RU2156024C1 - Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты - Google Patents
Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2156024C1 RU2156024C1 RU99107255A RU99107255A RU2156024C1 RU 2156024 C1 RU2156024 C1 RU 2156024C1 RU 99107255 A RU99107255 A RU 99107255A RU 99107255 A RU99107255 A RU 99107255A RU 2156024 C1 RU2156024 C1 RU 2156024C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- frequency
- phase
- zero
- control system
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Стабилизатор предназначен для включения на низкой стороне главного трансформатора подстанции и содержит два преобразователя частоты (ПЧ1, ПЧ2), между которыми включен понижающий высокочастотный трансформатор. Преобразователь ПЧ1 повышает частоту кратно частоте сети и выполнен со звеном постоянного напряжения на базе управляемого реверсивного выпрямителя и инвертора напряжения. Преобразователь ПЧ2 понижает частоту до частоты сети и представляет собой шестифазно-трехфазный нулевой циклоконвертор с естественной коммутацией. Устройство обеспечивает широтно-импульсное регулирование добавочного напряжения в трех поддиапазонах при помощи нулевого циклоконвертора и амплитудное регулирование в каждом поддиапазоне при помощи реверсивного выпрямителя. Стабилизация напряжения на нагрузке производится реверсивным выпрямителем по отклонению напряжения сети и нулевым циклоконвертором по отклонению напряжения нагрузки. Технический результат - улучшение качества выходного напряжения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электронике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для стабилизации трехфазного напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции.
Известен стабилизатор трехфазного напряжения трансформаторной подстанции / Пат. РФ N 1636833, Н 02 М 5/45, G 05 F 1/30, 1993/, который включается на низкой стороне главного трансформатора подстанции и содержит управляемый реверсивный выпрямитель и трехфазный инвертор напряжения с синхронизированными с сетью системами управления.
Основной недостаток этого устройства - большой вес и габаритные размеры трансформатора.
Известен также стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты /Пат. РФ N2071633, Н 02 М 5/45, G 05 F 1/30, 1997/, который взят за прототип. Он по сравнению с предыдущим аналогом имеет улучшенные вес и габариты. Стабилизатор включен в цепь нагрузки главного трансформатора подстанции и содержит два преобразователя частоты, один из которых повышает частоту напряжения и выполнен на основе управляющего реверсивного выпрямителя и инвертора напряжения, а другой понижает частоту до частоты сети и представляет собой нулевой трехфазно-трехфазный циклоконвертор, и включенный между ними понижающий высокочастотный трансформатор.
Недостатком прототипа является большой процент высших гармонических составляющих в кривой выходного напряжения.
Задачей изобретения является улучшение синусоидальности выходного напряжения при сохранении улучшенных массогабаритных показателей и высокого быстродействия.
Эффект от решения поставленной задачи заключается в том, что вместо двухполярной вольтодобавки при изменении угла управления нулевого циклоконвертора достигается трехзонное регулирование с возможностью изменения амплитуды в каждой зоне, что улучшает коэффициент несинусоидальности выходного напряжения в 2,5 - 3 раза.
Задача решается за счет того, что первичная обмотка понижающего высокочастотного трансформатора соединена в треугольник и понижающий высокочастотный трансформатор выполнен трехфазно-шестифазным, а нулевой циклоконвертор - шестифазно-трехфазным, а также система управления инвертором напряжения выполнена со 120-градусным алгоритмом управления, причем вход датчика отклонения напряжения сети через измерительно-синхронизирующий блок подключен к фазным вторичным обмоткам главного трансформатора, а его выход подключен к управляющему входу системы управления реверсивным выпрямителем, при этом система управления реверсивным выпрямителем выполнена с возможностью ограничения минимального уровня выпрямленного напряжения.
К недостатку прототипа можно отнести также ограниченные функциональные возможности.
В результате применения дополнительных средств устройство обеспечивает симметрирование трехфазного напряжения на нагрузке. Это достигается тем, что в качестве датчика отклонения напряжения нагрузки применен блок датчиков отклонения фазных напряжений нагрузки, фазные выходы которых подключены к управляющим входам соответствующих фазных каналов системы управления нулевым циклоконвертором.
Схема стабилизатора до уровня известных функциональных элементов представлена на чертеже.
Устройство содержит главный трансформатор 1 с первичной и вторичной обмотками 2 и 3, понижающий высокочастотный трансформатор 4 с первичной и вторичной обмотками 5 и 6, реверсивный выпрямитель 7 с системой управления 8, входной фильтр 9, инвертор напряжения 10 с системой управления 11, датчик отклонения напряжения сети 12, нулевой циклоконвертор 13 с системой управления 14, датчик отклонения напряжения нагрузки 15, нагрузку 16, измерительно-синхронизирующий блок 17.
В устройстве применен трехфазный инвертор напряжения 10, работающий со 120-градусным алгоритмом управления, при этом вторичная обмотка 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4 расщеплена на две встречные полуобмотки и создает шестифазную систему напряжений. Нулевой циклоконвертор выполнен по шестифазно-трехфазной нулевой схеме.
Элементы устройства соединены следующим образом. Первичная обмотка 2 главного трансформатора 1 подключена к сети, вторичная обмотка 3 главного трансформатора 1 включена между выходом нулевого циклоконвертора 13 и нагрузкой 16. Первичная обмотка 5 понижающего высокочастотного трансформатора 4 соединена в звезду и через последовательно соединенные инвертор напряжения 10, входной фильтр 9 и реверсивный выпрямитель 7 подключена к нагрузке 16, вторичная обмотка 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4 соединена в звезду и подключена к входу нулевого циклоконвертора 13, первичная обмотка 2 главного трансформатора 1 подключена к сети. Управляющие входы системы управления 14 нулевым циклоконвертором 13 подключены к выходам блока датчиков отклонения напряжения нагрузки 15, который подключен к вторичной обмотке 3 главного трансформатора 1. Управляющие входы системы управления 8 реверсивным выпрямителем 7, управляющие входы системы управление 11 инвертором напряжения 10, управляющие входы системы управление 14 нулевым циклоконвертором 13, а также датчик отклонения напряжения сети 12 подключены к выходам измерительно-синхронизирующего блока 17, входы которого подключены к вторичным фазным обмоткам 3 главного трансформатора 1. Входы нулевого циклоконвертора 13 подключены к вторичной обмотке 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4, при этом вторичная обмотка 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4 выполнена с изолированной или заземленной нейтралью.
Устройство работает следующим образом.
В режиме вольтодобавки дополнительный поток энергии направлен из сети в нагрузку 16 через главный трансформатор 1, реверсивный выпрямитель 7, входной фильтр 9, инвертор напряжения 10, понижающий высокочастотный трансформатор 4 и нулевой циклоконвертор 13, а в режиме вольтовычета - из нагрузки в сеть в обратном направлении.
Пофазный перевод устройства из режима вольтодобавки в режим вольтовычета производится увеличением угла задержки включения тиристоров соответствующих фазных анодных и катодных групп нулевого циклоконвертора 13 на величину, которая больше половины полупериода высокочастотного напряжения.
Стабилизация напряжения на нагрузке производится как амплитудным способом посредством реверсивного выпрямителя 7, так и трехзонным широтно-импульсным способом посредством нулевого циклоконвертора 13. В процессе формирования добавочного напряжения участвует понижающий высокочастотный трансформатор 4, который задает требуемый диапазон стабилизации напряжения, а также реверсивный выпрямитель 7, входной фильтр 9, инвертор напряжения 10 и нулевой циклоконвертор 13. Инвертор напряжения 10 формирует трехфазное напряжение повышенной частоты, кратной частоте сети, например 400 Гц. Это напряжение понижается высокочастотным трансформатором 4 и подается на вход нулевого циклоконвертора 13, выполненного на трех анодных и трех катодных группах, каждая из которых содержит по шесть тиристоров. Внутри каждой группы управляемых вентилей нулевого циклоконвертора 13 коммутация происходит естественным путем в выпрямительном и инверторном режимах за счет питания вентильных групп периодически изменяющимся высокочастотным напряжением, снимаемым с вторичной обмотки 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4, а формирование синхронизированой с сетью вольтодобавки производится нулевым циклоконвертором 13 в зависимости от рассогласования фазных напряжений нагрузки при помощи фазных каналов системы управления 14.
Стабилизация напряжения во всех фазах нагрузки производится действием реверсивного выпрямителя 7, а в каждой фазе отдельно при помощи фазных каналов нулевого циклоконвертора 13. Такое совместное регулирования обеспечивает симметрию напряжения нагрузки.
Особенностью устройства является то, что трехфазный инвертор напряжения 10 со 120-градусным управлением формирует трехфазную систему ступенчатых фазных напряжений с длительностью ступени 2π/3 рад, при этом линейное напряжение имеет двухступенчатую форму с длительностью ступени π/3 рад. Понижающий высокочастотный трансформатор преобразует трехфазную систему линейных напряжений в шестифазную систему фазных напряжений двухступенчатой формы, при этом тиристоры шестифазно-трехфазного нулевого циклоконвертора находятся в проводящем состоянии π/3 рад. Это обеспечивает регулирование вольтодобавки в трех поддиапазонах и улучшение формы выходного напряжения, особенно при синусоидальных управляющих сигналах фазных каналов системы управления 14 нулевым циклоконвертором 13, когда формирование вольтодобавки производится плавным переходом из одного поддиапазона в другой внутри каждого полупериода сетевого напряжения.
Другой положительной особенностью стабилизатора является возможность его применения в электроустановках с удвоенной мощностью без применения параллельного соединения тиристоров с уравнительными цепями для соответствующего двукратного увеличения тока нулевого циклоконвертора 13.
Это также как и улучшение формы напряжения достигается за счет применения собственно трехфазно-шестифазного понижающего высокочастотного трансформатора 4 и шестифазно-трехфазного нулевого циклоконвертора 13.
Наиболее целесообразной областью применения быстродействующего электронного стабилизатора напряжения являются промышленные энергоблоки мощностью до 1000 кВт.
Claims (1)
- Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты, включенный на низкой стороне главного трансформатора подстанции и содержащий датчик отклонения напряжения нагрузки, понижающий высокочастотный трансформатор, а также нулевой циклоконвертор с естественной коммутацией, инвертор напряжения с входным фильтром и реверсивным выпрямителем, системы управления которых синхронизированы с сетью, причем система управления инвертором напряжения выполнена с возможностью повышения частоты кратно частоте сети, а система управления нулевым циклоконвертором выполнена с возможностью понижения частоты до частоты сети, при этом управляющий вход системы управления нулевого циклокинвертора подключен к выходу датчика отклонения напряжения нагрузки, первичная обмотка понижающего высокочастотного трансформатора через инвертор напряжения, его входной фильтр и реверсивный выпрямитель подключена к нагрузке, а вторичная обмотка понижающего высокочастотного трансформатора соединена в звезду с изолированной или заземленной нейтралью и через нулевой циклоконвертор и вторичные фазные обмотки главного трансформатора также подключена к нагрузке, отличающийся тем, что первичная обмотка понижающего высокочастотного трансформатора соединена в треугольник, и понижающий высокочастотный трансформатор выполнен трехфазно-шестифазным, а нулевой циклоконвертор - шестифазно-трехфазным, а также система управления инвертором напряжения выполнена со 120-градусным алгоритмом управления, причем вход датчика отклонения напряжения сети через измерительно-синхронизирующий блок подключен к фазным вторичным обмоткам главного трансформатора, а его выход подключен к управляющему входу системы управления реверсивным выпрямителем, при этом система управления реверсивным выпрямителем выполнена с возможностью ограничения минимального уровня выпрямленного напряжения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107255A RU2156024C1 (ru) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107255A RU2156024C1 (ru) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2156024C1 true RU2156024C1 (ru) | 2000-09-10 |
Family
ID=20218283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99107255A RU2156024C1 (ru) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2156024C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2564990C2 (ru) * | 2013-12-27 | 2015-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Трехфазный регулятор напряжения |
RU186131U1 (ru) * | 2018-09-10 | 2019-01-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Высоковольтный ас-ас преобразователь |
RU189666U1 (ru) * | 2019-03-29 | 2019-05-30 | Евгений Борисович Колесников | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения |
RU2709186C1 (ru) * | 2019-06-04 | 2019-12-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Стабилизатор трёхфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты |
RU2740490C1 (ru) * | 2020-07-31 | 2021-01-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Устройство для стабилизации трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты |
-
1999
- 1999-03-30 RU RU99107255A patent/RU2156024C1/ru active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2564990C2 (ru) * | 2013-12-27 | 2015-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Трехфазный регулятор напряжения |
RU186131U1 (ru) * | 2018-09-10 | 2019-01-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Высоковольтный ас-ас преобразователь |
RU189666U1 (ru) * | 2019-03-29 | 2019-05-30 | Евгений Борисович Колесников | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения |
RU2709186C1 (ru) * | 2019-06-04 | 2019-12-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Стабилизатор трёхфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты |
RU2740490C1 (ru) * | 2020-07-31 | 2021-01-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Устройство для стабилизации трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6950322B2 (en) | Regulated AC to DC converter for aerospace applications | |
US7050311B2 (en) | Multilevel converter based intelligent universal transformer | |
CN102377324B (zh) | 适合于高压应用的变流桥臂及其应用系统 | |
US20050180175A1 (en) | Inverter topology for utility-interactive distributed generation sources | |
WO2009073582A2 (en) | Multiphase grid synchronized regulated current source inverter systems | |
Shu et al. | Diode-clamped three-level multi-module cascaded converter based power electronic traction transformer | |
RU2673250C1 (ru) | Полупроводниковый выпрямитель | |
CN109728731A (zh) | 一种具有模块化整流结构的谐振变换器 | |
RU2156024C1 (ru) | Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты | |
JP3200283B2 (ja) | インバータ制御方法及びインバータ制御装置 | |
Sayed et al. | Modeling and control of bidirectional isolated battery charging and discharging converter based high-frequency link transformer | |
JPH07163153A (ja) | 単相3線式インバータ装置の制御方法 | |
RU157607U1 (ru) | Система тягового электроснабжения участка железной дороги переменного тока | |
WO2018091065A1 (en) | A modular multilevel converter for use in a high voltage traction system | |
RU2709186C1 (ru) | Стабилизатор трёхфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты | |
Silversides et al. | A high density converter for mid feeder voltage regulation of low voltage distribution feeders | |
RU2146387C1 (ru) | Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты | |
Mazumder et al. | A high-power high-frequency and scalable multi-megawatt fuel-cell inverter for power quality and distributed generation | |
Blauth et al. | A phase-controlled 12-pulse rectifier with unity displacement factor without phase shifting transformer | |
KR101312589B1 (ko) | 멀티레벨 인버터 및 그 인버터의 구동 방법 | |
KR101287444B1 (ko) | 멀티레벨 인버터 및 그 인버터의 구동 방법 | |
RU176888U1 (ru) | Полупроводниковый выпрямитель | |
CN104796022A (zh) | 一种发电系统及其控制方法 | |
RU2740490C1 (ru) | Устройство для стабилизации трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты | |
Kumar | Application of Distribution Power Electronic Transformer for Medium Voltage |