RU2126586C1 - Трехфазный стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции с однофазным звеном повышенной частоты - Google Patents

Трехфазный стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции с однофазным звеном повышенной частоты Download PDF

Info

Publication number
RU2126586C1
RU2126586C1 RU96116106A RU96116106A RU2126586C1 RU 2126586 C1 RU2126586 C1 RU 2126586C1 RU 96116106 A RU96116106 A RU 96116106A RU 96116106 A RU96116106 A RU 96116106A RU 2126586 C1 RU2126586 C1 RU 2126586C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
voltage
bridge
load
transformer
Prior art date
Application number
RU96116106A
Other languages
English (en)
Other versions
RU96116106A (ru
Inventor
В.С. Климаш
Д.Ж. Завозин
Original Assignee
Климаш Владимир Степанович
Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Климаш Владимир Степанович, Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет filed Critical Климаш Владимир Степанович
Priority to RU96116106A priority Critical patent/RU2126586C1/ru
Publication of RU96116106A publication Critical patent/RU96116106A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2126586C1 publication Critical patent/RU2126586C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

Предложено устройство для стабилизации и симметрирования напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции со звеном повышенной частоты, которое обладает улучшенным массогабаритными показателями и быстродействием. Стабилизатор содержит два трехфазных моста, между которыми включен однофазный высокочастотный понижающий трансформатор. Первый мост (модулятор) представляет собой трехфазно-однофазный непосредственный преобразователь повышения частоты с искусственной коммутацией и широтно-импульсным регулированием напряжения. Второй мост (демодулятор) представляет собой однофазно-трехфазный непосредственный преобразователь понижения частоты с естественной коммутацией и дополнительным фазовым регулированием (симметрированием) трехфазного напряжения нагрузки. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к энергетической электронике и предназначено для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции с возможностью симметрирования трехфазного напряжения.
Известен трехфазный стабилизатор напряжения со звеном повышенной частоты [1] , который содержит в каждой фазе высокочастотный понижающий однофазный трансформатор, первый однофазный мост (модулятор), через который первичная обмотка высокочастотного трансформатора подключена к напряжению соответствующей фазы сети или нагрузки и второй однофазный мост (демодулятор), через который вторичная обмотка высокочастотного трансформатора включена в цепь той же фазы нагрузки. При этом во всех фазах устройства мосты-модуляторы и мосты-демодуляторы выполнены на двунаправленных полностью управляемых ключах.
Устройство обеспечивает быстродействующую стабилизацию переменного напряжения и при наличии нулевого провода симметрирование трехфазного напряжения. Однако оно имеет большой вес и габариты как трансформаторного, так и полупроводникового оборудования на единицу мощности и ограниченную по мощности область применения, вследствие применения в цепи нагрузки полностью управляющих ключей.
Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции [2], который взят за прототип. Он включается на низкой стороне главного трехфазного трансформатора подстанции и содержит трехфазный понижающий трансформатор, первый трехфазный мост, фазные выводы которого соединены с соответствующими фазными выводами вторичной обмотки главного трансформатора, предназначенными для подключения нагрузки к подстанции, второй трехфазный мост, выполненный на двунаправленных ключах с естественной коммутацией и своими фазными выводами подключенный к первичной обмотке понижающего трансформатора, включенного своей вторичной обмоткой в цепь нагрузки, а также синхронизированный с сетью узел управления первым и вторым трехфазными мостами, объединенные выводы ветвей которых образуют промежуточное звено постоянного тока.
Устройство-прототип имеет меньшее число ключей, которые включены в цепь первичной обмотки понижающего трансформатора и переключаются за счет естественных свойств схемы, однако ему свойственны и недостатки, среди которых прежде всего следует отметить большой вес и габариты трехфазного понижающего трансформатора, работающего на частоте, равной частоте сети, а также низкое быстродействие, из-за большой инерционности звена постоянного тока.
Задачей изобретения является улучшение массогабаритных показателей и быстродействия.
Решение поставленной задачи достигнуто за счет того, что первый трехфазный мост выполнен на двунаправленных полностью управляемых ключах и предназначен для формирования регулируемых по длительности импульсов переменного напряжения с частотой, повышенной кратно числу фаз по отношению к частоте сети, а понижающий трансформатор выполнен однофазным и подключен своими первичной и вторичной обмотками к объединенным выводам ветвей соответственно первого и второго трехфазных мостов, при этом вторичная обмотка понижающего трансформатора выполнена со средней точкой, предназначенной для подключения к нулевому проводу нагрузки и, кроме того, узел управления содержит датчик среднего отклонения трехфазного напряжения нагрузки от заданного уровня, выход которого подключен к управляющим входам формирователей управляющих импульсов для ключей первого и второго трехфазных мостов, синхронизирующего входа которых через формирователь синхроимпульсов связаны с выводами для подключения фазных вторичных обмоток главного трансформатора подстанции.
Задачей изобретения является также расширение функциональных возможностей собственно стабилизатора, а именно обеспечение симметрирования трехфазного напряжения. Следует отметить, что реализовать симметрирование в структуре прототипа не представляется возможным.
Эта дополнительная возможность предлагаемого устройства достигается тем, что первичная обмотка понижающего трансформатора подключена через фильтр к объединенным выводам ветвей первого моста и в узел управления введены три датчика отклонений фазных напряжений нагрузки от того же заданного уровня, выходя которых подключены к соответствующим фазным входам управления формирователя управляющих импульсов для регулирования углов задержки включения соответствующих фазных ключей второго трехфазного моста.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на фиг. 1 приведена схема устройства с общей стабилизацией трехфазного напряжения, а на фиг. 2 модификация этого устройства с добавлением пофазной коррекции в процессе общей стабилизации для симметрирования трехфазного напряжения.
Устройство (фиг. 1) содержит следующие элементы.
Трехфазную сеть и нагрузку 1 и 2, главный трехфазный трансформатор 3 с первичной обмоткой 4 и вторичной обмоткой 5, однофазный высокочастотный понижающий трансформатор 6 с первичной обмоткой 7 и вторичной обмоткой 8, выполненной со средней точкой, первый трехфазный мост 9, выполненный на двунаправленных полностью управляемых ключах 10-15, второй трехфазный мост 16, выполненный на двунаправленных ключах 17-22 с естественной комутацией, а также узел управления 23, в состав которого входят формирователи 24 и 25 управляющих импульсов для ключей соответственно первого и второго мостов, блок синхронизации 26, датчик 27 среднего отклонения трехфазного напряжения нагрузки.
Кроме этих элементов в устройство (фиг. 2) введены датчики 28-30 отклонений фазных напряжений нагрузки и фильтр 31.
Элемент устройства (фиг. 1) соединены следующим образом.
Первичная обмотка 4 главного трансформатора 3 подключена к сети 1, его вторичная обмотка 5 включена между обмоткой 2 и фазными выводами второго трехфазного трансформатора 16, объединенные выводы ветвей которого подключены к вторичной обмотке 8 однофазного понижающего трансформатора 6. Первичная обмотка 7 однофазного понижающего трансформатора 6 подключена к объединенным выводам ветвей первого трехфазного моста 9, фазные выводы которого подключены к соответствующим фазам нагрузки 2, нулевой провод которой подключен к средней точке вторичной обмотки 8 однофазного понижающего трансформатора 6. При этом управляющие выводы формирователей 24 и 25 управляющих импульсов узла управления 23 подключены к выходу датчика 27 среднего отклонения трехфазного напряжения нагрузки, а их синхронизирующие входы через вход синхронизации 26 связаны с выводами для подключения фазных обмоток трехфазной вторичной обмотки 5 главного трансформатора 3.
Дополнительные элементы устройства (фиг. 2) предназначенные для симметрирования трехфазного напряжения нагрузки соединены следующим образом.
Фазные управляющие входы формирователя 25 управляющих импульсов для ключей 17 и 20, 19 и 22, 21 и 18 фазных ветвей второго трехфазного моста 16 подключены к выходам датчиков 28, 29 и 30 отклонений соответствующих фазных напряжений нагрузки, а первичная обмотка 7 понижающего трансформатора 6 через фильтр 31 подключена к объединенным выводам ветвей первого трехфазного моста 9, в то время как управляющий вход формирователя 24 управляющих импульсов для ключей первого трехфазного моста 9 также (см. фиг. 1) подключен к выходу датчика 27 среднего отклонения трехфазного напряжения нагрузки 2.
Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.
Первый мост 9, работая в режиме трехфазно-однофазного непосредственного преобразователя частоты с искусственной комутацией, из трехфазной системы линейных напряжений нагрузки, изменяющих с частотой сети fс, формирует регулируемые по длительности импульсы однофазного напряжения Un1 (фиг. 3) с частотой fn = k•m•fс, кратной числу фаз m, например, с коэффициентом кратности k = 3. Импульсы высокочастотного напряжения Un1 чередуются с паузами, на интервалах которых посредством ключей одной из ветвей моста 9 первичная обмотка 7 однофазного трансформатора 6 закорачивается. Взаимное изменение длительности импульсов и пауз напряжения Un1 позволяет регулировать его действующее значение. Это регулируемое высокочастотное напряжение Un1 понижается однофазным трансформатором 6 до уровня Un2 и подается на объединенные выводы ветвей второго моста 16, который, работая в режиме ведомого сетью однофазно-трехфазного непосредственного преобразователя частоты с естественной комутацией, из однофазного, регулируемого широтно-импульсным способом, напряжения Un2 с повышенной частотой fn формирует трехфазное добавочное напряжение Uд с частотой, равной частоте сети fс.
Добавочное напряжение Uд, суммируясь с напряжением U2 на вторичной обмотке 5 главного трансформатора 3, обуславливает напряжение U2 нагрузки (фиг. 3), которое стабилизируется на заданном, например номинальном, уровне за счет воздействия сигналом, снимаемым с датчика 27 среднего отклонения трехфазного напряжения нагрузки, на узел управления 23. Причем воздействием сигнала обратной связи на формирователь 24 управляющих импульсов для ключей 10-15 первого моста 9 производится общая стабилизация трехфазного напряжения U2 нагрузки 2, а воздействием на формирователь 25 управляющих импульсов для ключей 17-22 второго моста 16, реагирующего только на знак сигнала управления Uу (фиг. 1), производится смена полярности добавочного напряжения Uд и перевод устройства из режима вольтодобавки в режим вольтовычета. При это независимо от режима работы стабилизатора и характера его нагрузки внутри групп с общим анодом и с общим катодом, образованных из тиристорных ключей 17-22 второго моста 16, тиристоры коммутируются естественным путем как в выпрямительном, так и в инверторном режимах работы ведомого сетью непосредственного преобразователя частоты. В соответствии с п.1 формулы в устройстве (фиг. 1) второй мост 16 выполняет соответственно только функцию делителя частоты в k • m раз и не участвует в процессе пофазного регулирования действующего значения напряжения вольтодобавки для симметрирования напряжения нагрузки 2.
В условиях несимметричных сетей и нагрузок целесообразно применять устройство, представленное на фиг. 2, в котором второй мост 16 выполняет пофазное регулирование напряжения вольтодобавки в функции отклонений фазных напряжений нагрузки. Это в соответствии с п.2 формулы достигается применением в устройстве датчиков 28, 29, 30 отклонений фазных напряжений нагрузки и выполнением формирователя 25 управляющих импульсов для ключей второго моста 16 с возможностью пофазного регулирования углов задержки включения тиристоров.
Устройство (фиг. 2) работает следующим образом.
При возникновении несимметрии в напряжении нагрузки 2, например в режиме вольтодобавки, вызванной увеличением напряжения в одной из фаз, предположим, в фазе A нагрузки, производится снижение добавочного напряжения UдA этой фазы при помощи ключей 17 и 20 второго моста 16 за счет воздействия сигналом UдA, снимаемым с датчика 28, на углы задержки включения тиристоров этих ключей. При этом в процессе симметрирования трехфазного напряжения U2 участвует также и первый мост 9, вследствие изменения сигнала Uд на выходе датчика 27 среднего отклонения трехфазного напряжения нагрузки 2. Трехфазный мост 9 в начальный момент снижает общее трехфазное фазное напряжение вольтодобавки Uд, ускоряя процесс снижения напряжения в фазе A нагрузки, и далее, на стадии завершения этого процесса, вновь повышает Uд до заданного уровня.
Если же в режиме вольтодобавки произошло снижение напряжения в одной из фаз, то производится общее повышение трехфазного напряжения вольтодобавки Uд при помощи первого моста 9 с одновременным ограничением напряжения в двух других фазах при помощи ключей второго моста 16, относящихся к этим двум фазам.
В режиме вольтовычета процесс симметрирования напряжения нагрузки с участием ключей обеих мостов протекает аналогично.
Устройство как более совершенное, обладающее улучшенными массогабаритными показателями, расширенными функциональными возможностями и высоким быстродействием, может заменять известные стабилизаторы трехфазного напряжения 0.4 кВ мощности до 1 MB • A.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 589681, H 02 P 13/14.
2. Авторское свидетельство СССР N 737928, А 05 А 1/22.

Claims (2)

1. Трехфазный стабилизатор напряжения трансформаторный подстанции с однофазным звеном повышенной частоты, включенный на низкой стороне главного трансформатора и содержащий понижающий трансформатор, первый трехфазный мост, фазные выводы которого соединены с соответствующими фазными выводами вторичной обмотки главного трансформатора, предназначенными для подключения нагрузки к подстанции, второй трехфазный мост, выполненный на двунаправленных ключах с естественной коммутацией, и узел управления, отличающийся тем, что первый трехфазный мост выполнен на двунаправленных полностью управляемых ключах и предназначен для формирования регулируемых по длительности импульсов переменного напряжения с частотой, увеличенной кратно числу фаз по отношению к частоте сети, а понижающий трансформатор выполнен однофазным и подключен своими первичной и вторичной обмотками к объединенным выводам ветвей соответственно первого и второго трехфазных мостов, при этом вторичная обмотка понижающего трансформатора выполнена со средней точкой, предназначенной для подключения к нулевому проводу нагрузки и, кроме того, узел управления содержит датчик среднего отклонения трехфазного напряжения нагрузки от заданного уровня, выход которого подключен к управляющим входам формирователей управляющих импульсов для ключей первого и второго управляющих мостов, синхронизирующие входы которых через блок синхронизации связаны с выводами для подключения фазных вторичных обмоток главного трансформатора подстанции.
2. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что первичная обмотка понижающего трансформатора подключена к объединенным выводам ветвей первого моста через фильтр и в узел управления введены три датчика отклонений фазных напряжений нагрузки от того же заданного уровня, выходы которых подключены к соответствующим фазным входам управления формирователя управляющих импульсов для регулирования углов задержки включения соответствующих фазных ключей второго трехфазного моста.
RU96116106A 1996-08-05 1996-08-05 Трехфазный стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции с однофазным звеном повышенной частоты RU2126586C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96116106A RU2126586C1 (ru) 1996-08-05 1996-08-05 Трехфазный стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции с однофазным звеном повышенной частоты

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96116106A RU2126586C1 (ru) 1996-08-05 1996-08-05 Трехфазный стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции с однофазным звеном повышенной частоты

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96116106A RU96116106A (ru) 1998-11-10
RU2126586C1 true RU2126586C1 (ru) 1999-02-20

Family

ID=20184245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96116106A RU2126586C1 (ru) 1996-08-05 1996-08-05 Трехфазный стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции с однофазным звеном повышенной частоты

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2126586C1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4674024A (en) High voltage modular inverter and control system thereof
EP2214301B1 (en) Power conversion systems and methods for controlling harmonic distortion
US5969511A (en) Method and device for continuous adjustment and regulation of transformer turns ratio, and transformer provided with such device
US6163019A (en) Resonant frequency induction furnace system using capacitive voltage division
EP0911950A2 (en) High power motor drive converter system and modulation control
EP2243210B1 (en) High voltage inverter
JPH09149660A (ja) Pwm制御インバータの制御装置
RU2126586C1 (ru) Трехфазный стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции с однофазным звеном повышенной частоты
RU2156024C1 (ru) Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты
RU2187873C1 (ru) Компенсатор реактивной мощности
GB2050083A (en) Electrical converter
JP2544907B2 (ja) 加熱電源装置
JP2003289672A (ja) 電力変換装置
RU2316875C1 (ru) Устройство для компенсации отклонений напряжения и реактивной мощности трансформаторной подстанции
JPH0640742B2 (ja) コンバ−タ装置
RU2126167C1 (ru) Устройство для пофазной стабилизации напряжения трансформаторной подстанции со звеном повышенной частоты
JP2561918B2 (ja) 変圧器多重インバータのpwm方法
RU2740490C1 (ru) Устройство для стабилизации трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты
US4685049A (en) Unrestricted frequency changer switch topology
RU2188491C1 (ru) Система автоматической компенсации отклонений напряжения трансформаторной подстанции с амплитудно-импульсным регулированием
RU2146387C1 (ru) Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты
RU2071633C1 (ru) Стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции со звеном повышенной частоты
RU2563247C1 (ru) Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное с широтно-импульсной модуляцией
RU2138112C1 (ru) Стабилизатор трехфазного напряжения с однофазным звеном высокой частоты
JP3222490B2 (ja) 電力変換装置およびその制御方法