоиды получаются выбором подходящих комби- . наций включения ключей. Например, при включенном состоянии ключей 1 и

8 соединены между собой все секции трансформатора 9 и первая секция Ъ1„ь„ 1 трансформатора 10, 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,, U<, 11„ формируются из отрезков шести потейциально

1427522 возможных синусоид различной амплитуды.

На фиг. 2 показаны для схемы фиг. 1 временные диаграммы напряжений пита5 ния фазы А UA шесть потенциально возможных напряжений нагрузки U,...,Ö соответствующих замыканию соответствующих ключей, и пример напряжения нагрузки Ug< сформированного из от- 1 резков шести синусоид Уг,...,0,1 при замыкании ключей 1-8 согласно таблице на.фиг. 2. Кривые напряжения нагрузки

U< и U< аналогичны кривой U pA u сдвинуты соответственно на угол 1

-27i73 и 2Я73.

Регулирование токов и напряжений нагрузки достигается как и в известных схемах фазового регулирования, изменением сдвига фазы включения ти-. 2 ристоров относительно напряжения питания. Экспериментально проверено, что при регулировании с отстающим током тиристоры работают в режиме естест венной коммутации. Обусловлено это тем, что при отпирании следующего по очереди тиристора на предыдущем работающем тиристоре появляется запирающее напряжение (катод станет положительным относительно анода).. 3

Блок управления, обеспечивающий требуемый алгоритм отпирания управля.емых ключей 1 - 8, работает следующим образом.

На входы узла 20 синхронизации подаются напряжение сети ОА и выходное напряжение х4,.высшего разряда счетчика-делителя 22. На входе задающего генератора 21 суммируются выходное напряжение узла синхронизации и сиг нал управлепия 0ч. В режиме синхронизации частота напряжения задающего генератора в 12 раз выше частоты напряжения .сети Ug и между выходным сигналом х4, и напряжением UA. устанавливается такая разность фаз, что выход-: ной сигнал узла синхронизации компенсирует влияние управляющего сигнала

Uq Счетчиком-делителем используется делитель по модулю на двенадцать (например, К155 И! 4), который преобразует систему из 12 последовательных временных интервалов с длительностью 30 эл.град каждый в функции х, х х, х двоичной системы — код 1, 2, 4, 6 (табл. 1).

Состояния выходов р,...,р дешифратора 23 в интервалах времени I,.

XII приведены в табл. 2, составленной на основе очередности замыкания управляемых вентилей 1-8.

Исключение из спектра выходного напряжения высших гармоник более высокого порядка достигается путем увеличения количества секций обмоток трансформаторов и управляемых кхночей.

О

Например, для получения токов нагрузки, не содержащих высших ".: aðèîíHK ниже 15-й, преобразователь должен работать в 16-пульсном режиме и ток

5 каждой фазы должен быть сформирован иэ синусоид, различных амплитуд, относящихся как 1:0,8478:0,5665:0,1989.

Такие требуемые соотношения токов обеспечиваются подбором соответствующих соотношений чисел витков обмоток трансформаторов, соединенных между собой путем включения соответствующих пар однонаправленных ключей. Для этого обмотки трансформаторов должны быть

5 разбиты на отдельные секции со следующими соотношениями чисел витков отдельных секций: для первого трансформатора 0,281:0,199:0.040;0,281:0,199 или 0,082:0,238:0,066:0,414:0,199;

О или 0,082;0,122:0,182:0,414:0>199; или 0,541:0,091:0,061:0,108:0,199, или 0,217:0,043:0.,217 .0,324:0 99: или 0,351:0,180:0,036:0,235:0,199; или 0,000:0,133:0,199:0,469:0,199; или 0,586:0,082:0,055:0,078:0.199," ипи 0,281:0,040: О, 1 99: 0,28 J: 0 1 99," или 0,649:0,070:0,047:0,036:0,199; или 0,152:0,047:0,235:0,368:0,199; или 0,400: О, 166: 0,033: О;202: О, 199;

4р для второго трансформатора при обратной последовательности секций

О, 199: О, 281: О, 040: О, 199; Î, 281 .

Для получения 6-пульсного рею ма ,необходимо, чтобы ток нагрузки каж45 дой фазы формировался из отрезков синусоид, сдвинутых между собой на

22,5 эл.град. Требуемые сдвинутые синусоиды получаются выбором подходящих комбинаций включения ключей.

5р Для получения токов нагрузки, не содержащих высших гармоник ниже 23-й преобразователь должен раббтать в 24пульсном режиме и ток каждой фазы должен быть сформирован из синусоид различных амплитуд, относящихся как

1:0,9319:0,8002:0,6140:0,3860:0,1316., . Такие требуемые соотношения токов, обеспечиваются подбором соответствующих соотношений чисел витков обмо522

Т а б л и ц а

Иитервалы

1остояние вы! О 1 0

О 0 1 О l О

0 О 1

1 О

О О О

О Î 0 О ! 0

0 О О О . О О 1

О О О 1

1 1 1

Та блица. 2

Интервал

0 0 О. 1 1

О О О

О О

1 О О 0 О 1 О О ! 0 О О О О О

1 О 0 О О О 0

5 1427 ток трансформаторов, соединенных между собон путем включения соответствующих пар однонаправленных ключей. Для этого обмотки трансформаторов должны

5 быть разбиты на отдельные секции со следующими соотношениями чисел витков отдельных секций: дпя первого транс-. форматора.0,0353:0,1071,0„0866:0,11 29:

:0,2585:0,2680:0,1316 ипи 0,5175: !О

:Ое1441:О 0446:О 0342- 0 0597:Оь0681:

:0,13!6; или 0,1645:0,0927:0,0201:

:0,1527:0,2238:0,2144:0,1316; для второго трансформатора 0,1316:0,2680:

:0,2585:0,1129:0,0866:0,1071:0,0353 и тадэ

Для получения 24-пульсного режима наобходимо, чтобы ток нагрузки кажI дой фазы формировался из отрезков сИнусоид, сдвинутых между собой на 20

15 эл.град. Требуемые сдвинутые си-, нусоиды получаются выбором подходящих комбинаций включения ключей.

Формула изобретения

Трехфазный преобразователь пере- 25 менного напряжения в переменное, содержащий двунаправленные управляемые кличи и два трансформатора, обмотки которых включены последовательно с цепью трехфазной нагрузки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных покаэате": лей, первый трансформатор выполнен трехобмоточным, причем его две одинаковые первичные обмотки включены последовательно с двумя фазами цепи нагрузки и соответствующей фазой источника питания в двух фазах соответственно, а вторичная обмотка первого трансформатора и включенная последовательно с цепью нагрузки . в третьей фазе обмотка второго трансформатора выполнены секционированными, причем каждый i-é вывод вторич-. ной обмотки первого, трансформатора, кроме последнего, соединен через со,ответствующий двунаправленный управравляемый ключ с (i+1)-м выводом, а ее последний вывод - с первым выво-, дом обмотки второго трансформатора соответственно.

1421522

Продотпкение табл. 2

Интерв

VI 0 0 1 0 0 0 0 1

VII 0 0 0 0 1 0 0 1

VIII 0 0 0 1 1 0 0 0

IX 0 1 0 0 1 0 0 0

Х 0 1 1 0 О. 0 0 0

XI 0 1 0 0 0 О 1 0

XII 0 0 0 1 0 0 1 0

Очередность хмыкания клеей ) -.+

Фиг.2

1427522 .

Составитель В. Руденский

Редактор Е. Копча Техред A.Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4862!53

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4