Устройство для преобразования однофазного напряжения в симметричное по фазе и по уровню трехфазное напряжение

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 5/45

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4954766/07 (22) 14.06.91 (46) 07.03.93. Бюл, М 9 (71) Львовский сельскохозяйственный институт-. (72) Б, Т. Пославский (56) Шидловский А, К., Музыченко О. Д, Симметрирующие устройства. — Киев: Техника, 1979. С. 52 — 121.

Милях А. Н., Шидловский А. К., Кузнецов

B. Г. Симметрирующие устройства с электромагнитными связями. — Киев, 1969. C. 42.

Пославский Б. Т., Ланчина 3. M. Применение линий один провод — земля" // Научн. труды. Т, 56, ЛСХИ, Львов, С. 59.

Авторское свидетельство СССР

N 1256123, кл. Н 02 M 5/32, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОДНОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

СИММЕТРИЧНОЕ ПО ФАЗЕ. И ПО УРОВНЮ ТРЕХФАЗНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для питания симметричных трехфазных потребителей от однофазных сетей в сельском хозяйстве, железнодорожном транспорте, лесоразработках и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей преобразователя и повышение КПД.

Исследования показали, что коэффициент полезного действия предлагаемого преобразователя выше аналога íà 22% и выше прототипа на 20%,, „, . Ы „„1800570 А1 (57) Использование: в преобразовательной технике для питания трехфазных симметричных потребителей разных напряжений, Устройство содержит инвертор 1 и выпря-. митель 2 с фильтром. Напряжение поступает на фильтр-пробку 4, отфильтровывающую третью гармонику и кратные ей, и через фазосдвигающие 5-7 и усилительно-раэвязывающие узлы 8-10 поступает к управляющим входам тиристоров. Управляющий вход системы импульсно-фазового управления 13 соединен с выходом блока сравнения

11, куда подается напряжение с фильтрпробки и с угла опорного напряжения 12, К преобразующему устройству подводят однофазное напряжение, а на выходе получают трехфазное симметричное напряжение прямой последовательности. При подключении к трехфазному напряжению нагрузки мощность передается к ней лишь с однофазной сети. 1 ил.

Если перейти к электроснабжению сельскохозяйственных потребителей и лесоразработок по кабельной системе ОПЗ (один провод — земля), то предлагаемый преобразователь как приставка на потребительской подстанции выполнит функции преобразования однофазного напряжения в симметричное трехфазное. Такая система электропередачи является наиболее экономичной.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства..

1800570

Устройство работает следующим образом (фиг. 1).

Однофазное напряжение U, подведенное к вводу преобразователя в рассечку фазы А — Аз, можно разложить на три симметричные составляющие . прямой, обратной и нулевой последовательности, Напряжение нулевой последовательности равно нулю.

Основные векторы фазных напряжений прямой последовательности ОА и обратной последовательности 0д равны по абсолютной величине — каждый и совпадают по

3 фазе с однофазным.

Чтобы на выводах устройства А1, Â, С получить фазные симметричные напряжения прямой последовательности UA1, Ug, Uc, необходимо чтобы автономный интвертор 1 тока на выводах Аз, Вз, Сз выдал фазные симметричные напряжения обратной последовательности UAz Оц, Uc3> равU ные по абсолютной величине —, и в

3 противофазе с напряжениями обратной последовательности, полученными от разложения однофазного напряжения U на симметричные составляющие, Такие условия работы преобразователя получим с помощью автоматических систем управления автономным инвертором 1 и выпрямителем 2, В эксплуатации однофазное напряжение U может изменяться как по величине, так и rio начальной фазе. Синхронно с изменением напряжения U должны изменяться также напряжения UAg, UQg, Ucg, инвертора

1, чтобы удержать симметрию трехфаэных напряжений прямой последовательности на выводах преобразователя А, В1. С1.

Датчиком, контролирующим симметрию трехфаэных напряжений прямой последовательности UA1, ОБ, Uc преобразователя, служит трехфазный согласующе-измерительный трансформатор 3, первичные об мотки которого соединены в звезду, а вторичные обмотки — согласно-последовательно в открытый треугольник.

Изменение однофазного напряжения U по величине и начальной фазе приведет к несимметрии напряжений прямой последовательности на выводах А>, В, С> преобразователя, а эта несимметрия изменит по величине и углу вторичное напряжение управления Uy согласующе-измерительного трансформатора 3.

Напряжение U поступает на фильтрпробку4, где отфильтровывается третья гармоника и кратные ей. Отфильтрованное

35 напряжение Uy подается одновременно в систему управления автономным инвертором 1 тока и в систему управления выпрямителем 2, В системе управления инвертором 1 напряжение Uy подается на первый фаэосдвигающий узел 5, который имеет начальный фиксированный угол 5 — 6, где напряжение выхода с этого узла повторит тот же сдвиг, что и напряжение 0>.

Напряжение выхода с узла 5 подается на усилительно-раэвязывающий узел 8 и второй фазосдвигающий узел 6. Узел 8 обеспечит усиление напряжения выхода, сдвиг и распределение импульсов управления тиристорами инвертора 1, Узел 6, который имеет начальный фиксированный угол 120 относительно фазосдвигающего устройства 5, повторит тот же сдвиг по фазе выходного напряжения что и напряжение Uy.

Напряжение выхода с узла 6 подается на усилительно-развязывающий узел 9 и третий фазосдвигающий узел 7.

Узел 9 обеспечит усиление напряжения, сдвиг и распределение импульсов управления тиристорами инвертора 1.

Фазосдвигающий узел 7, который имеет начальный фиксированный угол 120 относительно фазосдвигающего устройства 6 и

240 относительно устройства 5, повторит тот же сдвиг по фазе своего выходного напряжения, что и напряжение 0>.

Напряжение выхода сузла 7 подается на усилительно-развязывающий узел 10, а узел

10 обеспечит усиление напряжения, сдвиг и распределение импульсов управления тиристорами инвертора 1.

Вследствие сдвига импульсов управления тиристорами инвертора 1 в каждой фазе сдвигается на тот же угол, что и однофазное напряжение U, трехфазное напряжение обратной последовательности ин вертора. Таким образом осуществляется синхронность изменения по углу трехфазного напряжения обратной последовательности инвертора с основным однофазным напряжением питания преобразователя.

Отфильтрованное напряжение Оу подается также в систему управления выпрямителем 2 в блок сравнения 11, где сравнивается с опорным стабилизированным напряжением, подаваемым с узла 12 формирования опорного напряжения, который питается с однофазной сети, Результирующее напряжение, полученное на выходе блока сравнения 11, подается на вход системы импульсно-фазового управления тиристорами выпрямителя 2, а тактовый вход этой системы связан с выхо1800570 дом формирователя тактовых импульсов 14, запитанного от однофаэной сети.

Изменение результирующего выходного напряжения узла сравнения 11 вследствие изменения по величине напряжения U> вызывает сдвиг импульсов системы управления 13 тиристорами выпрямителя 2, а тем самым изменение выходного напряжения выпрямителя 2, а значит, и величину трехфазных напряжений обратной последовательности инвертора.

Так осуществляется синхронность изменения по величине трехфазных напряжений обратной последовательности инвертора с основным напряжением питания преобразователя, На изменение только начальной фазы однофазного напряжения реагирует система управления инвертором, а на изменение только величины однофазного напряжения реагирует система управления выпрямителем 2, Формула изобретения

Устройство для преобразования однофаэного напряжения в симметричное по фазе и по уровню трехфазное напряжение, содержащее последовательно соединенные между собой однофазный управляемый выпрямитель с выходным LC-фильтром и трехфазный инвертор, причем первый входной вывод указанного выпрямителя образует первый входной вывод преобразователя, второй входной вывод выпрямителя подключен к второму входному и первому выходному выводам преобразователя, а также блокуправления в виде системы импульснофазового управления с управляющими и тактовыми входами и системы управления инвертором, включающей в себя трехфазный распределитель импульсов, своими выходами соединенный с управляющими входами соответствующих ключевых элементов инвертора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения КПД, оно снабжено трехфаэным согласующим измерительным трансформатором, фаэные первичные

5 обмотки которого подключены к выходным выводам преобразователя, вторичные его обмотки соединены последовательно, образуя выход трансформатора, широкополосным фильтром-пробкой, выполненным

10 задерживающим гармоники, кратные трем, первый входной вывод преобразователя подключен к первому выходному выводу инвертора, два других вывода которого образуют остальные выходные выводы

15 преобразователя, управляющий вход системы импульсно-фазового управления соединен с выходом введенного блока сравнения, один вход которого подключен к выходу фильтра-пробки, а второй вход соединен с

20 выходом введенного узла опорного напряжения, тактовый вход системы импульснофазового управления связан с выходом введенного формирователя тактовых импульсов, запитанного от однофазной сети, 25 выходы системы импульсно-фазового управления подключены к управляющим входам тиристоров выпрямителя, а упомянутый трехфазный распределитель импульсов выполнен в виде трех последовательно соеди30 ненных фазосдвигающих узлов, причем первый из этих узлов обеспечивает фиксированный сдвиг на угол 5-6 и своим входом через указанную фильтр-пробку подключен к выходу согласующе-измерительного

35 трансформатора, второй и третий фазосдвигающие узлы обеспечивают фазовый сдвиг на угол 2 А/3, а выходы трех фаэосдвигающих устройств образуют выходные BblBo ды распределителя и присоединены

40 попарно к управляющим входам тиристоров инвертора через введенные усилительноразвязывающие узлы.

1800570

Составитель Б. Пославский

Техред М, Моргентал Корректор С. Юско

Редактор А. Рожкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1171 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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