Фазоповоротное устройство

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, и в частности к фазоповоротным устройствам (ФПУ). Техническим результатом является уменьшение стоимости и увеличение КПД ФПУ. Фазоповоротное устройство содержит сериесный трансформатор, каждая фаза сетевой обмотки которого включена последовательно в соответствующую фазу линии электропередачи, а его вентильные обмотки подключены к соответствующим фазным выходам коммутатора; многообмоточный шунтовой трансформатор, каждая фаза первичной обмотки которого подключена к соответствующей фазе линии электропередачи, а вторичные обмотки каждой фазы шунтового трансформатора подключены к соответствующим входам коммутатора, каждая фаза которого состоит из двух одинаковых параллельно включенных ветвей, содержащих последовательное соединение управляемых ключей. Входы коммутатора для подключения каждой вторичной обмотки шунтового трансформатора расположены в каждой точке соединения управляемых ключей параллельных ветвей коммутатора, при этом разноименные выводы вторичных обмоток шунтового трансформатора расположены на каждой из параллельных ветвей коммутатора в чередующейся последовательности. Разноименные выводы различных вторичных обмоток шунтового трансформатора, одноименные выводы которых расположены на одних и тех же ветвях коммутатора, соединяются дополнительными управляемыми ключами. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Известно ФПУ, содержащее сериесный трансформатор, вторичные обмотки которого включены в рассечку фаз линии электропередачи, шунтовой трансформатор, первичные обмотки которого подключены к линии электропередачи, коммутатор, осуществляющий коммутацию вторичных обмоток шунтового трансформатора к первичным обмоткам сериесного трансформатора с помощью управляемых ключей. Каждая фаза шунтового трансформатора содержит гальванически развязанные вторичные обмотоки. Все вторичные обмотки в фазе шунтового трансформатора имеют разные коэффициенты трансформации и соответственно имеют разное число витков. При этом коэффициенты трансформации соответствующих вторичных обмоток в каждой из фаз шунтового трансформатора одинаковы.

Каждая фаза коммутатора содержит последовательно соединенные мосты, содержащие по четыре управляемых ключа. Каждая вторичная обмотка в каждой фазе шунтового трансформатора коммутируется отдельным мостом в соответствующей фазе коммутатора, [пат. RU 106060].

Недостаток прототипа - большое количество двунаправленных управляемых ключей, что приводит к усложнению конструкции коммутатора ФПУ, увеличению его стоимости и уменьшению коэффициента полезного действия (КПД) ФПУ в целом.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом, на получение которого направлено предлагаемое техническое решение, является упрощение конструкции коммутатора ФПУ, удешевление его стоимости и увеличение КПД ФПУ в целом за счет уменьшения количества управляемых ключей.

Технический результат достигается тем, что фазоповоротное устройство, содержащее сериесный трансформатор, каждая фаза сетевой обмотки которого включена последовательно в соответствующую фазу линии электропередачи, а его вентильные обмотки подключены к соответствующим фазным выходам коммутатора, многообмоточный шунтовой трансформатор, каждая фаза первичной обмотки которого подключена к соответствующей фазе линии электропередачи, а вторичные обмотки каждой фазы шунтового трансформатора подключены к соответствующим входам коммутатора, каждая фаза которого состоит из двух одинаковых параллельно включенных ветвей, содержащих последовательное соединение управляемых ключей, причем входы коммутатора для подключения каждой вторичной обмотки шунтового трансформатора расположены в каждой точке соединения управляемых ключей параллельных ветвей коммутатора, при этом разноименные выводы вторичных обмоток шунтового трансформатора расположены на каждой из параллельных ветвей коммутатора в чередующейся последовательности, при этом разноименные выводы различных вторичных обмоток шунтового трансформатора, одноименные выводы которых расположены на одних и тех же ветвях коммутатора, соединяются дополнительными управляемыми ключами.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведена функциональная схема построения одной фазы ФПУ с тремя вторичными обмотками шунтового трансформатора. На фиг. 2 приведена функциональная схема построения одной фазы ФПУ с тремя вторичными обмотками шунтового трансформатора и дополнительными управляемыми ключами коммутатора. На фиг. 3 приведена функциональная схема построения одной фазы ФПУ с четырьмя вторичными обмотками шунтового трансформатора и дополнительными управляемыми ключами коммутатора. На фиг. 4 приведена таблица состояний управляемых ключей одной фазы коммутатора для ФПУ с тремя вторичными обмотками шунтового трансформатора. На фиг. 5 приведена таблица состояний управляемых ключей одной фазы коммутатора для ФПУ с тремя вторичными обмотками шунтового трансформатора и дополнительными управляемыми ключами в коммутаторе. На фиг. 6 приведена таблица состояний управляемых ключей одной фазы коммутатора для ФПУ с четырьмя вторичными обмотками шунтового трансформатора.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 представлен один из возможных вариантов построения функциональной схемы одной фазы фазоповоротного устройства, включающей сериесный трансформатор 1, шунтовой трансформатор 2, содержащий три вторичные обмотки 3, 4, 5, каждая из которых подключена к коммутатору, представляющему собой две одинаковые параллельно включенные ветви, состоящие из управляемых ключей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Первая ветвь коммутатора состоит из последовательно соединенных управляемых ключей 6, 8, 10, 12. Вторая ветвь коммутатора состоит из последовательно соединенных управляемых ключей 7, 9, 11, 13. При этом начало первой вторичной обмотки 3 шунтового трансформатора 2 подключено к общей точке соединения управляемых ключей 6 и 8, конец первой вторичной обмотки 3 шунтового трансформатора 2 подключен к общей точке соединения управляемых ключей 7 и 9; начало второй вторичной обмотки 4 шунтового трансформатора 2 подключено к общей точке соединения управляемых ключей 9 и 11, конец второй вторичной обмотки 4 шунтового трансформатора 2 подключен к общей точке соединения управляемых ключей 8 и 10; начало третьей вторичной обмотки 5 шунтового трансформатора 2 подключено к общей точке соединения управляемых ключей 10 и 12, конец третьей вторичной обмотки 5 шунтового трансформатора 2 подключен к общей точке соединения управляемых ключей 11 и 13. Не подключенные к управляемым ключам 8 и 9 выводы управляемых ключей 6 и 7 соединяются, образуя первый выход коммутатора, и соответственно соединяются с первым выводом вентильной обмотки 14 сериесного трансформатора 1, а не подключенные к управляемым ключам 10 и 11 выводы управляемых ключей 12 и 13 соединяются, образуя второй выход коммутатора, и соответственно соединяются со вторым выводом вентильной обмотки 14 сериесного трансформатора 1.

Для увеличения количества ступеней регулирования вводятся дополнительный управляемый ключ 15 (фиг. 2), подключенный одним выводом к общей точке соединения управляемых ключей 6 и 8, а другим выводом к общей точке соединения управляемых ключей 11 и 13, а также дополнительный управляемый ключ 16, подключенный одним выводом к общей точке соединения управляемых ключей 10 и 12, а другим выводом к общей точке соединения управляемых ключей 9 и 7.

При добавлении в фазу шунтового трансформатора 2 дополнительной вторичной обмотки 17 выводы управляемых ключей 12 и 13 отключаются от второго вывода вентильной обмотки 14 сериесного трансформатора 1 и параллельные ветви коммутатора дополняются управляемыми ключами 18 и 19 (фиг. 3). При этом конец четвертой вторичной обмотки 17 шунтового трансформатора 2 подключается к общей точке соединения управляемых ключей 12 и 18, а начало четвертой вторичной обмотки 17 шунтового трансформатора 2 подключается к общей точке соединения управляемых ключей 13 и 19. Дополнительный управляемый ключ 20 своим первым выводом подключается к общей точке соединения управляемых ключей 12 и 18, а вторым выводом - к общей точке соединения управляемых ключей 9 и 11. Дополнительный управляемый ключ 21 своим первым выводом подключается к общей точке соединения управляемых ключей 13 и 19, а вторым выводом - к общей точке соединения управляемых ключей 8 и 10. Выводы управляемых ключей 18 и 19, не соединенные с управляемыми ключами 12 и 13 соответственно, объединяются, образуя второй выход коммутатора, и соединяются с вторым выводом вентильной обмотки 14 сериесного трансформатора 1.

Смена ступеней регулирования ФПУ осуществляется системой управления посредством изменения состояния (включение или выключение) управляемых ключей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 21 путем подачи на них импульсов управления в соответствии с таблицами, приведенными на фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6 для схем ФПУ фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 соответственно.

Управляемые ключи 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 21 коммутатора осуществляют коммутацию (подключение в прямой либо обратной полярности или отключение) вторичных обмоток 3, 4, 5, 17 шунтового трансформатора 2 к вентильной (первичной) обмотке 14 сериесного трансформатора 1. Комбинации подключенных в каждый момент времени обмоток 3, 4, 5, 17 шунтового трансформатора 2 к вентильной обмотке 14 сериесного трансформатора 1 посредством управляемых ключей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 21 определяют формируемое на вентильной обмотке 14 сериесного трансформатора 1 напряжение и, соответственно ступень регулирования ФПУ.

Проводящее состояние управляемых ключей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 21 (ключ включен) обозначено в таблицах на фиг. 4 - фиг. 6 как «1». Непроводящее состояние управляемых ключей 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 21 (ключ выключен) обозначено в таблицах на фиг. 4 - фиг. 6 как «0».

ФПУ, реализованное согласно структуре фиг. 1, позволяет получить 13 различных по величине и знаку ступеней регулирования, приведенных в таблице на фиг. 4. При этом прототип при трех вторичных обмотках шунтового трансформатора позволяет получить 15 ступеней регулирования. С целью обеспечения количества ступеней, соответствующих прототипу, в схему добавляются два дополнительных управляемых ключа 15 и 16 (фиг. 2), после чего количество ступеней регулирования становится равным 15 (фиг. 5).

Реализация ФПУ по схеме фиг. 3, отличающаяся наличием четырех вторичных обмоток 3, 4, 5, 17 шунтового трансформатора 2 и дополнительных управляемых ключей 18, 19, 20, 21, позволяет повысить количество ступеней регулирования до 31 (фиг. 6).

Таким образом, при одинаковом количестве вторичных обмоток шунтового трансформатора ФПУ заявляемые устройства по функциональным характеристикам не будут отличаться от прототипа [пат. RU 106060], но будут выгодно отличаться количеством управляемых ключей коммутатора. Уменьшение количества управляемых ключей в заявляемом устройстве позволит упростить конструкцию коммутатора ФПУ, уменьшить его стоимость, а также увеличить КПД ФПУ. Например, для схемы фиг. 1 на 4 ключа, а для схемы фиг. 2 на 2 управляемых ключа по сравнению со схемой прототипа.

Таким образом, осуществление совокупности признаков заявляемого фазоповоротного устройства обеспечивает достижение указанного технического результата.

1. Фазоповоротное устройство, содержащее сериесный трансформатор, каждая фаза сетевой обмотки которого включена последовательно в соответствующую фазу линии электропередачи, а его вентильные обмотки подключены к соответствующим фазным выходам коммутатора, многообмоточный шунтовой трансформатор, каждая фаза первичной обмотки которого подключена к соответствующей фазе линии электропередачи, а вторичные обмотки каждой фазы шунтового трансформатора подключены к соответствующим входам коммутатора, каждая фаза которого состоит из двух одинаковых параллельно включенных ветвей, содержащих последовательное соединение управляемых ключей, отличающееся тем, что входы коммутатора для подключения каждой вторичной обмотки шунтового трансформатора расположены в каждой точке соединения управляемых ключей параллельных ветвей коммутатора, при этом разноименные выводы вторичных обмоток шунтового трансформатора расположены на каждой из параллельных ветвей коммутатора в чередующейся последовательности.

2. Фазоповоротное устройство по п. 1, отличающееся тем, что разноименные выводы различных вторичных обмоток шунтового трансформатора, одноименные выводы которых расположены на одних и тех же ветвях коммутатора, соединяются дополнительными управляемыми ключами.