SU1069096A1 - Трехфазный преобразователь переменного напр жени в переменное - Google Patents

Abstract

ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ, содержащий трехфазный автотрансформатор , фазные обмотки которого выполнены с отводами, управл емые двунаправленные ключи, каждый из кото рых включен между соответствующей парой выводов смежных фазных обмоток автотрансформатора, и две группы выводов дл  пофазного подключени  нагрузки,.перва  группа из которых подключена к выводам дл  подключени  питающей сети, при этом две фазные обмотки междуфазного автотрансформатора соединены последовательно, а их обща  точка и свободные концы соединены с второй группой указанных выводов, отличающийс  тем, что, с целью упрощени , повышени  надежности и улучшени  массогабаритных показателей, треть  обмотка междуфазного автотрансформатора соединена с расположенными симметрично относительно общей точки отводами этих обмоток, а все осталь ные отводы соединены с общей точкой обмоток смежных фаз через упом  тутые полностью управл емые двунаправленные ключи. О5 со о ;о О)

Description

Иэббретение относитс  к электротехнике ,, в чйстности к преобразовательной технике, и может быть использовано , например, в регулируе№лх источниках питани  с близкой к синусоидальной формой кривой тока нагрузки.

Известны устройства дл  регулировани  трехфазного напр жени , содержащие трехфазный автотрансформатор , обмотки которого соединены в треугольник, и управл екие двунаправленные ключи, соединенные с выводами дл  пофазного подключени  нагрузки и Лаэных обмоток автотрансформатора ll .

Однако устройства не позвол ют использовать автотрансформатор в качестве согласующего элемента и соответственно требуют подбора управл емых ключей в соответствии с величиной питающего напр жени .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  трехфазный преобразователь переменного напр жени  в переменное, содержащий трехфазный междуфазный автотрансформатор, фазные обмотки которого выполнены с отводами, управл емые двунаправленные ключи, каждый з которых включен между соответствующей парой выводов смежных фазовых обмоток автотрансформатора, и две группы выводов дл -пофазного подключени  нагрузки, перва  группа из которых подключена к выводам л  подключени  питающей сети, при этом две фазные обмотки соединены последовательно, а их обща  точка и свободные концы соединены с первой группой указанных выводов 2J ,

Недостатками преобразовател   вл ютс  относительно большое количест во отводов автотрансформатора, относительно большое напр жение между отдельными ключами, а также увеличенна  типова  мощность автотрансформаторов . Большое количество отводов обмотки автотрансформатора вызвано тем, что в общем случае каждый двунаправленный ключ соедин етс  между отдельной парой отводов. Относительно большое напр жение между отдельными ключами (в том числе и между управл ющими электродами ключей , что уменьшает надежность работы ) вызвано тем, что максимальна  разница потенциалов отводов приближаетс  к линейному напр жению питани . Увеличенна  типова  мощность автотрансформатора объ сн етс  низким коэффициентом искажени  тока в обмотках автотрансформатора.

Цель изобретени  - упрощение, повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в трехфазном ореобразователе переменного напр жени  в пере- 1

менное, содержащем трехфазный между фазный автотрансформатор, фазные обмотки которого выполнены с отводами , управл емые двунаправленные ключи , каждый из которых включен между соответствующей парой выводов смежных фазных обмоток автотрансформатора , и две группы, выводов дл  пофазного подключени  нагрузки, перва  группа из которых подключена к выводам дл  подключени  питающей сети, при этом две фазные обмотки соединены последовательно, а их обща  точка и свободные концы соединены с первой группой указанных выводов, треть  обмотка междуфазного автотрансформатора соединена с расположенными симметрично относительно общей точки отводами этих обмоток, а все остальные отводы соединены с общей точкой обмоток смежных фаз через упом нутые полностью управл емые двунаправленные ключи.

Такое соединение обмоток автотрансформатора позвол ет дл  подключени  двух или нескольких управл емых ключей использовать общую точку и один из отводов каждой из упом нутых двух смежных фазных обмоток, что уменьшает требуемое количество отводов и тем самлм упрощает схему, а также уменьшить разницу потенциалов между выводами дл  подключени  ключей, что повышает надежность работы схемы. Кроме того , улучшает коэффициент искажени  тока в обмотках, что обуславливает уменьшение типовой мощности автотрансформатора.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - векторные диаграммы напр )кений дл  разомкнутого состо ни  всех ключей (а - напр жений тиристоров и напр жений на обмотках междуфазного автотранс({юрматора , б - симметричной системы напр жений на тиристорах); на фиг. 3 - временные диаграммы, по сн ющие принцип работы устройства при 12-пульсном режиме работы и заданной очередности замыкани  управл емых ключей.

Устройство (фиг. 1) содержит трехфазную нагрузку 1, ключевой коммутатор 2, междуфазный автотрансформатор 3, фазные обмотки которого выполнены с отвЬдами, группу выводов 4-6, подключенную к общей точке и свободным концам двух фаз , ных обмоток, соединенных последовательно , и группу выводов 7-9 дл  пофазного подключени  нагрузки 1 к выводам трехфазного источника питани . Фазные обмотки имеют отводк ( 10 - 17 (в общем случае ( +2) отводов, где W - пулвсность схеN|4 ). к отводам 10 и 17 двух фазных обмоток, соединенных последовательно с общим выводом 5, подключены крайние выводы третьей фазной обмотки. В результате этого треть  фазна  обмртка и секции двух других фазных обмоток между выводами 5,10 и 17 образуют треугольник с вершинами 5,10 и 17.

Ключевой коммутатор 2 состоит из тиристоров 18 - 29 (в обшем случае из m тиристоров), Соединенных во встречно-параллельные пары, составл ющие двунаправленные управл ег ле включи.Через эти ключи выводы 11-1 соединены с выводами 5,10 и 17 упом нутого треугольника соединени  обмоток, причем общий вывод любой пары обмоток подключены через соответствующие двунаправленные ключи ко всем необщим выводам третьей фазной обмотки (например, выводы 15 и 16 одной обмотки через тиристорные пары 26, 27 и 28, 29 подключены к общему выводу 10 двух остальных обмоток). Управл ющие электроды всех тиристоров 18 - 29 подключены к блоку управлени .

Устройство дл  регулировани  тре фазного напр жени  работает следующим образом.

В каждый момент времени во включенном состо нии находитс  один тиристор ключевого коммутатора 2 и соответственно через этот тиристор например тиристор 23, потенциалы двух выводов 5 и 13 разных фазных обмоток уравниваютс . Так как эти фазные обмотки имеют и общий вывод 10, то части двух фазных обмоток от соединенных между собой выводов 5 и 13 до общего вывода 10 этих обмоток оказываютс  соединенными параллельно. Соответственно напр жени  на параллельно соединенных част х обмоток  вл ютс  равными, а напр жени  фазных обмоток - взаимозавис щими , причем отношение напр жений фазных обмоток определ ет- с  отношением относительных чисел витков параллельно соединенных частей фазных обмоток. Так как секции двух фазных обмоток между выводами 5,10 и 17 вместе с третьей фазной обмоткой образуют треугольник , сумма напр жений которого равна нулю, то определенное отношение между.двум  фазными напр жени ми междуфазного автотрансформатора опр дел ет и относительную величину напр жени  третьей фазной обмотки. Таким образом, выбором отношени  относительных чисел витков частей обмотки, соедин еквлх параллельно при помощи тиристоров 18 - 29, можно вли ть на отношение как фаз ,ных, так и линейных напр жений междуфазного автотрансформатора 3, а

следовательно и на отношение фазных напр жений нагрузки 1. Измен   в течение каждого периода питани  отношени  фазных напр жений междуфазного автотрансформатора 3 и нагрузки 1 с определенной последовательностью , можно приблизить форму фазных напр жений, а следовательно и фазных токов нагрузки к синусоидашьт ным. Регулирование величины токов

0 и напр жений нагрузки достигаетс , как и в известных схемах фазового регулировани , изменением сдвига фазы включени  тиристоров относительно напр жени  питани .

В 12-пульсной схеме (фиг. 1) весь

5 период питани  распредел етс  на двенадцати равных интервалах, соответствующих замкнутому состо нию двенадцами разных тиристоров 18-29, включающихс  в последовательности 180 -20-25-23-26-28-19-21-24-22-27-29-18

Из векторных диаграмм напр жений i (фиг. 2), где 18 - 29, напр жение на тиристорах соответственно 18 - 29, а выводы - П соответствуют выво5 дам автотрансформатора 3, видно, что последовательность включени  тиристоров совпадает с последовательностью напр жений на тиристорах в разомкнутом состо нии всех

0 тирист.оров (напр жение на тириСторе прин то положительным, когда потен ,циал анода выше потенциала катода).

Так как при одновременном изменении пол рности всех токов отно5 шени  токов не измен ютс , то при наличии двенадцати тиристоров и соответственно шести двунаправленных ключей имеетс  6 различных отношений фазных токов, соответствующих соединению шести определенных пар

0 выводов автотрансформатора.

Пор док формировани  выходного напр жени  на нагрузке 1 при 12-пульсном режиме работы и заданной последовательности замыкани  тирис5 торов 18 - 29 показан на фиг. 3, где и А - напр жение питани  тока А, Um - напр жение активной нагрузки в фазе AV Ui - Uyj - шесть потенциально возможных напр жений

0 нагрузки 1, соответствующих замыканию шести различных двунаправленных ключей коммутатора 2 при оптимальном отношении чисел витков

ОЧ W,;.g VV5M5 .0M3 ЮМЭ ,

5

,0-s o-5 5- o-n w-n

N,

NW 4«-ЧТ coaT5

0,268

casl5°

где W,o-5,,o-,з.lo-« .7 - ЧИСЛО витков между соответствующими выводами автотрансформатора, обеспечивающем исключение из токов и напр жений нагрузки 1 высших гармоник ниже одиннадцатой. Кривые и и U ис напр жений нагрузки фаз В и С аналогичны кривой U i напр жени  нагрузки фазы А. При увеличении числа пар выводов соедин емых через ключи,-.а соответс венно и частоты переключений, ступенчатое , изменение отношений фазных токов приближаетс  все более к случаю с неискаженными синусоидными то ками . Положительными свойствами предлагаемого устройства дл  регулирова ни  трехфазного напр жени  по сравнению с известным  вл ютс  упрощение в результате того, что уменьша тс  число отводов и соответственно число обмоток междуфаэного ав тотрансформатора, повышение надежности работы ключей в результате уменьшени  разницы потенциалов отдельными ключами, в том числе между управл ющими электродами управл емых ключей, а также улуч шение массогабаритных показателей междуфазного автотрансформатора в св зи с уменьшением его типовой мощ ности в результате уменьшени  ис-. каженности токов в обмотках автотра форматора. Так, например, в случае 12-пульсной схемы в известном устройстве требуетс  в общем случае 12 отводов, в предлагаемом устройстве - 8 отводов, а в случае 18 пульсной скегмы соответственно 18 и 11 отводов . Максимальна  разница потенциалов между отдельными ключами в известном устройстве приближаетс  к линейному напр жению питани  независимо от максимального напр жени  на самих ключах, а в предлагаемом устройстве уменьшаетс  пропорционально с напр жением на ключах . Уменьшение типовой мощности автотрансформатора зависит от коэффициента уменьшени  напр жени  на ключах по сравнению с напр жение: питани . Например, когда устройство работает в режиме с двухкратным уменьшением напр жени  на к.7тючах (по сравнению с максимально возможным напр жением на них), то в предлагаемом устройстве типова  мощность автотрансформатора уменьшаетс  на 12% по сравнению с известным.

.-%

/f Л f5

Фиг. 2

Claims (1)

1. ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ, содержащий трехфазный автотрансформатор, фазные обмотки которого выполнены с отводами, управляемые двунаправленные ключи, каждый из кото-> рых включен между соответствующей парой выводов смежных фазных обмо- ток автотрансформатора, и две группы выводов для пофазного подключения нагрузки,.первая группа из которых подключена к выводам для подключения' питающей сети, при этом две фазные обмотки междуфазного автотрансформатора соединены последовательно, а их общая точка и свободные концы соединены с второй группой указанных выводов, отличающий ся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и улучшения массогабаритных показателей, третья обмотка междуф'азного автотрансформатора соединена с расположенными симметрично относительно общей точки отводами этих обмоток, а все осталь- § ные отводы соединены с общей точ- 7 кой обмоток смежных фаз через упо- I/ мянутые полностью управляемые дву- I'¹ направленные ключи. |Г