NO333687B1

NO333687B1 - Trefase spenningsstyringssystem

Info

Publication number: NO333687B1
Application number: NO20111594A
Authority: NO
Inventors: Bjornar S Johansen; Christian Hartmann
Original assignee: Magtech As
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-08-12
Also published as: WO2013075886A3; NO20111594A1; WO2013075886A2

Abstract

Trefase spenningsstyringssystem for tilkobling til en trefase strømforsyningslinje. Systemet omfatter første, andre og tredje autotransformatoranordninger (AT1, AT2, AT3) og første, andre og tredje magnetisk styrbare induktoranordninger (M1, M2, M3). De magnetisk styrbare induktoranordninger (M1, M2, M3) omfatter hver en primærvikling, en sekundærvikling og en styringsvikling (C). Den første primærterminalen (M1p1) hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen (M1) er koblet til den første sekundærterminalen (M3s1) hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen (M3), den første primærterminalen (M2p1) hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen (M2) er koblet til den første sekundærterminalen (M1s1) hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen (M1), den første primærterminalen (M3p1) hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen (M3) er koblet til den første sekundærterminalen (M2s1) hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen (M2), den andre sekundærterminalen M1s2) hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen (M1) er koblet til den andre parallellterminalen (AT2p2) hos den andre autotransformatoren (AT2), den andre sekundærterminalen (M2s2) hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen (M2) er koblet til den andre parallellterminalen (AT3p2) hos den tredje autotransformatoren (AT3) og den andre sekundærterminalen (M3s2) hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen (M3) er koblet til den andre parallellterminalen (AT1p2) hos den første autotransformatoren (AT1).

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Foreliggende oppfinnelse vedrører et trefase spenningsstyringssystem for tilkobling til en trefase strømforsyningslinje.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Underdimensjonerte linjer for elektrisk kraftoverføring, også referert til som "svake linjer", har for lite ledertverrsnitt i forhold til lastkravene og har en relativt høy motstand. Stort spenningsfall er et resultat av tapene forårsaket av underdimensjonerte ledere. Det store spenningsfallet resulterer i utilstrekkelige spenningsnivåer for den elektriske effekt som er koblet til linjene.

En transformator er en statisk anordning som leverer en fast spenning som bestemmes av antall viklinger på primær- og sekundærsidene, dvs. trans formatorforholdet. Et fast transformatorforhold kan resultere i en spenning som er for lavt når lasten er høy, og en spenning som er for høy når lasten er lav. Fordi belastningen til enhver tid er avhengig av de svært variable kravene til individuelle elektriske strømforbruke re, er ofte faste transformatorforhold utilstrekkelig til å betjene en dynamisk belastning.

Et annet problem relatert til svake linjer oppstår når det er distribuert kraftproduksjon langs linjen, slik at den netto kraftflyten har retning mot den leverende transformator. I dette tilfellet vil spenningen øke som en funksjon av avstanden fra den leverende transformator, og dermed skape et problem som er motsatt av det som ble beskrevet for svake linjer med netto kraftforbrukere. Spenningen hos den leverende transformatoren vil være for høy ved høye mengder effekt som mates tilbake. Igjen vil en transformator med fast transformatorforhold ofte være utilstrekkelig til å betjene en dynamisk belastning.

Feilaktige spenningsnivå kan kompenseres for ved å endre spenningen i trinn på den transformatoren som forsyner linjen. I en tidligere kjent tilnærming styres spenningsnivået ved hjelp av en lasttrinnkobler på transformatoren som er koblet til den enkelte fase på stedet hvor spenningen når et uakseptabelt nivå.

I dag er problemet med svake linjene ofte løst ved å erstatte eksisterende linjer med nye linjer som har et større tverrsnitt og tilsvarende lavere resistive tap.

I dag er flere metoder benyttet for oppgradering av linjen. Hvis det er plass på eksisterende mast, kan en ny linje bli installert på den andre siden av masten parallelt med den svake linjen. Når den nye linjen er installert frakobles den gamle og tas ut av drift. Denne tilnærmingen gjør det mulig for kraftoverføringssystemet til å bli oppgradert uten et merkbart avbrudd i tjenesten. En annen metode innebærer å installere maskinvare for å feste nye linjer til eksisterende master, frakobling av de svake linjene, og raskt å installere de nye linjene. Dette resulterer i et lengre avbrudd enn sammenlignet med den foregående tilnærming. Alternativt etableres en ny rute. Slik konstruksjon omfatter installasjon av nye master og nye ledere. Før byggingen starter må den nye ruten må være godkjent av lokale myndigheter og grunneiere.

I en annen kjent tilnærming til spenningsregulering anvendes en mekanisk styrt variac (dvs. en transformator med variabelt transformatorforhold) i forbindelse med en transformator. Imidlertid brukes en mekanisk styrt variac sjelden lenger på grunn av hyppig vedlikeholdsbehov på de mekaniske komponentene.

En annen metode som brukes for tiden består av flytting av elektriske ledninger nærmere brukerne og tilkobling av en ny transformator til den relokerte linjen hvor den vil være nærmere brukerne. Denne tilnærmingen er også uønsket på grunn av det store omfanget av arbeidet som kreves for å flytte elektriske linjer og høye kostnader koblet til et slikt prosjekt.

US, 3409822 (Wanlass) beskriver en spenningsregulator som inkluderer en anordning med en AC eller lastvikling og en DC eller styrevikling viklet på en ferromagnetisk kjerne. I en del av kjernen blir en DC-generert flukskomponent og en AC-generert flukskomponent tilveiebrakt langs samme bane, men med en motsatt retning til enhver tid. I disse delene blir resultatet at flukskomponentene blir trukket fra hverandre og kjernen har en permeabilitet som i begrenset grad svarer til den resulterende fluks. I andre deler, men ikke hele kjernen, er fluksene ortogonale til hverandre. For eksempel viser Wanlass en regulator basert på fluksstyring i kjernens ben via addisjon eller subtraksjon av magnetiske flukser liggende i samme bane (sammenfallende flukser med motsatt fortegn). Imidlertid er effekthåndteringskapasiteten for anordningen begrenset fordi regulatoren som er beskrevet i Wanlass er ment for bruk i et ikke-mettet område av kjernen, og permeabilitetsområdet er begrenset til det lineære området av kjernen.

I WO 2004053615 er det vist et system for spenningsstabilisering av en strømforsyningslinje. Systemet omfatter en autotransformator omfattende en serievikling og en parallellvikling; en reaktor med variabel induktans, heretter referert til som en magnetisk styrbar induktoranordning, koblet til autotransformatoren, hvor den magnetisk styrbare induktoren omfatter en magnetisk kjerne, en hovedvikling viklet rundt en første akse, og en styrevikling viklet rundt en andre akse, hvor den første aksen og den andre aksen er ortogonale akser, slik at når hovedviklingen og styreviklingene er strømførende, genereres ortogonale flukser i den magnetiske kjernen, og et styresystem for styring av permeabiliteten hos den magnetiske kjernen for å kompensere automatisk for spenningsvariasjoner i forsyningslinjen. I et trefasesystem anvendes en slik spenningsforsterkningsanordning per fase, enten i en stjerne-konfigurasjon eller i en deltakonfigurasjon.

WO 2007/035110 viser et system for spennings stabilisering og for reduksjon av total harmonisk forstyrrelse i kraftoverførings linjer. Systemet omfatter autotransformatorer med serieviklinger og parallelviklinger, og magnetisk styrbare induktorer med hovedviklinger og styringsviklinger.

US 3824449 viser en ferroresonant spenningsreguleringskrets med en transformator som kan styres i metning, en transformator som ikke kan styres i metning og en kondensator.

SU 582505 viser en trefaset spenningsregulator med en autotransformator, med paralellviklinger som er koblet i revers-sikksakk for kontinuerlig regulering. Spenningsregulatoren er i stand til å bedre symmetriske spenningsnivåer i distribusjonsnett.

Det er noen ulemper hos den ovenfor nevnte teknologien. Den magnetisk styrbare induktoranordningen hos spenningsforsterkningsanordningen er dimensjonert for den maksimale effekt for nettverket det blir brukt i. Videre er den magnetisk styrbare induktoranordningen dimensjonert for å håndtere maksimal fasespenning i stjernekoblede nett og maksimal nettspenning i deltakoblede nett. Begge disse kriteriene gjør det nødvendig å øke størrelsen av de magnetisk styrbare induktoranordningene i spenningsforsterkningsanordningen.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et trefase spenningsstyringssystem for spenningsstabilisering hvor dimensjonering av maksimal spenning over de magnetisk styrbare induktoranordninger er redusert. Dette gir mulighet for å redusere størrelsen av de magnetisk styrbare induktoranordninger uten å øke risikoen for svikt i systemet.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Oppfinnelsen vedrører et trefase spenningsstyringssystem for tilkobling til en trefase strømforsyningslinje, omfattende: - første, andre og tredje autotransformatoranordninger, som hver omfatter en første serieterminal, en andre serieterminal, en første parallelterminal og en andre parallellterminal; - første, andre og tredje magnetisk styrbare induktoranordninger, som hver omfatter: - en magnetisk kjerne; - en første primærterminal og en andre primærterminal; - en primærvikling viklet rundt en første akse hos den magnetiske kjernen og koblet mellom respektive første primærterminal og den respektive andre primærterminal; - en styrevikling viklet rundt en andre akse hos den magnetiske kjernen, hvor den første aksen og den andre aksen er ortogonale akser, og hvor styringsviklingen er koblet til et styringssystem for å regulere permeabiliteten hos den magnetiske kjernen for å kompensere for spenningsvariasjoner i strømforsyningslinjen;

karakterisert vedat

- de første, andre og tredje magnetisk styrbare induktoranordningene hver omfatter: - en første sekundærterminal og en andre sekundærterminal; - en sekundærvikling viklet rundt den første aksen hos den magnetiske kjernen og koblet mellom de respektive første sekundærterminaler og andre s ekundærterminaler; - den første primærterminalen hos den første magnetisk styrbar induktoranordningen er koblet til den første sekundærterminalen hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen; - den første primærterminalen hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen er koblet til den første sekundærterminalen hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen; - den første primærterminalen hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen er koblet til den første sekundærterminal hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen; - den andre sekundærterminalen hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen er koblet til den andre parallellterminalen hos den andre autotransformatoren; - den andre sekundærterminalen hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen er koblet til den andre parallellterminalen hos den tredje autotransformatoren; - den andre sekundærterminalen hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen er koblet til den andre parallellterminalen hos den første autotransformatoren.

I et aspekt omfatter de første, andre og tredje autotransformatoranordningene hver en serievikling koblet mellom respektive første serieterminaler og den andre serieterminalen og en parallellvikling koblet mellom den respektive første parallellterminalen og den andre parallellterminalen, og hvor det er et transformatorforhold mellom de respektive serieviklinger og parallellviklinger.

I et aspekt, omfatter de første, andre og tredje autotransformatoranordningene hver en balanseringsvikling koblet til hverandre i en deltakonfigurasjon.

I ett aspekt omfatter hver balanseringsvikling en første balanseringsviklingsterminal og en andre balanseringsviklingsterminal hvor: - den første balanseringsviklingsterminalen hos den første balanseringsviklingen er koblet til den andre balanseringsviklingsterminalen hos den andre balanseringsviklingen; - den første balanseringsviklingsterminalen hos den andre balanseringsviklingen er koblet til den andre balanseringsviklingsterminalen hos den tredje balanseringsviklingen; - den første balanseringsviklingsterminalen hos den tredje balanseringsviklingen er koblet til dem andre balanseringsviklingsterminalen hos den første balanseringsviklingen.

I et aspekt, er de respektive første serieterminaler og de første parallellterminaler koblet til hverandre.

I ett aspekt er den andre primærterminalen hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen, den andre primærterminal hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen og den andre primærterminalen hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen koblet til hverandre.

I ett aspekt er den andre primærterminalen hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen koblet til den første parallellterminalen hos den andre autotransformatoren, den andre primærterminalen hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen er koblet til den første parallellterminalen hos den tredje autotransformatoren; den andre primærterminalen hos den tredje magnetisk styrbar induktoranordningen er koblet til den første parallellterminalen hos den første autotransformatoren.

DETALJERT BESKRIVELSE

Utførelsesformer av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 illustrerer et tidligere kjent trefase stjernekoblet spenningsstabiliseringssystem; Fig. 2 illustrerer et tidligere kjent trefase deltakoblet spenningsstabiliseringssystem; Fig. 3a og 3b viser tilsvarende symboler for den magnetisk styrbare induktoranordningen; Fig. 4a-c illustrerer terminalene hos autotransformatoren; Fig. 5a-c illustrerer terminalene hos den magnetisk styrbare induktoranordningen; Fig. 5d illustrerer den magnetisk styrbare induktoren i fig. 5a ved hjelp av tegningsprinsippet fig. 3b; Fig. 6 viser en første utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 7 illustrerer en andre utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 8a illustrerer noen spenninger fra fig. 7; Fig. 8b illustrerer fasevektorene svarende spenningene på fig. 8a når lasten er null; Fig. 8c illustrerer fasevektorene svarende spenningene på fig. 8a ved nominell belastning; Fig. 9a illustrerer en tredje utførelsesform av oppfinnelsen; Figurene 9b-d illustrerer terminalene hos autotransformatoren i fig. 9a;

To tidligere kjente trefase spenningsstabiliseringssystemer for tilkobling til en trefase strømforsyningslinje er vist i fig. 1 og 2. Disse systemer er kjent fra den ovennevnte WO 2004053615. Fig. 1 er et stjernekoblet

spenningsstabiliseringssystem og fig. 2 er et deltakoblet

spenningsstabiliseringssystem.

Det er nå henvist til fig. 3a og 3b. Symbolet på fig. 3a er brukt i fig. 1 og 2 for en magnetisk styrbar induktoranordning. I WO 2004053615 er symbolet vist i fig. 3b brukt om den samme anordningen.

Den magnetisk styrbare induktoranordningen i fig. 3 a og fig. 3b omfatter en magnetisk kjerne, en primærvikling PW med to terminaler MP1 og MP2, og en styrevikling C med styreterminaler Cl og C2. Primærviklingen PW er viklet rundt en første akse av kjernen og styrings viklingen C er viklet rundt en andre akse av kjernen, hvor den første aksen og den andre aksen er ortogonale akser, slik at når hovedviklingen og styreviklingene tilføres energi så genereres ortogonale flukser i den magnetiske kjernen. De to terminalene MP1 og MP2 er anordnet for tilkobling til en strømforsyningslinje og styreterminalene Cl og C2 er anordnet for tilkobling til et styringssystem. Ved å endre strømmen gjennom styreviklingen kan permeabiliteten til den magnetiske kjernen endres for å kompensere for spenningsvariasjoner i strømforsyningslinjen. Dette anses å være kjent teknikk og vil ikke bli beskrevet i detalj her.

Det er nå henvist til fig. 6, som illustrerer en første utførelsesform av oppfinnelsen. Den stiplede boksen 1 illustrerer det trefasede spenningskompensasjonssystemet for tilkobling til en trefase strømforsyningslinje.

Systemet 1 omfatter første, andre og tredje autotransformatoranordninger ATI, AT2, AT3 og første, andre og tredje magnetisk styrbare induktoranordninger Ml, M2, M3.

Hver av autotransformatoranordningene ATI, AT2, AT3 omfatter fire terminaler. Referansenummeret for disse terminalene er vist i fig. 4a, 4b og 4c, men er utelatt fra fig. 6 for oversiktens skyld.

I fig. 4a er det vist at den første autotransformatoranordningen ATI omfatter en første serieterminal ATlsl, en andre serieterminal ATls2, en første parallellterminal ATlpl og en andre parallellterminal ATlp2. Den første autotransformatoranordningen ATI omfatter videre en serievikling SW1 koblet mellom de første og andre serieterminalene ATlsl og ATls2, og en parallellvikling PW1 koblet mellom de første og andre parallellterminaler ATlpl og ATlp2.

I fig. 4b er det vist at den andre autotransformatoranordningen AT2 omfatter en første serieterminal AT2sl, en andre serieterminal AT2s2, en første parallellterminal AT2pl og en andre parallellterminal AT2p2 . Den andre autotransformatoranordningen AT2 omfatter videre en serievikling SW2 koblet mellom de første og andre serieterminalene AT2sl og AT2s2, og en parallellvikling PW2 koblet mellom de første og andre parallellterminaler AT2pl og AT2p2.

I fig. 4c er det vist at den tredje autotransformatoranordningen AT3 omfatter en første serieterminal AT3sl, en andre serieterminal AT3s2, en første parallellterminal AT3pl og en andre parallellterminal AT3p2. Den tredje autotransformatoranordningen AT3 omfatter videre en serievikling SW3 koblet mellom de første og andre serieterminalene AT3sl og AT3s2, og en parallellvikling PW3 koblet mellom de første og andre parallellterminalene AT3pl og AT3p2.

Det bør bemerkes at det er et transformasjonsmessig forhold mellom de respektive serieviklinger og parallellviklinger, dvs. mellom serievikling SW1 og parallellvikling PW1, mellom serievikling SW2 og parallellvikling PW2 og mellom serievikling SW3 og parallellvikling PW3. De første, andre og tredje autotransformatoranordningene anses kjent for en fagmann og vil ikke bli beskrevet i detalj her.

Hver av de første, andre og tredje magnetisk styrbare induktoranordningene Ml, M2, M3 omfatter fire terminaler. Referansenummeret for disse terminalene er vist i fig. 5a, 5b og 5c, men er utelatt fra fig. 6 for oversiktens skyld.

I fig. 5a er det vist at den første magnetisk styrbare induktoranordningen Ml omfatter en første primærterminal Mlpl, en andre primærterminal Mlp2, en første sekundærterminal Mlsl og en andre sekundærterminal Mls2. I den foreliggende oppfinnelsen omfatter den første magnetisk styrbare induktoranordningen Ml en primærvikling og en sekundærvikling. Primærviklingen pwl er viklet rundt den magnetiske kjernen og er koblet mellom den første primærterminalen Mlpl og den andre primærterminalen Mlp2. Sekundærviklingen SW1 er viklet rundt den magnetiske kjernen og er koblet mellom den første sekundærterminalen Ml sl og den andre sekundærterminalen Mls2.

I fig. 5b er det vist at den andre magnetisk styrbare induktoranordningen M2 omfatter en første primærterminal M2pl, en andre primærterminal M2p2, en første sekundærterminal M2sl og en andre sekundærterminal M2s2.1 den foreliggende oppfinnelsen omfatter den andre magnetisk styrbare induktoranordningen M2 en primærvikling og en sekundærvikling. Primærviklingen pw2 er viklet rundt den magnetiske kjernen og er koblet mellom den første primærterminalen M2pl og den andre primærterminalen M2p2. Sekundærviklingen SW2 er viklet rundt den magnetiske kjernen og er koblet mellom den første sekundærterminalen M2sl og den andre sekundærterminalen M2s2.

I fig. 5c er det vist at den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen M3 omfatter en første primærterminal M3pl, en andre primærterminal M3p2, en første sekundærterminal M3sl og en andre sekundærterminal M3s2. I den foreliggende oppfinnelsen omfatter den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen M3 en primærvikling og en sekundærvikling. Primærviklingen pw3 er viklet rundt den magnetiske kjernen og er koblet mellom den første primærterminalen M3pl og den andre primærterminalen M3p2. Sekundærviklingen SW3 er viklet rundt den magnetiske kjernen og er koblet mellom den første sekundærterminalen M3sl og den andre sekundærterminalen M3s2.

Det bør bemerkes at de første, andre og tredje magnetisk styrbare induktoranordningene hver omfatter en styrevikling viklet rundt den andre aksen til den magnetiske kjernen og er koblet til et styringssystem for å regulere permeabiliteten hos den magnetiske kjernen for å kompensere for spenningsvariasjoner i strømforsyningslinjen, som beskrevet ovenfor med referanse til fig. 1 og 2. Dette er illustrert i fig. 5d. Her er både primærviklingen og sekundærviklingen viklet rundt den første aksen av kjernen, og styringsviklingen C er viklet rundt den andre aksen av kjernen. Den første aksen og den andre aksen er ortogonale akser, slik at når hovedviklingen og styreviklingen er strømførende, så genereres ortogonale flukser i den magnetiske kjernen.

Ved å endre strømmen gjennom styreviklingen kan permeabiliteten til den magnetiske kjernen endres for å kompensere for spenningsvariasjoner i strømforsyningslinjen. Ved å senke permeabiliteten hos den magnetiske kjernen reduseres impedansen hos den magnetisk styrbare induktoranordningen. Spenningen over den magnetisk styrbare anordningen er tilsvarende redusert. Dette resulterer i at en større del av inngangsspenningen blir okkupert av autotransformatorens viklinger som igjen fører til en økt utgangsspenning.

Det er nå henvist til fig. 6. Inne i den stiplede boksen som representerer systemet 1 er det vist at den første primærterminalen Mlpl hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen Ml er koblet til den første sekundærterminalen M3sl hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen M3. Den første primærterminalen M2p 1 hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen M2 er koplet til den første sekundærterminalen Ml sl hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen Ml. Den første primærterminal M3pl hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen M3 er koplet til den første sekundærterminal M2sl hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen M2.

Videre er den andre sekundærterminalen Mls2 hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen Ml koblet til den andre parallellterminalen AT2p2 hos den andre autotransformatoren AT2. Den andre sekundærterminalen M2s2 hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen M2 er koblet til den andre parallellterminalen AT3p2 hos den tredje autotransformatoren AT3. Den andre sekundærterminalen M3s2 hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen M3 er koblet til den andre parallellterminalen ATlp2 hos den første autotransformatoren ATI.

I tillegg er de respektive første serieterminaler ATlsl, AT2sl, AT3sl og første parallellterminaler ATlpl, AT2pl, AT3pl koblet til hverandre, dvs. den første serieterminalen ATlsl er koblet til den første parallellterminalen ATlpl, den første serieterminalen AT2sl er koplet til den første parallellterminalen AT2pl og den første serieterminalen AT3sl er koblet til den første parallellterminalen AT3pl.

I fig. 6 er det vist at den andre primærterminalen Mlp2 hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen Ml, den andre primærterminalen M2p2 hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen M2 og den andre primærterminalen M3p2 hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen M3 er tilkoblet hverandre.

Derfor er dette ansett å være en stjernekoblet konfigurasjon.

Systemet 1 i fig. 6 er koblet til en trefase strømforsyningslinje på følgende måte: En første inngangsfase R er koblet til den første serieterminalen ATlsl hos den første autotransformatoranordningen ATI, en andre inngangsfase S er koblet til den første serieterminalen AT2sl hos den andre autotransformatoranordningen AT2 og en tredje inngangsfase S er koblet til den første serieterminalen AT3sl hos den tredje autotransformatoranordningen AT3. En første utgangsfase U er koblet til den andre serieterminalen ATls2 hos den første autotransformatoranordningen ATI, en andre utgangsfase V er koblet til den andre serieterminalen AT2s2 hos den andre autotransformatoranordningen AT2 og en tredje utgangsfase W er koblet til den andre serieterminalen AT3s2 hos den tredje autotransformatoranordningen AT3. Videre er den andre primærterminalen Mlp2 hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen M1, den andre primærterminalen M2p2 hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen M2 og den andre primærterminalen M3p2 hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen M3 koblet til en nøytral fase

N.

Det er nå henvist til fig. 7. Komponentene og forbindelsene inne i stiplet boks er lik de inne i stiplet boks på fig. 6 og vil ikke bli beskrevet her i detalj. Også i fig. 7 er de respektive første serieterminaler ATlsl, AT2sl, AT3sl og første parallellterminaler ATlpl, AT2pl, AT3pl koblet til hverandre, dvs. den første serieterminalen ATlsl er koblet til den første parallellterminalen ATlpl, den første serieterminalen AT2sl er koblet til den første parallellterminalen AT2pl og den første serieterminalen AT3sl er koblet til den første parallellterminalen AT3pl.

I fig. 7 er den andre primærterminalen Mlp2 hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen Ml koblet til den første parallellterminalen AT2pl hos den andre autotransformatoren AT2. Videre er den andre primærterminalen M2p2 hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen M2 koplet til den første parallellterminalen AT3pl hos den tredje autotransformatoren AT3. Den andre primærterminalen M3p2 hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen M3 er koplet til den første parallellterminalen ATlpl hos den første autotransformatoren ATI.

Derfor er dette ansett å være en deltakoblet konfigurasjon.

Systemet 1 i fig. 7 er koblet til en trefase strømforsyningslinje på følgende måte: En første inngangsfase R er koblet til den første serieterminalen ATlsl hos den første autotransformatoranordningen ATI, en andre inngangsfase S er koblet til den første serieterminalen AT2sl hos den andre autotransformatoranordningen AT2 og en tredje inngangsfase S er koblet til den første serieterminalen AT3sl hos den tredje autotransformatoranordningen AT3.

En første utgangsfase U er koblet til den andre serieterminalen ATls2 hos den første autotransformatoranordningen ATI, en andre utgangsfase V er koblet til den andre serieterminalen AT2s2 hos den andre autotransformatoranordningen AT2 og en tredje utgangsfase W er koblet til den andre serieterminalen AT3s2 hos den tredje autotransformatoranordningen AT3.

Det er nå henvist til fig. 8a, 8b og 8c. I fig. 8a er spenningsvektorer VI - V6 indikert, hvor: VI representerer spenningen mellom fase R og nøytral N;

V2 representerer spenningen mellom fase U og nøytral N;

V3 representerer spenningen over serieviklingen SW1 hos den første autotransformatoranordningen ATI;

V4 representerer spenningen over primærviklingen pwl hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen Ml;

V5 representerer spenningsbidraget fra sekundærviklingen SW3 hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen M3;

V6 representerer spenningen over parallellvikling PW1 hos den første autotransformatoranordningen ATI.

Størrelsen og retningen av spenningsvektorer er illustrert i figur 8b og 8c. De er relatert til det stjernekoplede systemet i figur 6 og 8a. Spenningsvektorer for det deltakoblet systemet i fig. 7 er i prinsippet identiske.

I fig. 8b er fasevektorer vist for fasen R når lasten er null. I symmetrisk drift er tilsvarende fasevektorer for fase S og T like, men forskjøvet 240 og 120 grader. Det som er viktig å merke seg her er at spenningene V4 og V5 er betydelig lavere enn VI og V2. Hos tidligere kjent teknikk vil disse spenninger vil være lik hverandre.

I fig. 6a og fig. 8 blir spenningen VI fordelt mellom primærviklingen hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen Ml (dvs. spenning V4) og sekundærviklingen hos den andre magnetisk styrbare anordningen M2 (dvs. spenning V5). Derfor er den høyeste dimensjoneringsspenningen redusert for de magnetisk styrbare induktoranordningene.

I fig. 8c er de tilsvarende fasevektorene vist ved nominell last. Her er spenningsvektorene V4 og V5 små fordi permeabiliteten hos de magnetisk styrbare induktoranordningene er liten. Tilsvarende er spenningen V6 over parallellviklingen PW1 hos autotransformatoranordningen ATI stor. Siden det er et transformasjonsforhold mellom parallellviklingen PW1 og serieviklingen SW1 hos autotransformatoranordningen ATI, er spenningen over serieviklingen SW1 også stor. Dette fører til at utgangsspenningen V2 er større enn inngangsspenningen VI. Dette er i motsetning til situasjonen i figur 8b, hvor VI og V2 var lik.

Ved å erstatte den kjente teknikk (fig. 1 og fig. 2) med den foreslåtte topologi behøver de magnetisk styrbare induktoranordningene bare være konstruert for ca. 57 % av spenningen i forhold til tidligere kjent teknikk. Reduksjonen i designspenningen vil automatisk føre til en reduksjon i den minimale induktans hos de magnetisk styrbare induktoranordningene til 57 %. Reduksjonen i minimal induktans er svært ønskelig, siden denne er omvendt proporsjonal med effektkapasiteten til systemet.

I praksis er reduksjonen av minimal induktans til 57 % ikke helt tilstrekkelig til å gi en lik effektrating sammenlignet med kjent teknikk. I praksis fører de foreslåtte topologier til magnetisk styrbare induktoranordninger som er redusert med omtrent 60% -80% i forhold til originalstørrelsen hos kjent teknikk. Det deltakoplede systemet (fig. 7) gir generelt en større størrelsesreduksjon i forhold til tidligere kjent teknikk.

En alternativ utførelsesform vil nå bli beskrevet med henvisning til fig. 9. Systemet i fig. 9 omfatter første, andre og tredje autotransformatoranordninger ATI, AT2, AT3 og første, andre og tredje magnetisk styrbare induktoranordninger Ml, M2, og M3 i en lignende konfigurasjon som på fig. 7.1 tillegg omfatter de første, andre og tredje autotransformatoranordninger ATI, AT2, AT3 hver en balanseringsvikling BW1, BW2, BW3 koblet til hverandre i en deltakonfigurasjon.

Nærmere bestemt omfatter hver balanseringsvikling BW1, BW2, BW3 en første balanseringsviklingsterminal ATlbl, AT2bl, AT3bl og en andre balanseringsviklingsterminal ATlb2, AT2b2, AT3b2, hvor: - den første balanseringsviklingsterminalen ATlbl hos den første balanseringsviklingen BW1 er koblet til den andre balanseviklingsterminalen AT2b2 hos den andre balanseringsviklingen BW2; - den første balanseringsviklingsterminalen AT2bl hos den andre balanseringsviklingen BW2 er koblet til den andre balanseviklingsterminalen AT3b2 hos den tredje balanseringsviklingen BW3; - den første balanseringsviklingsterminalen AT3bl hos den tredje balanseringsviklingen BW3 er koblet til den andre balanseviklingsterminalen ATlb2 hos den første balanseringsviklingen BW1.

Dermed, hvis det er forskjeller mellom spenninger over de ulike autotransformatoranordninger, vil disse spenningsforskjellene bli balansert ut, eller kansellert. Dermed vil bedre symmetri i trefasesystemet oppnås.

Det bør bemerkes at balanseringsviklingene også kan legges til autotransformatoranordningene i fig. 6.

Claims

1. Trefase spenningsstyringssystem for tilkobling til en trefase strømforsyningslinje, omfattende: - første, andre og tredje autotransformatoranordninger (ATI, AT2, AT3), hver omfattende en første serieterminal (ATlsl, AT2sl, AT3sl), en andre serieterminal (ATls2, AT2s2, AT3s2), en første parallellterminal (ATlpl, AT2pl , AT3pl) og en andre parallellterminal (ATlp2, AT2p2, AT3p2); - første, andre og tredje magnetisk styrbare induktoranordninger (Ml, M2, M3), som hver omfatter: - en magnetisk kjerne; - en første primærterminal (Mlpl, M2pl, M3pl) og en andre primærterminal (Mlp2, M2p2, M3p2); - en primærvikling (pwl, pw2, pw3) viklet rundt en første akse hos den magnetiske kjernen og koblet mellom respektive første primærterminal (Mlpl, M2pl, M3pl) og den respektive andre primærterminal (Mlp2, M2p2, M3p2); - en styringsvikling (C) viklet rundt en andre akse for den magnetiske kjernen, hvor den første aksen og den andre aksen er ortogonale akser, og hvor styringsviklingen (C) er koblet til et styringssystem for å regulere permeabiliteten hos den magnetiske kjernen for å kompensere for spenningsvariasjoner i strømforsyningslinjen; karakterisert vedat - de første, andre og tredje magnetisk styrbare induktoranordningene (Ml, M2, M3) hver omfatter: - en første sekundærterminal (Mlsl, M2sl, M3sl) og en andre sekundærterminal (Mls2, M2s2, M3s2); - en sekundærvikling (SW1, SW2, SW3) viklet rundt den første aksen hos den magnetiske kjernen og koblet mellom respektive første sekundærterminal (Mlsl, M2sl, M3sl) og den andre sekundærterminalen (Mls2, M2s2, M3s2); - den første primærterminalen (Mlpl) hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen (Ml) er koblet til den første sekundærterminalen (M3sl) hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen (M3); - den første primærterminalen (M2pl) hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen (M2) er koblet til den første sekundærterminalen (Mlsl) hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen (Ml); - den første primærterminalen (M3pl) hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen (M3) er koblet til den første sekundærterminalen (M2sl) hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen (M2); - den andre sekundærterminalen (Mls2) hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen (Ml) er koblet til den andre parallellterminalen (AT2p2) hos den andre autotransformatoren (AT2); - den andre sekundærterminalen (M2s2) hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen (M2) er koblet til den andre parallellterminalen (AT3p2) hos den tredje autotransformatoren (AT3); - den andre sekundærterminalen (M3s2) hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen (M3) er koblet til den andre parallellterminalen (ATlp2) hos den første autotransformatoren (ATI).

2. Trefasesystem ifølge krav 1, hvor de første, andre og tredje autotransformatoranordningene (ATI, AT2, AT3) hver omfatter en serievikling (SW1, SW2, SW3) koblet mellom den respektive første serieterminalen (ATlsl, AT2sl, AT3sl) og den andre serieterminalen (ATls2, AT2s2, AT3s2) og en parallellvikling (PW1, PW2, PW3) koblet mellom den respektive første parallellterminalen (ATlpl, AT2pl, AT3pl) og den andre parallellterminalen (ATlp2, AT2p2, AT3p2), og hvor det er et transformatorisk forhold mellom de respektive serieviklingene og parallellviklingene.

3. Trefasesystem ifølge krav 1 eller 2, hvor de første, andre og tredje autotransformatoranordningene (ATI, AT2, AT3) hver omfatter en balanserende vikling (BW1, BW2, BW3) koblet til hverandre i en deltakonfigurasjon.

4. Trefasesystem ifølge krav 3, hvor hver balanseringsvikling (BW1, BW2, BW3) omfatter en første balanseringsviklingsterminal (ATlbl, AT2bl, AT3bl) og en andre balanseringsviklingsterminal (ATlb2, AT2b2, AT3b2), hvor: - den første balanseringsviklingsterminalen (ATlbl) hos den første balanseringsviklingen (BW1) er koblet til den andre balanseviklingsterminalen (AT2b2) hos den andre balanseringsviklingen (BW2); - den første balanseringsviklingsterminalen (AT2bl) hos den andre balanseringsviklingen (BW2) er koblet til den andre balanseviklingsterminalen (AT3b2) hos den tredje balanseringsviklingen (BW3); - den første balanseringsviklingsterminalen (AT3bl) hos den tredje balanseringsviklingen (BW3) er koblet til den andre balanseviklingsterminalen (ATlb2) hos den første balanseringsviklingen (BW1).

5. Trefasesystem ifølge ett av de ovennevnte krav, hvor de respektive første serieterminalene (ATlsl, AT2sl, AT3sl) og de første parallellterminalene (ATlpl, AT2pl, AT3pl) er koblet til hverandre.

6. Trefasesystem ifølge ett av de ovennevnte krav, hvor den andre primærterminalen (Mlp2) hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen (Ml), den andre primærterminalen (M2p2) hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen (M2) og den andre primærterminalen (M3p2) hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen (M3) er koblet til hverandre.

7. Trefasesystem ifølge et av kravene 1 til 5, hvor: - den andre primærterminalen (Mlp2) hos den første magnetisk styrbare induktoranordningen (Ml) er koblet til den første parallellterminalen (AT2pl) hos den andre autotransformatoren (AT2); - den andre primærterminalen (M2p2) hos den andre magnetisk styrbare induktoranordningen (M2) er koblet til den første parallellterminalen (AT3pl) hos den tredje autotransformatoren (AT3); - den andre primærterminalen (M3p2) hos den tredje magnetisk styrbare induktoranordningen (M3) er koblet til den første parallellterminalen (ATlpl) hos den første autotransformatoren (ATI).