Фильтр симметричных составляющих

 

Союз Советскиж

Соцмалмстммескмх

Республнк >680107

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.07.77 (21) 2507853/24-07 (51) М. Кл

Н,023 3/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Государственный ковппет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 15.08.79. Бюллетень № 30 (53) УДК

621 372 542 21 (088.8) Дата опубликования описания 15.08.79 (72) Авторы изобретения

А. Н. Милях, В. А. Барабанов и А. А. Щерба

Институт электродинамики АН УССР (71) Заявитель (54) ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

Данное изобретение относится к области электротехники, в частности, к области устройств сим-. метрирования режимов многофазных сетей и может быть использовано в силовой преобразовательной технике для симметрирования системы питаюгцих напряжений. Изобретение также может быть использовано для предотврашения в сетях колебаний потребляемой мощности, связанных с изменением нагрузки, и в схемах параллельной работы синхронных генераторов.

Известны схемы однофазных и многофазных фильтров напряжений обратной и прямой последовательcreA.

Фильтры с трехфазным выходом состоят обычно из трех одинаковых однофазных фильтров, 15 напряжения на первичных зажимах которых изменяются в порядке круговой последовательности

lIl.

Недостатками таких фильтров являются сложность настройки, связанная с необходимостью строгого совпадения параметров однофазных фильтров или регулировкой симметрии выходной системы напряжений, а также наличие потерь активной мощности на имеющихся в их схемах активных компенсирующих сопротивлениях.

Известен также трехфазный фильтр напряжения отрицательной и положительной последовательности, выполняемый на основе асинхронного двигателя с заторможенным ротором (21.

Такой фильтр содержит асинхронный двигатель с расположенными на статоре и роторе симметричными обмотками, выполненный по типу трехфазной асинхронной машины с фазным заторможенным ротором и являюшийся по сути трехфазным трансформатором с вращаюшимся полем, и три активных компенсирующих сопротивления, равные по величине сопротивлению взаимоиндукции между обмотками статора и ротора при совпадении их осей.

Концы одноименных фазных обмоток статора и ротора соединены и к местам соединения подключены звездой три активных компенсирующих сопротивления.

Входная система напряжений подводится к свободным концам статорной обмотки, а симметричная трехфазная нагрузка подключается

680107

3 к свободным ко щам роторной обмотки (или наоборот).

При использовании такого устройства в качестве фильтра обратной последовательности оси обмоток ротора сдвигают по отношению

5 к осям одноименных обмоток статора на плюс

90 электрических градусов.

Фильтр прямой последовательности можно получить, сдвинув оси обмоток ротора по отношению к осям одноименных обмоток статора на 1о минус 90 электрических градусов или поменяв вход и выход фильтра напряжений обратной последовательности.

Однако, недостатком такого фильтра симметричных составляющих, как и всех известных, . является низкий коэффициент полезного дейст. вия (KIUI) из-эа наличия в нем потерь активной мощности на активных компенсирующих сопротивлениях.

Этот недостаток ограничивает применение таких фильтров маломощными устройствами измерительной техники и автоматики.

Целью изобретения является повышение КПД фильтра симметричных составляющих путем уст ранения активных компенсИрующих сопротивле- 25 ний и связанных с ними потерь активной мощности.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что фильтр симметричных составляющих, выполненный на основе трехфазного трансформато- 30 ра с вращающимся магнитным полем, оси одноименных первичных и вторичных фазных обмоток которого сдвинуты на 90 электрических градусов, дополнительно снабжен трехфазным преобразователем стабильного напряжения в ста- g5 бильный ток, трехфазным мостовым выпрямителем и накош тельным конденсатором, к выводам которого через ключ подсоединена активная нагрузка или инвертор, причем вход указанного трехфазного преобразователя подсоединен к вы- <р водам соединенных между собой одноименных первичных и вторичных фазных обмоток трехфазного трансформатора, к выходу трехфазного преобразователя подключен трехфазный мостовой выпрямитель, к выводам постоянного тока 45 которого подсоединен накопительный конденсатор.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Оно содержит трехфазный трансформатор с вращающимся магнитным полем. Осн одноименных фазных 1 и вторичных 2 обмоток двигателя сдвинуты на угол (;, равный 90 электрическим градусам.

Концы одноименных фазных первичных обмоток А».В|, С1 и вторичных — А, В, С2 трехфазного трансформатора соединены. К местам соединения Аэ, B„C3 через трехфазный преобразователь стабильного напряжения в стабиль4 ный ток 3 и трехфазный мостовой выпрямитель

4 подключен накопительный конденсатор 5.

К обкладкам накопительного конденсатора через ключ 6 подключена произвольная полезная активная нагрузка 7 или инвертор 8, работающий на произвольные шины переменного тока

А, В и С или собственную нагрузку.

Примен ние в предлагаемом устройстве трехфазного преобразователя стабильного напряжения в стабильный ток позволяет получать КПД заряда накопительного конденсатора, близкий к 100 o, в то время как при заряде конденсатора от источника постоянного напряжения КПД заряда равен 50 o.

Устройство работает следующим образом.

Входная система напряжений подводится к свободным концам первичных обмоток трехфазного трансформатора с вращающимся магнитным полем, а симметричная трехфазная нагрузка подключается к свободным концам вторичных обмоток трансформатора.

При сдвиге осей первичных обмоток на плюс

90 электрических градусов относительно осей одноименных вторичных обмоток устройство работает как фильтр симметричных составляющих обратной последовательности. Величина выходного напряжения пропорциональна величине напряжения обратной последовательности на входе, а так как на выход используются линейные напряжения, то составляющие нулевой последовательности в них отсутствуют.

Мощность, не отдаваемая фильтром в нагрузку, присоединенную к свободным концам вторичной обмотки трехфазного трансформатора, через трехфазный преобразователь стабильного напряжения в стабильный ток и выпрямительный мост поступает в накопительный конденсатор. По достижении на накопительном конденсаторе определенного напряжения замыкается ключ, и накопленная конденсатором энергия отдается в произвольную полезную активную нагрузку или через инвертор на шины переменного тока, или

его собственную нагрузку. Таким образом, на накопительный конденсатор необходимая мощность отводится по требуемому для работы фильтра закону, что достигается настройкой фильтра, в то же время, накопленная в конденсаторе энергия берется различными способами, не связанными непосредственно с работой фильтра.

Трехфазный фильтр прямой последовательности можно получить, поменяв местами вход и выход фильтра обратной последовательности или осуществив сдвиг осей первичных обмоток трансформатора на минус 90 электрических градусов относительно осей одноименных вторичных обмоток

680107

Следует отметить, что при преобразовании фильтра одной последовательности в фильтр другой последовательности основные параметры устройства не меняются.

Так как трехфазные первичные и вторичные обмотки трансформатора выполняются симметричными, то практически исключается напряжение небаланса и асимметрия системы напряжений обратной последовательности.

Использование изобретения позволит исклю- ?о чить потери активной мощности на имеющихся в известных схемах фильтров симметричных составляющих активных компенсирующих сопротивлений, что полезно использовать на произвольной активной нагрузке или передать через инвертор на произвольные шины переменного тока или на его собственную нагрузку мощность, не пропускаемую фильтром в нагрузку на его выходе, значительно повысив, таким образом, КПД фильтра. При этом энергия, не отдаваемая о фильтром в нагрузку на его выходе и накапливаемая в накопительном конденсаторе, может быть взята различными способами, не связанными непосредственно с работой фильтра, или через инвертор передана на произвольные шины 2V переменного тока; или íà его собственную нагрузку. Таким образом, достигается также необ-, ходимая гибкость в использова?гии энергии, отводимой фильтром.

Формула изобретения

Фильтр симметричных составляющих, выполненный на основе трехфазного трансформатора с вращыощимся полегл, оси одноименных первичных и вторичных фазных обмоток которых сдвинуты на 90 электрических градусов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, он снабжен трехфазным преобразователем стабиль- . ного напряжения в стабилы?ьп ток, трехфаэным мостовым выпрямителем, ключем и накопительным конденсатором с выводом для подключения к нагрузке, причем вход указанного трехфзз??ого поеобр о". т.?:ля подсоединен к Выводам соедине?ц?ь?х ?.?ех??у собой первичных и втор??п?? х об. ноток трансформатора, к" выходу трехфазного преобр-"авателя подключен трехфазный мостовой в?ч??рямитсль„к выводам постоянного таi;а которого падсаед?гиен HBKo?lHтельный ко??денсатор, второй вывод которого подсоединен к выводу ключа, при этом второи вывод ключа подключен ко второму выводу для подключения нагрузки.

Источники ш?фар маш?и, принятые во внимаwe при экспертизе

1. Фабрикант В. Л. Фильтры симметричных составляющих, М вЂ” Л., ГЗИ, 1962, с. 122.

2. Авторское свидетельство СССР PP 157007, кл. Н 02 3 3/26, 1963.

680107

Составитель Л. Дементьева

Техред Э.Чужик Корректор А. Власенко

Редактор В. Лукин

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 4807/51 Тираж 857 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

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