RU107005U1 - PHASE TURNING DEVICE - Google Patents
PHASE TURNING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU107005U1 RU107005U1 RU2011111166/07U RU2011111166U RU107005U1 RU 107005 U1 RU107005 U1 RU 107005U1 RU 2011111166/07 U RU2011111166/07 U RU 2011111166/07U RU 2011111166 U RU2011111166 U RU 2011111166U RU 107005 U1 RU107005 U1 RU 107005U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- voltage
- transformer
- windings
- sections
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Фазоповоротное устройство, содержащее трехфазный сериесный трансформатор, вторичные обмотки которого выполнены с внутренним выводом и вставлены в рассечку фаз высоковольтной линии электропередачи, а первичные обмотки соединены по схеме треугольника, узлы соединения обмоток которого подключены к высоковольтным выводам трехфазного высоковольтного коммутатора, при этом низковольтные выводы всех фаз коммутатора соединены по схеме звезда и заземлены, а входные выводы каждой фазы коммутатора подключены ко вторичной обмотке соответствующей фазы трехфазного шунтового трансформатора, а вторичная обмотка каждой фазы шунтового трансформатора выполнена в виде N гальванически развязанных секций, а каждая фаза трехфазного высоковольтного коммутатора выполнена в виде цепочки, состоящей из N последовательно соединенных однофазных полупроводниковых мостовых преобразователей с двунаправленными высоковольтными ключами в каждом плече, причем входы полупроводниковых мостовых преобразователей каждой фазы высоковольтного коммутатора подключены к выводам одноименных секций вторичной обмотки соответствующей фазы шунтового трансформатора, а высоковольтные выводы цепочек однофазных полупроводниковых мостовых преобразователей каждой фазы трехфазного коммутатора подключены к узлам соединения двух других фаз схемы треугольника, выполненной из первичных обмоток сериесного трансформатора, причем все N секций вторичной обмотки каждой фазы шунтового трансформатора имеют разные коэффициенты трансформации одноименные секции вторичной обмотки каждой фазы шунтового трансформатора выполнены с одинаковым коэфф A phase-shifting device containing a three-phase serial transformer, the secondary windings of which are made with an internal terminal and inserted into the phase separation of the high-voltage power line, and the primary windings are connected in a triangle circuit, the connection nodes of the windings of which are connected to the high-voltage terminals of a three-phase high-voltage switch, while the low-voltage terminals of all phases the commutators are connected according to the star circuit and are grounded, and the input terminals of each phase of the commutator are connected to the secondary winding phase of the three-phase shunt transformer, and the secondary winding of each phase of the shunt transformer is made in the form of N galvanically isolated sections, and each phase of the three-phase high-voltage switch is made in the form of a chain consisting of N series-connected single-phase semiconductor bridge converters with bi-directional high-voltage switches in each arm, and the inputs of the semiconductor bridge converters of each phase of the high-voltage switch are connected to the outputs of the sections of the same name toric windings of the corresponding phase of the shunt transformer, and the high-voltage leads of the chains of single-phase semiconductor bridge converters of each phase of the three-phase switch are connected to the nodes of the connection of the other two phases of the triangle circuit made of the primary windings of the series transformer, and all N sections of the secondary winding of each phase of the shunt transformer have different transformation ratios sections of the secondary winding of the same name of each phase of the shunt transformer are made with the same coefficient
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и электроэнергетики, в частности к высоковольтным регулируемым электротехническим комплексам для гибких (управляемых) линий электропередач, и может использоваться в высоковольтных электрических сетях с напряжением 110…1150 кВ для регулирования потоков активной и реактивной мощности в сложных замкнутых электрических сетях, повышения пропускной способности существующих линий и повышения динамической устойчивости энергетической системы путем демпфирования колебаний, возникающих во время переходных электромеханических процессов.The proposed technical solution relates to the field of electrical engineering and the electric power industry, in particular to high-voltage regulated electrical complexes for flexible (controlled) power lines, and can be used in high-voltage electrical networks with a voltage of 110 ... 1150 kV to control the flows of active and reactive power in complex closed electrical networks , increasing the capacity of existing lines and increasing the dynamic stability of the energy system by damping oscillations arising during transient electromechanical processes.
Известно фазоповоротное устройство, содержащее трехфазный сериесный трансформатор, вторичные обмотки которого включены в рассечку фаз А, В, С высоковольтной линии электропередачи, а первичные обмотки соединены по схеме треугольника, трехфазный фазосдвигающий трансформатор (ФСТ) с первичными обмотками, подключенными высоковольтными выводами к фазам линии электропередачи, и низковольтными выводами, соединенными по схеме звезда и заземленными, при этом вторичные обмотки ФСТ выполнены с отпайками, к которым подключены входы трехфазного высоковольтного коммутатора, каждая фаза которого выполнена в виде механического контакторного переключателя, называемого регулятором высокого напряжения под нагрузкой (РПН), высоковольтные выводы которого подключены к узлам соединения первичных обмоток трехфазного сериесного трансформатора, а низковольтные выводы заземлены (E.M.Carlini, G.Manduzio, D.Bonmann.A phase-shifting device is known that contains a three-phase serial transformer, the secondary windings of which are included in the phase separation A, B, C of the high-voltage power line, and the primary windings are connected in a triangle circuit, a three-phase phase-shifting transformer (FST) with primary windings connected by high-voltage leads to the phases of the power line , and low-voltage leads connected according to the star circuit and grounded, while the secondary windings of the FST are made with solders to which the inputs of the three-phase are connected a high-voltage switch, each phase of which is made in the form of a mechanical contactor switch, called a high voltage under load controller (RPN), the high-voltage leads of which are connected to the connection nodes of the primary windings of a three-phase series transformer, and the low-voltage leads are grounded (EMCarlini, G. Manduzio, D. Bonmann.
Power Flow Control on the Italian network by means of phase-shifting transformer. A2-206. Cigre 2006).Power Flow Control on the Italian network by means of phase-shifting transformer. A2-206. Cigre 2006).
К недостаткам рассматриваемого устройства относится то, что реализованный в нем способ поперечного регулирования фазового сдвига ограничивает диапазон углов поворота фазы напряжения до ±20 град. эл. При значениях угла поворота фазы, превышающих ±20 град. эл., модуль выходного напряжения фазоповоротного устройства (ФПУ) начинает существенно превышать допустимые в линии электропередачи значения. Поэтому рассмотренное ФПУ непригодно в случаях глубокого регулирования угла поворота фаз.The disadvantages of the device in question include the fact that the method of transverse regulation of the phase shift implemented in it limits the range of angles of rotation of the voltage phase to ± 20 degrees. email With values of the phase rotation angle exceeding ± 20 deg. e., the output voltage module of the phase-shifting device (FPU) begins to significantly exceed the permissible values in the power line. Therefore, the FPU considered is unsuitable in cases of deep regulation of the phase rotation angle.
Известно полупроводниковое фазоповоротное устройство, содержащее трехфазный сериесный трансформатор, вторичные обмотки которого выполнены со средним выводом и вставлены в рассечку фаз А, В, С высоковольтной линии электропередачи, а первичные обмотки соединены по схеме треугольника, узлы соединения обмоток которого подключены к высоковольтным выводам трехфазного высоковольтного коммутатора, при этом низковольтные выводы всех фаз коммутатора соединены по схеме звезды, а входные выводы каждой фазы коммутатора подключены ко вторичной обмотке соответствующей фазы трехфазного шунтового трансформатора, первичные обмотки которого высоковольтными выводами подключены к средним выводам вторичных обмоток сериесного трансформатора, а низковольтными выводами соединены по схеме звезды и заземлены, вторичная обмотка каждой фазы шунтового трансформатора выполнена в виде N гальванически развязанных секций, а каждая фаза трехфазного высоковольтного коммутатора выполнена в виде цепочки, состоящей из N последовательно соединенных статических переключателей, выполненных в виде однофазных полупроводниковых мостовых преобразователей с двунаправленными высоковольтными ключами в каждом плече, причем входы полупроводниковых мостовых преобразователей каждой фазы высоковольтного коммутатора подключены к выводам одноименных секций вторичной обмотки соответствующей фазы шунтового трансформатора, а высоковольтные выводы цепочек статических переключателей каждой фазы трехфазного коммутатора подключены к узлам соединения двух других фаз схемы треугольника, выполненной из первичных обмоток сериесного трансформатора, причем все N секций вторичной обмотки каждой фазы шунтового трансформатора имеют разные коэффициенты трансформации, а одноименные секции вторичной обмотки каждой фазы шунтового трансформатора выполнены с одинаковым коэффициентом трансформации. При идеальных параметрах шунтового и сериесного трансформаторов (т.е. отсутствии активных сопротивлений обмоток и их индуктивностей рассеяния) данное фазоповоротное устройство позволяет регулировать фазовый сдвиг между напряжениями на его входе и выходе, при этом модули выходных напряжений каждой фазы всегда равны модулям входных напряжений. (Стельмаков В.Н., Жмуров В.П., Тарасов А.Н., Гринштейн Б.И., Тузлукова Е.В. Фазоповоротные устройства с тиристорным управлением // Энергетик, 2010, №8, с.20-23).It is known a semiconductor phase-shifting device containing a three-phase series transformer, the secondary windings of which are made with a middle terminal and inserted into the cut-out phases A, B, C of the high-voltage power line, and the primary windings are connected in a triangle circuit, the connection nodes of the windings of which are connected to the high-voltage terminals of a three-phase high-voltage switch while the low-voltage outputs of all phases of the switch are connected according to the star circuit, and the input terminals of each phase of the switch are connected to the secondary the winding of the corresponding phase of the three-phase shunt transformer, the primary windings of which are connected by high-voltage leads to the middle terminals of the secondary windings of the series transformer, and are connected by a star circuit and grounded by the low-voltage leads, the secondary winding of each phase of the shunt transformer is made in the form of N galvanically isolated sections, and each phase of the three-phase high-voltage the switch is made in the form of a chain consisting of N series-connected static switches made in the form e single-phase semiconductor bridge converters with bi-directional high-voltage switches in each arm, the inputs of the semiconductor bridge converters of each phase of the high-voltage switch connected to the terminals of the same sections of the secondary winding of the corresponding phase of the shunt transformer, and the high-voltage outputs of the static switch chains of each phase of the three-phase switch are connected to the connection nodes of two other three-phase switch phases of a triangle circuit made from the primary windings of a serial transfer rmatora, all N sections of the secondary winding of each phase shunt transformer have different transformation ratios, and the same name section of the secondary winding of each phase shunt transformer formed with the same transformation ratio. With ideal parameters of shunt and series transformers (i.e., the absence of active resistances of the windings and their scattering inductances), this phase-shifting device allows you to adjust the phase shift between the voltages at its input and output, while the output voltage modules of each phase are always equal to the input voltage modules. (Stelmakov V.N., Zhmurov V.P., Tarasov A.N., Grinshtein B.I., Tuzlukova E.V. Phase-rotary devices with thyristor control // Energetik, 2010, No. 8, p.20-23) .
Наличие конечных значений активных сопротивлений обмоток трансформаторов и их индуктивностей рассеяния приводит к изменению модуля напряжения на выходе фазоповоротного устройства при регулировании угла сдвига фаз и при изменении токов линии. Это является недостатком схемы, так как в процессе регулирования сдвига фаз и при изменении токов линии выходное напряжение фазоповоротного устройства может выйти за пределы допустимых значений.The presence of finite values of the active resistances of the transformer windings and their scattering inductances leads to a change in the voltage modulus at the output of the phase-shifting device when adjusting the phase angle and when the line currents change. This is a drawback of the circuit, since in the process of regulating the phase shift and when the line currents change, the output voltage of the phase-shifting device can go beyond the acceptable values.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, состоит в расширении управляемости фазоповоротного устройства при изменении токов линии электропередачи в широком диапазоне для регулирования модуля выходного напряжения фазоповоротного устройства и повышения надежности его работы.The technical result, to which the proposed technical solution is directed, consists in expanding the controllability of the phase-shifting device when the power line currents change over a wide range to regulate the output voltage module of the phase-shifting device and increase its reliability.
Технический результат достигается тем, что фазоповоротное устройство, содержащее трехфазный сериесный трансформатор, вторичные обмотки которого выполнены с внутренним выводом и вставлены в рассечку фаз высоковольтной линии электропередачи, а первичные обмотки соединены по схеме треугольника, узлы соединения обмоток которого подключены к высоковольтным выводам трехфазного высоковольтного коммутатора, при этом низковольтные выводы всех фаз коммутатора соединены по схеме звезда и заземлены, а входные выводы каждой фазы коммутатора подключены ко вторичной обмотке соответствующей фазы трехфазного шунтового трансформатора, а вторичная обмотка каждой фазы шунтового трансформатора выполнена в виде N гальванически развязанных секций, а каждая фаза трехфазного высоковольтного коммутатора выполнена в виде цепочки, состоящей из N последовательно соединенных однофазных полупроводниковых мостовых преобразователей с двунаправленными высоковольтными ключами в каждом плече, причем входы полупроводниковых мостовых преобразователей каждой фазы высоковольтного коммутатора подключены к выводам одноименных секций вторичной обмотки соответствующей фазы шунтового трансформатора, а высоковольтные выводы цепочек однофазных полупроводниковых мостовых преобразователей каждой фазы трехфазного коммутатора подключены к узлам соединения двух других фаз схемы треугольника, выполненной из первичных обмоток сериесного трансформатора, причем все N секций вторичной обмотки каждой фазы шунтового трансформатора имеют разные коэффициенты трансформации, а одноименные секции вторичной обмотки каждой фазы шунтового трансформатора выполнены с одинаковым коэффициентом трансформации, а вторичные обмотки сериесного трансформатора выполнены с дополнительными внутренними выводами, выходы всех внутренних выводов подключены ко входам цепочек из встречно-параллельных тиристоров, а выходы цепочек в каждой из фаз соединены с высоковольтными выводами первичных обмоток соответствующих фаз трехфазного шунтового трансформатора.The technical result is achieved by the fact that the phase-shifting device containing a three-phase series transformer, the secondary windings of which are made with an internal terminal and inserted into the phase separation of the high-voltage power line, and the primary windings are connected in a triangle diagram, the connection nodes of the windings of which are connected to the high-voltage terminals of the three-phase high-voltage switch, in this case, the low-voltage outputs of all phases of the switch are connected according to the star circuit and are grounded, and the input terminals of each phase of the switch connected to the secondary winding of the corresponding phase of the three-phase shunt transformer, and the secondary winding of each phase of the shunt transformer is made in the form of N galvanically isolated sections, and each phase of the three-phase high-voltage switch is made in the form of a chain consisting of N series-connected single-phase semiconductor bridge converters with bi-directional high-voltage switches in each arm, and the inputs of semiconductor bridge converters of each phase of the high-voltage switch and connected to the terminals of the same named sections of the secondary winding of the corresponding phase of the shunt transformer, and the high-voltage outputs of the chains of single-phase semiconductor bridge converters of each phase of the three-phase switch are connected to the nodes of the connection of the other two phases of the triangle circuit made from the primary windings of the series transformer, and all N sections of the secondary winding of each phase shunt transformers have different transformation ratios, and the sections of the secondary winding of the same name of each phase of the shunt the transformers are made with the same transformation ratio, and the secondary windings of the series transformer are made with additional internal leads, the outputs of all the internal leads are connected to the inputs of the circuits from counter-parallel thyristors, and the outputs of the chains in each phase are connected to the high-voltage leads of the primary windings of the corresponding phases of the three-phase shunt transformer .
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена функциональная схема фазоповоротного устройства, включающая трехфазный сериесный трансформатор, трехфазный шунтовой трансформатор, трехфазный высоковольтный коммутатор и блоки тиристоров, включенных встречно-параллельно;The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, where Fig. 1 shows a functional diagram of a phase-shifting device, including a three-phase series transformer, a three-phase shunt transformer, a three-phase high-voltage switch and thyristor blocks connected in opposite-parallel;
на фиг.2 приведена функциональная схема цепочки одной фазы трехфазного высоковольтного коммутатора, состоящей из N последовательно соединенных однофазных полупроводниковых мостовых преобразователей с двунаправленными высоковольтными ключами в каждом плече;figure 2 shows the functional diagram of the chain of one phase of a three-phase high-voltage switch, consisting of N series-connected single-phase semiconductor bridge converters with bi-directional high-voltage switches in each arm;
на фиг.3 приведена векторная диаграмма, поясняющая принцип формирования опережающего (а) и отстающего (б) продольно-поперечного напряжения, при котором при любом угле регулирования напряжение на выходе ФПУ по модулю равно напряжению на его входе;figure 3 is a vector diagram explaining the principle of the formation of leading (a) and lagging (b) longitudinal-transverse stress, at which at any angle of regulation the voltage at the output of the FPU modulo equals the voltage at its input;
на фиг.4 представлена схема одного из вариантов реализации предлагаемого решения.figure 4 presents a diagram of one of the options for implementing the proposed solution.
на фиг.5 показано выполнение в каждом плече однофазных полупроводниковых мостовых преобразователей двунаправленных высоковольтных ключей в виде последовательно соединенных пар встречно-параллельно включенных однооперационных тиристоров;figure 5 shows the implementation in each arm of a single-phase semiconductor bridge converters bi-directional high-voltage switches in the form of series-connected pairs of counter-parallel connected single-operation thyristors;
на фиг.6 представлены регулировочные характеристики фазоповоротного устройства при подключении средних внутренних выводов вторичной обмотки сериесного трансформатора к первичным обмоткам шунтового трансформатора через пары 11, 14, 17 встречно-параллельно включенных тиристоров;figure 6 presents the adjusting characteristics of the phase-shifting device when connecting the middle internal terminals of the secondary winding of the serial transformer to the primary windings of the shunt transformer through pairs 11, 14, 17 of in-parallel connected thyristors;
на фиг.7 приведены регулировочные характеристики фазоповоротного устройства при подключении различных внутренних выводов вторичной обмотки сериесного трансформатора к первичным обмоткам шунтового трансформатора через соответствующие пары встречно-параллельно включенных тиристоров и активно-индуктивном характере тока в линии.Fig.7 shows the adjustment characteristics of the phase-shifting device when connecting various internal terminals of the secondary winding of the series transformer to the primary windings of the shunt transformer through the corresponding pairs of on-parallel connected thyristors and the active-inductive nature of the current in the line.
на фиг.8 приведены регулировочные характеристики фазоповоротного устройства при подключении различных внутренних выводов вторичной обмотки сериесного трансформатора к первичным обмоткам шунтового трансформатора через соответствующие пары встречно-параллельно включенных тиристоров и активно-емкостном характере тока в линии.Fig. 8 shows the adjustment characteristics of the phase-shifting device when connecting various internal terminals of the secondary winding of the series transformer to the primary windings of the shunt transformer through the corresponding pairs of on-parallel-connected thyristors and the active-capacitive nature of the current in the line.
Предлагаемое фазоповоротное устройство содержит трехфазный сериесный трансформатор 1, первичные обмотки 2, 3, 4 которого соединены по схеме треугольника, вторичные обмотки 5, 6, 7, включенные соответственно в рассечки фаз А, В, С между входами 8 и выходами 9 фазаповоротного устройства и имеющие дополнительные внутренние выводы; выходы всех выводов вторичной обмотки сериесного трансформатора подключены ко входам цепочек из встречно-параллельно включенных тиристоров 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, а выходы цепочек в каждой из фаз соединены с высоковольтными выводами 19, 20, 21 первичных обмоток 22, 23, 24 соответствующих фаз трехфазного шунтового трансформатора 25, низковольтные выводы которых 26, 27, 28 соединены по схеме звезда и заземлены, а вторичные обмотки 29, 30 и 31 каждой фазы выполнены в виде N гальванически развязанных секций 32, 33 и 34, выводы 35 и 36, 37 и 38, 39 и 40 которых подключены к входным клеммам 41 и 42, 43 и 44, 45 и 46 трехфазного высоковольтного коммутатора 47, высоковольтные выводы 48, 49 и 50 каждой фазы которого подключены к узлам 51, 52 и 53 соединения двух других фаз схемы треугольника, выполненной из первичных обмоток 2, 3, 4 трехфазного сериесного трансформатора 1, а низковольтные выводы 54, 55 и 56 соединены по схеме звезды и заземлены; каждая фаза трехфазного высоковольтного коммутатора 47 выполнена в виде цепочки 57, 58, 59, состоящей из N последовательно соединенных однофазных полупроводниковых мостовых преобразователей 60, 61, 62 (фиг.2) с двунаправленными полупроводниковыми высоковольтными ключами 63, 64, 65, 66 в каждом плече, а входы полупроводниковых мостовых преобразователей 60, 62, 63 являются входами 41-42, 43-44, 45-46 трехфазного высоковольтного коммутатора 47 и подключены к выводам 35-36, 37-38, 39-40 одноименных секций 32, 33, 34 вторичной обмотки 29, 30, 31 соответствующей фазы шунтового трансформатора 25, причем все N секций 32, 33, 34 вторичной обмотки 29, 30, 31 каждой фазы шунтового трансформатора 25 имеют разные коэффициенты трансформации, а одноименные секции 32, 33, 34 вторичной обмотки 29, 30, 31 каждой фазы шунтового трансформатора 25 выполнены с одинаковым коэффициентом трансформации.The proposed phase-shifting device contains a three-phase serial transformer 1, the primary windings 2, 3, 4 of which are connected in a triangle circuit, the secondary windings 5, 6, 7, respectively included in the phase cuts A, B, C between the inputs 8 and outputs 9 of the phase-shifting device and having additional internal findings; the outputs of all the terminals of the secondary winding of the series transformer are connected to the inputs of the circuits from counter-parallel connected thyristors 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, and the outputs of the chains in each phase are connected to the high-voltage terminals 19, 20, 21 primary windings 22, 23, 24 of the corresponding phases of the three-phase shunt transformer 25, the low-voltage leads of which 26, 27, 28 are connected according to the star circuit and are grounded, and the secondary windings 29, 30 and 31 of each phase are made in the form of N galvanically isolated sections 32, 33 and 34, pins 35 and 36, 37 and 38, 39 and 40 of which are connected to the input one terminals 41 and 42, 43 and 44, 45 and 46 of the three-phase high-voltage switch 47, the high-voltage terminals 48, 49 and 50 of each phase of which are connected to the nodes 51, 52 and 53 of the connection of the other two phases of the triangle circuit made of primary windings 2, 3 , 4 three-phase serial transformer 1, and the low-voltage leads 54, 55 and 56 are connected according to the star circuit and are grounded; each phase of the three-phase high-voltage switch 47 is made in the form of a chain 57, 58, 59, consisting of N series-connected single-phase semiconductor bridge converters 60, 61, 62 (Fig.2) with bidirectional semiconductor high-voltage switches 63, 64, 65, 66 in each arm and the inputs of the semiconductor bridge converters 60, 62, 63 are the inputs 41-42, 43-44, 45-46 of the three-phase high-voltage switch 47 and are connected to the terminals 35-36, 37-38, 39-40 of the same sections 32, 33, 34 secondary winding 29, 30, 31 of the corresponding phase of the shunt transfo Mator 25, and all N sections 32, 33, 34 of the secondary winding 29, 30, 31 of each phase of the shunt transformer 25 have different transformation ratios, and the same sections 32, 33, 34 of the secondary winding 29, 30, 31 of each phase of the shunt transformer 25 are made with the same transformation ratio.
Фазоповоротное устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при нулевом угле регулирования все однофазные полупроводниковые мостовые преобразователи 60, 61, 62 опрокинуты, т.е. в них включены два последовательных ключа 63, 64 или 65, 66; при этом все секции 32, 33, 34 вторичных обмоток 29, 30, 31 шунтового трансформатора 25 отключены от первичных обмоток 2, 3, 4 сериесного трансформатора 1, и вольтодобавочные напряжения UdA, UdB, UdС на выходе ФПУ не формируются.Phase-shifting device operates as follows. In the initial state, with a zero angle of regulation, all single-phase semiconductor bridge converters 60, 61, 62 are overturned, i.e. they include two consecutive keys 63, 64 or 65, 66; in this case, all sections 32, 33, 34 of the secondary windings 29, 30, 31 of the shunt transformer 25 are disconnected from the primary windings 2, 3, 4 of the series transformer 1, and voltage-boosting voltages U dA , U dB , U dС are not formed at the output of the FPU.
При подаче в систему управления (СУ) трехфазным высоковольтным коммутатором 47 сигнала на изменение угла регулирования ФПУ, СУ в зависимости от знака вектора вольтодобавочного напряжения (фиг.3) формирует импульсы управления на соответствующую пару двунаправленных полупроводниковых высоковольтных ключей 63, 66, 64, 65 тех мостовых преобразователей 60, 61, 62 каждой фазы коммутатора 47, которые должны быть включены для работы ФПУ на заданной ступени регулирования (с заданным углом регулирования).When applying to the control system (SU) a three-phase high-voltage switch 47 a signal to change the control angle of the FPU, SU depending on the sign of the voltage boost vector (Fig. 3) generates control pulses for the corresponding pair of bidirectional semiconductor high-voltage switches 63, 66, 64, 65 of those bridge converters 60, 61, 62 of each phase of the switch 47, which must be included for the FPU to work at a given control level (with a given control angle).
Принцип работы предлагаемого фазоповоротного устройства поясняется векторной диаграммой на фиг.3, гдеThe principle of operation of the proposed phase-shifting device is illustrated by the vector diagram in figure 3, where
UA, UB, UC - напряжение фаз А, В, С линии 8 на входе ФПУ,U A , U B , U C - voltage of phases A, B, C of line 8 at the input of the FPU,
UA1, UB1, UC1 - напряжение фаз A1, B1, C1 линии 9 на выходе ФПУ,U A1 , U B1 , U C1 - phase voltage A1, B1, C1 of line 9 at the output of the FPU,
UdA, UdB, UdC - трехфазное вольтодобавочное напряжение на вторичных обмотках 5, 6, 7 сериесного трансформатора 1,U dA , U dB , U dC - three-phase boost voltage on the secondary windings 5, 6, 7 of a series transformer 1,
UAX, UBY, UCZ - питающее трехфазное напряжение шунтового трансформатора 25, снимаемое с выводов 19, 20, 21, которые подключены к одноименной вторичной обмотке 5, 6, 7 сериесного трансформатора 1 посредством одной из трех цепочек из встречно-параллельно включенных тиристоров (10 или 11 или 12 для фазы А, 13 или 14 или 15 для фазы В, 16 или 17 или 18 для фазы С)..U AX , U BY , U CZ - the three-phase supply voltage of the shunt transformer 25, taken from the terminals 19, 20, 21, which are connected to the secondary winding of the same name 5, 6, 7 of the series transformer 1 through one of three chains of on-parallel connected thyristors (10 or 11 or 12 for phase A, 13 or 14 or 15 for phase B, 16 or 17 or 18 for phase C) ..
Последовательно соединенные m работающих (где m=1, 2…N) полупроводниковых преобразователей 60, 61, 62 каждой фазы в зависимости от величины числа m позволяют получить различные комбинации соединений секций 32, 33, 34 вторичных обмоток 29, 30, 31 шунтового трансформатора 25 и, тем самым, регулируют эквивалентный коэффициент трансформации Кэкв шунтового трансформатора, который можно определить по формулеSequentially connected m working (where m = 1, 2 ... N) semiconductor converters 60, 61, 62 of each phase, depending on the value of the number m, allow to obtain various combinations of connections of sections 32, 33, 34 of the secondary windings 29, 30, 31 of the shunt transformer 25 and, thereby, regulate the equivalent transformation coefficient K equiv of the shunt transformer, which can be determined by the formula
где Ki - коэффициент трансформации i-й секции вторичной обмотки 29, 30, 31 шунтового трансформатора 25, a Mj - коэффициент, который определяет режим работы полупроводниковых преобразователей 60, 61, 62 с опережающим вектором напряжения (MJ=+1, где j=1), с отстающим вектором напряжения (MJ=-1, где j=2) или с нулевым углом регулирования (MJ=0,j=3).where K i is the transformation coefficient of the i-th section of the secondary winding 29, 30, 31 of the shunt transformer 25, and M j is the coefficient that determines the operation mode of the semiconductor converters 60, 61, 62 with the leading voltage vector (M J = + 1, where j = 1), with a lagging voltage vector (M J = -1, where j = 2) or with a zero control angle (M J = 0, j = 3).
Для получения фазового сдвига а микропроцессор СУ ФПУ согласно формулам:To obtain a phase shift a microprocessor SU FPU according to the formulas:
формирует вольтодобавочные напряжения UdA, UdB, UdC путем включения m (где m=1, 2…N) полупроводниковых преобразователей 60, 61, 62 каждой фазы ФПУ, осуществляющих переключение соответствующих m секций 32, 33, 34 каждой вторичной обмотки 29, 30, 31 шунтового трансформатора 25 в общую цепь в одно из трех состояний:generates boost voltage U dA , U dB , U dC by turning on m (where m = 1, 2 ... N) semiconductor converters 60, 61, 62 of each phase of the FPU, switching the corresponding m sections 32, 33, 34 of each secondary winding 29, 30, 31 shunt transformer 25 into a common circuit in one of three states:
для формирования опережающего вектора напряжения путем включения двунаправленных ключей 64, 65 полупроводниковых преобразователей 60, 61, 62 начала 35, 37, 39 обмоток 32, 33, 34 подключаются соответственно к выводам 48, 49, 50 коммутатора 47, а концы обмоток 36, 38, 40 - соответственно к выводам 54, 55, 56 коммутатора 47;to form a leading voltage vector by turning on bidirectional switches 64, 65 of the semiconductor converters 60, 61, 62 of the beginning 35, 37, 39 of the windings 32, 33, 34 are connected respectively to the terminals 48, 49, 50 of the switch 47, and the ends of the windings 36, 38, 40 - respectively, to the conclusions 54, 55, 56 of the switch 47;
для формирования отстающего вектора напряжения путем включения двунаправленных ключей 63, 66 начало обмоток 35, 37, 39 подключается соответственно к выводам 54, 55, 56 коммутатора 47, а конец обмоток 36, 38, 40 - соответственно к выводам 48, 49, 50 коммутатора 47;to form a lagging voltage vector by switching on bidirectional switches 63, 66, the beginning of the windings 35, 37, 39 is connected respectively to the terminals 54, 55, 56 of the switch 47, and the end of the windings 36, 38, 40 is respectively connected to the terminals 48, 49, 50 of the switch 47 ;
для формирования нулевого угла регулирования выводы 48, 49, 50 коммутатора 47 подключаются соответственно к его выводам 54, 55, 56 путем опрокидывания всех однофазных полупроводниковых мостовых преобразователей 60, 61, 62 (включением ключей 63,64 или 65,66), в результате чего вторичные обмотки 29, 30, 31 шунтового трансформатора 25 отсекаются от первичных обмоток 2, 3, 4 сериесного трансформатора 1. Величина фазового сдвига а, полученного из формулыto form a zero control angle, the conclusions 48, 49, 50 of the switch 47 are connected to its terminals 54, 55, 56, respectively, by overturning all single-phase semiconductor bridge converters 60, 61, 62 (by switching on the keys 63.64 or 65.66), as a result of which the secondary windings 29, 30, 31 of the shunt transformer 25 are cut off from the primary windings 2, 3, 4 of the serial transformer 1. The magnitude of the phase shift a obtained from the formula
где Кс - коэффициент трансформации сериесного трансформатора 1, В - отношение числа витков левой части вторичной обмотки сериесного трансформатора к числу витков правой части, Кэкв - эквивалентный коэффициент шунтового трансформатора 25, определяется числом m задействованных в каждой фазе ФПУ полупроводниковых преобразователей 60, 61, 62, т.е. числом m секций 32, 33, 34 вторичных обмоток 29, 30, 31 шунтового трансформатора 25 (определяется из выражения (1)).where K c is the transformation coefficient of the serial transformer 1, B is the ratio of the number of turns of the left side of the secondary winding of the serial transformer to the number of turns of the right part, K equiv is the equivalent coefficient of the shunt transformer 25, is determined by the number m of semiconductor converters 60, 61 involved in each phase of the FPU, 62, i.e. the number m of sections 32, 33, 34 of the secondary windings 29, 30, 31 of the shunt transformer 25 (determined from expression (1)).
Полученное трехфазное напряжение на вторичной стороне шунтового трансформатора 25 поступает на первичные обмотки 2, 3, 4 сериесного трансформатора 1, соединенные по схеме треугольника, на вторичных обмотках 5, 6, 7 которого получается необходимые вольтодобавочные напряжения UdA, UdB, UdC. Напряжения UAX, UBY, UCZ (фиг.3) подаются в качестве питающего напряжения на вторичные обмотки 29, 30, 31 шунтового трансформатора 25, образуя тем самым обратную связь.The resulting three-phase voltage on the secondary side of the shunt transformer 25 is supplied to the primary windings 2, 3, 4 of the serial transformer 1 connected in a triangle circuit, on the secondary windings 5, 6, 7 of which the necessary boost voltage U dA , U dB , U dC is obtained. Voltages U AX , U BY , U CZ (Fig. 3) are supplied as supply voltage to the secondary windings 29, 30, 31 of the shunt transformer 25, thereby forming a feedback.
Рассмотрим работу одного из вариантов реализации предлагаемой полезной модели, схема которого представлена на фиг.4, в котором двунаправленные полупроводниковые высоковольтные ключи 63, 64, 65, 66 в каждом плече выполняются в виде нескольких (в зависимости от уровня напряжения соответствующего мостового преобразователя 60, 61, 62) последовательно включенных пар встречно-параллельно соединенных тиристоров. Число мостовых преобразователей 60, 61, 62, так же, как и число секций 32, 33, 34 вторичных обмоток 29, 30, 31 каждой фазы шунтового трансформатора 25 равно четырем (N=4), коэффициенты трансформации Кi (i=1, 2, 3, 4) в каждой фазе соотносятся между собой как 1:2:4:8, что обеспечивает число ступеней регулирования nс фазового сдвига устройства реализации, равное nс=1+2+4+8=15 в каждую сторону - для опережающего и отстающего углов поворота фазы α, то есть всего 30, не считая нулевого угла регулирования.Consider the operation of one of the embodiments of the proposed utility model, the circuit of which is shown in Fig. 4, in which bidirectional semiconductor high-voltage switches 63, 64, 65, 66 in each arm are made in the form of several (depending on the voltage level of the corresponding bridge converter 60, 61 , 62) series-connected pairs of counter-parallel connected thyristors. The number of bridge converters 60, 61, 62, as well as the number of sections 32, 33, 34 of the secondary windings 29, 30, 31 of each phase of the shunt transformer 25 is four (N = 4), the transformation coefficients K i (i = 1, 2, 3, 4) in each phase are related to each other as 1: 2: 4: 8, which ensures the number of control steps n with the phase shift of the implementation device, equal to n s = 1 + 2 + 4 + 8 = 15 in each direction - for leading and lagging phase rotation angles α, that is, only 30, not counting the zero angle of regulation.
При работе в режиме холостого хода, при работе встречно-параллельно включенных тиристоров 11, 14, 17 (режим В=1) и при выбранных параметрах вторичных обмоток 29, 30, 31 каждой фазы шунтового трансформатора 25 рассматриваемое ФПУ позволяет обеспечить диапазон регулирования углов α от -40 до +40 град.эл. с дискретностью (40 град.эл. / 15)=2,67 град.эл. в каждую сторону, то есть практически плавно регулировать фазовый сдвиг во всем диапазоне изменения углов регулирования. Диапазон ±40 град.эл. обеспечивает возможность применения ФПУ во многих проблемных точках ЕЭС России.When operating in idle mode, during operation of counter-parallel connected thyristors 11, 14, 17 (mode B = 1) and with selected parameters of the secondary windings 29, 30, 31 of each phase of the shunt transformer 25, the FPU under consideration allows us to provide a range of angle control α from -40 to +40 degrees with discreteness (40 deg. el. / 15) = 2.67 deg. el. in each direction, that is, almost smoothly adjust the phase shift over the entire range of variation of the control angles. Range ± 40 degrees E. provides the possibility of using FPU in many problem areas of the UES of Russia.
Для высоковольтной линии с линейным напряжением 220 кВ диапазон ±40 град.эл., согласно формуле (2), может быть обеспечен формированием трехфазного вольтодобавочного напряжения Ud=87 кВ на вторичных обмотках 5, 6, 7 сериесного трансформатора 1. Коэффициент трансформации КС сериесного трансформатора 1 принят равным КС=√3/2. При выборе коэффициента трансформации сериесного трансформатора 1 следует учитывать, что при выбранном КС для номинального тока нагрузки линий электропередачи в высоковольтных ключах 63÷66 мостовых преобразователей 60, 61, 62 не потребуется параллельное соединение тиристоров.For a high-voltage line with a linear voltage of 220 kV, a range of ± 40 degrees el., According to formula (2), can be provided by the formation of a three-phase voltage boost voltage Ud = 87 kV on the secondary windings 5, 6, 7 of a series transformer 1. Transformation coefficient KS of a series transformer 1 is taken equal to KS = √3 / 2. When choosing the transformation coefficient of the series transformer 1, it should be taken into account that with a selected COP for the rated load current of power lines in high-voltage switches 63 ÷ 66 of bridge converters 60, 61, 62, parallel connection of thyristors is not required.
Поэтому при включении тиристорных пар только первой секции коммутатора 47 на первичных обмотках 2, 3, 4 сериесного трансформатора 1 формируется напряжение Uc, равное напряжению U1 первой ступени регулирования. При включении тиристорных пар всех четырех мостовых преобразователей 60, 61, 62 коммутатора 47 в одном направлении на первичных обмотках сериесного трансформатора 1 обеспечивается напряжение, равное сумме напряжений всех четырех секций 32, 33, 34 вторичных обмоток 29, 30, 31 шунтового трансформатора 25, равное U1+U2+U3+U4=15Uc. Включение тиристорных пар в различных комбинациях и различных направлениях формирует напряжение на первичной обмотке сериесного трансформатора 1 от ±√3•Uc до ±√3•15Uc, где Uc - напряжение ступени регулирования, равное напряжению тех из секций 32, 33, 34 вторичных обмоток 29, 30, 31 шунтового трансформатора 25, которые имеют минимальное число витков. При числе ступеней регулирования nс=15, коэффициенте трансформации Кс=√3/2 сериесного трансформатора 1, максимальной величине вольтдобавочного напряжения Ud=87 кВ в фазе линии при угле фазового сдвига в 40 эл.град. минимальная величина напряжения Uc ступени регулирования, равная напряжению первой секции вторичной обмотки шунтового трансформатора 25, будет равна:Therefore, when thyristor pairs are turned on only in the first section of the switch 47 on the primary windings 2, 3, 4 of the series transformer 1, a voltage U c is formed equal to the voltage U 1 of the first regulation stage. When the thyristor pairs of all four bridge converters 60, 61, 62 of the switch 47 are turned on in one direction, the primary windings of the series transformer 1 are provided with a voltage equal to the sum of the voltages of all four sections 32, 33, 34 of the secondary windings 29, 30, 31 of the shunt transformer 25, equal to U 1 + U 2 + U 3 + U 4 = 15U c . The inclusion of thyristor pairs in various combinations and different directions generates a voltage on the primary winding of a series transformer 1 from ± √3 • U c to ± √3 • 15U c , where U c is the voltage of the control stage equal to the voltage of those of sections 32, 33, 34 secondary windings 29, 30, 31 of the shunt transformer 25, which have a minimum number of turns. With the number of control steps n с = 15, the transformation coefficient K с = √3 / 2 of the series transformer 1, the maximum voltage boost voltage U d = 87 kV in the phase of the line at a phase shift angle of 40 electric degrees. the minimum voltage U c level regulation equal to the voltage of the first section of the secondary winding of the shunt transformer 25, will be equal to:
Соответственно максимальные напряжения второй, третьей и четвертой секций вторичных обмоток шунтового трансформатора 25 будут равны:Accordingly, the maximum voltage of the second, third and fourth sections of the secondary windings of the shunt transformer 25 will be equal to:
U2=2×2,9=5,8 кВ,U 2 = 2 × 2.9 = 5.8 kV,
U3=4×2,9=11,6 кВ,U 3 = 4 × 2.9 = 11.6 kV,
U4=8×2,9=23,2 кВ.U 4 = 8 × 2.9 = 23.2 kV.
При этом коэффициенты трансформации К; четырех секций вторичных обмоток 29, 30, 31 каждой фазы шунтового трансформатора 25 получаются равными соответственно:Moreover, the transformation coefficients K; four sections of the secondary windings 29, 30, 31 of each phase of the shunt transformer 25 are equal, respectively:
K1=0.023, K2=0.046, К3=0.092, К4=0.184.K 1 = 0.023, K 2 = 0.046, K 3 = 0.092, K 4 = 0.184.
Так как все четыре мостовых преобразователя 60, 61, 62 трехфазного коммутатора 47 выполнены на напряжение U1, U2, U3, U4 соответствующих секций 32, 33, 34, которое превышает рабочее напряжение единичных пар встречно-параллельно соединенных тиристоров, то двунаправленные полупроводниковые высоковольтные ключи 63, 64, 65, 66 выполняются в виде нескольких (в зависимости от уровня напряжения соответствующего мостового преобразователя 60, 61, 62) последовательно включенных пар встречно-параллельно соединенных тиристоров: число последовательно соединенных пар тиристоров в первой секции (U1=2,9 кВ) равно 4, во второй секции (U2=5,8 кВ) - равно 6, в третьей секции (U3=11,6 кВ) - равно 8 и в четвертой секции (U4=23,2 кВ) - равно 14.Since all four bridge converters 60, 61, 62 of the three-phase switch 47 are made to a voltage of U 1 , U 2 , U 3 , U 4 of the corresponding sections 32, 33, 34, which exceeds the operating voltage of single pairs of oppositely connected thyristors, bidirectional semiconductor high-voltage switches 63, 64, 65, 66 are made in the form of several (depending on the voltage level of the corresponding bridge converter 60, 61, 62) series-connected pairs of counter-parallel connected thyristors: the number of series-connected p the thyristors in the first section (U 1 = 2.9 kV) is 4, in the second section (U 2 = 5.8 kV) is 6, in the third section (U 3 = 11.6 kV) is 8 and the fourth section (U 4 = 23.2 kV) is equal to 14.
При нулевом угле регулирования все мостовые преобразователи 60, 61, 62 во всех фазах «опрокинуты», т.е. включены два плеча 63, 64 или 65, 66, шунтирующие первичные обмотки 2, 3, 4 сериесного трансформатора 1. При этом включенные тиристоры работают непрерывно в течение отрезка времени, задаваемого системным оператором или в соответствии с текущим режимом работы линии электропередачи. СУ ФПУ должна генерировать ток управления тиристорами в течение всего заданного временного интервала, причем ток управления одновременно подается на все последовательные пары встречно-параллельно соединенных тиристоров работающего плеча. Тиристорные ключи 63, 64, 65, 66 всех секций 60, 61, 62 трехфазного высоковольтного коммутатора 47 работают только в ключевом режиме «открыт»-«закрыт» и включаются при нулевом напряжении, то есть при переходе силового напряжения через ноль, поэтому из каждой пары встречно-параллельно соединенных тиристоров включится тот, на котором в это время есть прямое напряжение. Такой режим работы ФПУ с тиристорным коммутатором 47 является щадящим для тиристоров мостовых преобразователей 60, 61, 62, так как при включении и выключении на них воздействуют весьма малые величины скоростей нарастания напряжения dU/dt и тока dI/dt.When the control angle is zero, all bridge converters 60, 61, 62 in all phases are “tipped”, i.e. two arms 63, 64 or 65, 66 are included, shunting the primary windings 2, 3, 4 of the series transformer 1. Moreover, the included thyristors operate continuously for the length of time set by the system operator or in accordance with the current operating mode of the power line. The control system of the FPU must generate thyristor control current for the entire specified time interval, and the control current is simultaneously supplied to all successive pairs of on-parallel connected thyristors of the working arm. Thyristor keys 63, 64, 65, 66 of all sections 60, 61, 62 of the three-phase high-voltage switch 47 work only in the key mode “open” - “closed” and turn on at zero voltage, that is, when the power voltage passes through zero, therefore from each pairs of on-parallel connected thyristors will turn on the one on which there is a direct voltage at this time. This mode of operation of the FPU with thyristor switch 47 is gentle for thyristors of bridge converters 60, 61, 62, since when switching on and off, they are affected by very small values of the slew rate of voltage dU / dt and current dI / dt.
Аналогично мостовые тиристорные преобразователи 60, 61, 62 работают и при ненулевых углах регулирования, при этом опережающие углы регулирования формируют включенные тиристорные пары плеч 64, 65, а отстающие углы регулирования - тиристорные пары плеч 63, 66 тех из четырех мостовых преобразователей 60, 61, 62, которые должны работать на данной ступени регулирования.Similarly, thyristor bridge converters 60, 61, 62 operate at non-zero control angles, while leading regulation angles form thyristor pairs of arms 64, 65, and lagging control angles form thyristor pairs of arms 63, 66 of those of four bridge converters 60, 61, 62, which should work at this stage of regulation.
При работе под нагрузкой зависимость выходного напряжения ФПУ от параметров трансформаторов 1, 25 и нагрузки определяется выражением (на примере для фазы А):When working under load, the dependence of the output voltage of the FPU on the parameters of transformers 1, 25 and the load is determined by the expression (for example, for phase A):
где: - значение выходного напряжения ФПУ при холостом ходе;Where: - the value of the output voltage of the FPU at idle;
- сопротивление нагрузки, подключаемой к выходу ФПУ; - resistance of the load connected to the output of the FPU;
- общее сопротивление нагрузки с учетом параметров трансформаторов. - total load resistance taking into account the parameters of the transformers.
Регулировочные характеристики ФПУ при работе в симметричном режиме (В=1), т.е. когда включены встречно-параллельные пары тиристоров 11, 14, 17, приведены на фиг.6. Точками показано положение векторов выходного напряжения одной фазы при всех возможных углах регулирования ФПУ для трех типов нагрузки:Adjusting characteristics of the FPU when operating in symmetric mode (B = 1), i.e. when counter-parallel pairs of thyristors 11, 14, 17 are included, are shown in Fig.6. The dots show the position of the output voltage vectors of one phase at all possible control angles of the FPU for three types of load:
режим холостого хода;idle mode;
нагрузка номинальная, активно-индуктивная:rated load, active inductive:
R_load=152Ом, L_load=0.176 Гн, φ_load=20°, I_load=785A;R_load = 152Ω, L_load = 0.176 H, φ_load = 20 °, I_load = 785A;
нагрузка номинальная, активно-емкостная:rated load, active capacitive:
R_load=152Oм, C_load=58 мкФ, φ_load=-20°, I_load=785AR_load = 152Ohm, C_load = 58 uF, φ_load = -20 °, I_load = 785A
Для расчетов использованы следующие значения параметров трансформаторов:For calculations, the following transformer parameters were used:
Сериесный трансформатор (первичная обмотка)Series Transformer (Primary)
R1=0.377Ом, L1=25.5 мГн, /Z1/=8.07OмR1 = 0.377Ohm, L1 = 25.5 mH, /Z1/=8.07Ohm
Шунтовой трансформатор (первичная обмотка)Shunt transformer (primary winding)
R11=1.652Oм, L11=75мГн, /Z11/=23.55OмR11 = 1.652Ohm, L11 = 75mH, /Z11/=23.55Ohm
Из фиг.6 видно, что если нагрузка носит активно-индуктивный характер, то напряжение на выходе снижается относительно входного напряжения, максимальное отклонение составляет -9.4% при углах -40° и +40°. Если нагрузка носит активно-емкостной характер, то напряжение на выходе повышается относительно входного напряжения, максимальное отклонение составляет 3.9% при углах -40° и +40°.Figure 6 shows that if the load is of an active-inductive nature, then the output voltage decreases relative to the input voltage, the maximum deviation is -9.4% at angles of -40 ° and + 40 °. If the load is active-capacitive in nature, then the output voltage rises relative to the input voltage, the maximum deviation is 3.9% at angles of -40 ° and + 40 °.
Значение выходного напряжения при холостом ходе для схемы ФПУ со смещенной средней точкой (В≠1), т.е. когда включены пары тиристоров 10, 13, 16 или 12, 15, 18, определяется с помощью выражения:The value of the output voltage at idle for the FPU circuit with a shifted midpoint (V ≠ 1), i.e. when thyristor pairs 10, 13, 16 or 12, 15, 18 are included, it is determined using the expression:
где m2 и m3 вспомогательные переменные, которые определяются из нижеследующих выражений:where m2 and m3 are auxiliary variables, which are determined from the following expressions:
При работе под нагрузкой регулировочная характеристика ФПУ со смещенной средней точкой отличается от регулировочной характеристики (6) при холостом ходе и определяется выражением (5), в котором - значение выходного напряжения ФПУ при холостом ходе, -сопротивление нагрузки, подключаемой к выходу ФПУ, - общее сопротивление нагрузки с учетом параметров трансформаторов, определяемое из формулы:When working under load, the adjustment characteristic of the FPU with a shifted midpoint differs from the adjustment characteristic (6) at idle and is determined by expression (5), in which - the value of the output voltage of the FPU at idle, -resistance of the load connected to the output of the FPU, - the total load resistance taking into account the parameters of the transformers, determined from the formula:
где - полное сопротивление первичной обмотки сериесного трансформатора 1 (R1 - активное сопротивление первичной обмотки, L1 - индуктивность рассеяния первичной обмотки сериесного трансформатора);Where - the total resistance of the primary winding of the series transformer 1 (R 1 is the active resistance of the primary winding, L 1 is the leakage inductance of the primary winding of the serial transformer);
- полное сопротивление первичной обмотки шунтового трансформатора 25 (R11 - активное сопротивление первичной обмотки, L11 - индуктивность рассяния первичной обмотки шунтового трансформатора). - the total resistance of the primary winding of the shunt transformer 25 (R 11 is the active resistance of the primary winding, L 11 is the inductance of the scattering of the primary winding of the shunt transformer).
На фиг.7 и фиг.8 показаны регулировочные характеристики ФПУ при работе в несимметричном режиме с разными значениями коэффициента В для активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузки. Из представленных зависимостей видно, что значение В оказывает влияние на модуль выходного напряжения при любом типе нагрузки. Этот факт используется для компенсации влияния паразитных параметров трансформаторов 1,25 и величин токов нагрузки на модуль выходного напряжения фазоповоротного устройства.In Fig.7 and Fig.8 shows the adjustment characteristics of the FPU when operating in asymmetric mode with different values of the coefficient In for active-inductive and active-capacitive load. From the presented dependencies it can be seen that the value of B affects the output voltage module for any type of load. This fact is used to compensate for the influence of the parasitic parameters of transformers 1.25 and the magnitude of the load currents on the output voltage module of the phase-shifting device.
Компенсировать отклонение выходного напряжения ФПУ при разных типах нагрузки можно путем соответствующего выбора внутренних выводов сериесного трансформатора 1, подключаемых к высоковольтным выводам 22, 23, 24 первичных обмоток шунтового трансформатора 25 с помощью соответствующей цепочки из встречно-параллельно включенных тиристоров 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, что эквивалентно изменению коэффициента В. При активно-индуктивной нагрузке необходимо иметь В<1 (фиг.7). Например, для B=0.5 при номинальной нагрузке максимальное отклонение выходного напряжения ФПУ от расчетного значения составляет - 4.7%. При активно-емкостной нагрузке необходимо иметь В>1 (фиг.8). Так для B=1.5 при номинальной нагрузке максимальное отклонение выходного напряжения ФПУ от расчетного значения составляет 2.7%.To compensate for the deviation of the output voltage of the FPU at different types of load, it is possible by appropriate selection of the internal terminals of the serial transformer 1 connected to the high-voltage terminals 22, 23, 24 of the primary windings of the shunt transformer 25 using the corresponding chain of on-parallel connected thyristors 10, 11, 12, 13 , 14, 15, 16, 17, 18, which is equivalent to a change in the coefficient B. With an active-inductive load, it is necessary to have B <1 (Fig. 7). For example, for B = 0.5 at rated load, the maximum deviation of the output voltage of the FPU from the calculated value is 4.7%. With an active capacitive load, it is necessary to have B> 1 (Fig. 8). So for B = 1.5 at rated load, the maximum deviation of the output voltage of the FPU from the calculated value is 2.7%.
Из рассмотренных диаграмм (фиг.6, 7 и 8) следует, что для управления модулем выходного напряжения ФПУ необходимо в зависимости от характера тока нагрузки подключать различные внутренние выводы вторичной обмотки сериесного трансформатора 1 к высоковольтным выводам первичных обмоток соответствующих фаз трехфазного шунтового трансформатора 25. Это достигается посредством включения:From the above diagrams (Fig.6, 7 and 8) it follows that to control the output voltage module of the FPU, depending on the nature of the load current, it is necessary to connect various internal terminals of the secondary winding of the series transformer 1 to the high voltage terminals of the primary windings of the corresponding phases of the three-phase shunt transformer 25. This achieved by including:
пар тиристоров 10, 13, 16 при работе ФПУ с углами регулирования α<-10 и α>+10 эл. град. и индуктивном характере тока нагрузки (несимметричный режим, В<1);pairs of thyristors 10, 13, 16 during FPU operation with control angles α <-10 and α> +10 e. hail. and the inductive nature of the load current (unbalanced mode, V <1);
пар тиристоров 11, 14, 17 при работе ФПУ с углами регулирования -10<α<+10 эл. град. при любых токах нагрузки (симметричный режим В=1);pairs of thyristors 11, 14, 17 during operation of the FPU with control angles -10 <α <+10 e. hail. at any load currents (symmetric mode B = 1);
пар тиристоров 12, 15, 18 при работе ФПУ с углами регулирования α<-10 и α>+10 эл. град. и емкостном характере тока нагрузки (несимметричный режим, В>1);pairs of thyristors 12, 15, 18 during FPU operation with control angles α <-10 and α> +10 e. hail. and the capacitive nature of the load current (unbalanced mode, V> 1);
Таким образом, в предлагаемом техническом решении результат, заключающийся в уменьшении влияния паразитных параметров сериесного 1 и шунтового трансформатора 25, а также токов линии на модуль выходного напряжения фазоповоротного устройства, достигается за счет введения во вторичные обмотки сериесного трансформатора дополнительных внутренних выводов и подключения всех внутренних выводов вторичных обмоток сериесного трансформатора 1 ко входам цепочек из встречно-параллельно включенных тиристоров 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 и соединения выходов цепочек в каждой из фаз с высоковольтными выводами первичных обмоток соответствующих фаз трехфазного шунтового трансформатора 25.Thus, in the proposed technical solution, the result, which is to reduce the influence of the parasitic parameters of the serial 1 and shunt transformer 25, as well as the line currents on the output voltage module of the phase-shifting device, is achieved by introducing additional internal leads into the secondary windings of the serial transformer and connecting all internal conclusions secondary windings of the series transformer 1 to the inputs of the chains of on-parallel connected thyristors 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 and the connection output s chains in each phase with high-voltage outputs of the primary windings of the corresponding phases of the three-phase shunt transformer 25.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011111166/07U RU107005U1 (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | PHASE TURNING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011111166/07U RU107005U1 (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | PHASE TURNING DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU107005U1 true RU107005U1 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44753925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011111166/07U RU107005U1 (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | PHASE TURNING DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU107005U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2625341C2 (en) * | 2012-04-10 | 2017-07-13 | Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх | Control transformer |
-
2011
- 2011-03-25 RU RU2011111166/07U patent/RU107005U1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2625341C2 (en) * | 2012-04-10 | 2017-07-13 | Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх | Control transformer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106877352B (en) | Stepless adjustable saturation compensation reactor | |
| CN104685775A (en) | Modular multilevel DC/DC converter for HVDC applications | |
| CN104247251B (en) | Adjust transformer | |
| RU106060U1 (en) | PHASE TURNING DEVICE | |
| KR100275221B1 (en) | Controlled power supply | |
| RU2450420C1 (en) | Semiconductor phase shifter | |
| JPH0782402B2 (en) | Phase shifter | |
| Banaei et al. | Combined H-bridge cells cascaded transformers multilevel inverter | |
| CN114586267B (en) | Transformer apparatus | |
| CN101248705B (en) | Heating power supply device | |
| US8441146B2 (en) | Power supply arrangement with a first voltage supply device and a second voltage supply device | |
| RU107005U1 (en) | PHASE TURNING DEVICE | |
| CN113077978A (en) | Novel voltage-regulating phase-shifting transformer with high-capacity double-device height impedance and additional reactor | |
| RU107421U1 (en) | PHASE TURNING DEVICE | |
| RU2711587C1 (en) | Method of controlling transformer voltage under load and device for its implementation | |
| CN111338412A (en) | Alternating current voltage stabilizer and alternating current voltage stabilizing equipment | |
| RU157116U1 (en) | SEMICONDUCTOR PHASE TURNING DEVICE | |
| CA2815182A1 (en) | Current supply arrangement with a first and a second current supply device, wherein the second current supply device is connected to the first current supply device | |
| CN107332260B (en) | Three-phase commutation system for improving stability of power system | |
| CN213242222U (en) | On-load seamless regulation power transformer | |
| RU143195U1 (en) | TYRISTOR CONTROLLED PHASE TURNING DEVICE | |
| RU110558U1 (en) | SEMICONDUCTOR PHASE TURNING DEVICE | |
| EP3459164B1 (en) | Stackable isolated voltage optimization module | |
| RU2648280C1 (en) | Voltage control device | |
| RU2710660C1 (en) | Universal thyristor regulator of booster voltage value |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC11 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120405 |