RU2292625C1 - Преобразователь электрической энергии трех- и однофазных напряжений и токов - Google Patents
Преобразователь электрической энергии трех- и однофазных напряжений и токов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2292625C1 RU2292625C1 RU2005124462/09A RU2005124462A RU2292625C1 RU 2292625 C1 RU2292625 C1 RU 2292625C1 RU 2005124462/09 A RU2005124462/09 A RU 2005124462/09A RU 2005124462 A RU2005124462 A RU 2005124462A RU 2292625 C1 RU2292625 C1 RU 2292625C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- ballast
- currents
- voltages
- converter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в создании преобразовательных устройств для электропитания однофазных потребителей значительной мощности от трехфазной первичной сети с симметричным нагружением последней. Это достигается благодаря тому, что процесс преобразования происходит в два этапа так, что сначала с помощью трансформаторного преобразователя производится преобразование трехфазных напряжений и токов в двухфазные, одинаковые по модулю и сдвинутые по фазе на четверть периода, а затем с помощью включенных в цепь двухфазной обмотки трансформаторного преобразователя балластных реактивных элементов (конденсаторов и дросселей) - преобразование двухфазных напряжений и токов в напряжение и ток однофазного приемника. При этом указываются требуемые по условиям симметрии обмоточные параметры трансформаторного преобразователя, а также соотношения параметров балластных реактивных элементов. Контроль симметричного режима работы преобразователя и управление реактивными балластными элементами осуществляется путем измерения амплитуд двухфазных токов и угла сдвига фаз между ними и в зависимости от величины и знака отклонения этого угла от четверти периода воздействия на величины реактивных сопротивлений балластных элементов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к трансформаторостроению и преобразовательной технике, и предназначено для преобразования электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные.
Цель изобретения - создание преобразовательных устройств для электропитания однофазных потребителей значительной мощности от трехфазной первичной сети с симметричной нагрузкой последней, расширение функциональных возможностей и вариантов конструктивных решений схем электропитания однофазных потребителей.
Предлагаемое в качестве изобретения устройство для преобразования электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные обеспечивает сопряжение режимов работы трехфазной сети и однофазных потребителей, при котором достаточно полно выполняются, прежде всего, требования симметрии трехфазных напряжений и токов. При этом возможно значительное варьирование чисел витков секций обмоток, а также регулирование напряжения путем переключения секций. Более того, благодаря линейности характеристик входящих в состав преобразователей элементов обеспечиваются высокие показатели качества электроэнергии в электрических сетях и у потребителей как однофазных, так и трехфазных напряжений и токов, то есть достигается нормативно необходимая электромагнитная совместимость источников и приемников электроэнергии между собой (например, требования ГОСТ 13109-97).
Это достигается благодаря предлагаемой схеме преобразования электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные, в которой используются трансформаторный преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в двухфазные, содержащий, по меньшей мере, трехфазную обмотку, с одной стороны, и двухфазную, с другой, блок балластных реактивных элементов (конденсаторов и дросселей), датчики двухфазного тока и блок контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами, отличающейся тем, что одна из фаз двухфазной обмотки соединена последовательно с первым балластным элементом и последовательно встречно с второй фазой двухфазной обмотки и вторым балластным элементом, параллельно которым присоединены последовательно соединенные между собой однофазный приемник и третий балластный элемент, при этом блок контроля и управления в зависимости от величины и характера (cosφ) однофазного приемника изменяет величины реактивных сопротивлений балластных элементов так, что разность реактивных сопротивлений первого и второго балластных элементов вдвое больше активного сопротивления однофазного приемника, а реактивное сопротивление третьего балластного элемента в сумме с реактивным сопротивлением однофазного приемника равно нулю.
Известны трансформаторные преобразователи электрической энергии трехфазных синусоидальных напряжений и токов в двухфазные, содержащие пространственный трехстержневой магнитопровод с расположенными на нем трехфазной входной и двухфазной выходной обмотками [1], [2], [3].
В основе устройства предлагаемых преобразователей используются аналогичные указанным выше трансформаторные преобразователи [1], [2], [3] электрической энергии трехфазных напряжений и токов в двухфазные, трехфазная обмотка которых присоединена к трехфазной сети или трехфазному приемнику, реактивные балластные элементы и блок контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами, при этом реактивные балластные элементы включены между двухфазной обмоткой трансформаторного преобразователя [1], [2], [3] и однофазным приемником или однофазной сетью и образуют блок преобразования двухфазных напряжений и токов в однофазные, а блок контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами включает в себя трансформаторы тока в качестве датчиков двухфазных токов, фазовый дискриминатор, измеряющий разность амплитуд двухфазных токов и отклонение угла сдвига фаз между ними от четверти периода, и исполнительное устройство, изменяющее величины реактивных сопротивлений балластных элементов, при этом шины двухфазных токов проходят сквозь сердечники магнитопроводов трансформаторов тока, вторичные обмотки трансформаторов тока подключены к измерительным входам фазового дискриминатора, выход которого соединен с входом исполнительного устройства.
Функциональная блок-схема преобразователя электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные приведена на фиг.1. Рабочий процесс в преобразователе происходит следующим образом.
Этап преобразования трехфазных напряжений и токов в двухфазные производится в блоке 1 с соответствующим названием, который по устройству и принципу действия совпадает с известным трансформаторным преобразователем [3]. В результате симметричные трехфазные напряжения и токи IА, IВ, IС симметричного трехфазного источника 2 преобразуются в симметричные двухфазные напряжения UQ и UD=jUQ и токи IQ и ID=jIQ.
Этап преобразования двухфазных напряжений и токов в однофазные происходит в блоке 3 с соответствующим названием, электрическая схема которого приведена на фиг.2.
Так, в блоке 3 согласно схеме фиг.2 к одной из фаз 10 двухфазной обмотки (например, Dd) трансформаторного преобразователя 1 последовательно подключены первый балластный элемент 12 (например, ХБD) и последовательно встречно вторая фаза 11 (например, Qq) двухфазной обмотки и второй балластный элемент 13 (например, ХБQ), параллельно которым присоединены последовательно соединенные однофазный приемник 14 (например, ZН=RН+jXН) электрической энергии и третий балластный элемент 15 (например, ХБН). На схеме фиг.2 двухфазные обмотки 10 и 11 трансформаторного преобразователя 1 характеризуются напряжениями U и jU холостого хода и сопротивлениями, равными их входным комплексным сопротивлениям (короткого замыкания) ZК=RК+jXК при замкнутой накоротко трехфазной обмотке, однофазный приемник 14 - комплексным сопротивлением ZH=RH+jXH, а балластные элементы 12, 13 и 15 - их реактивными сопротивлениями (например, XБD, ХБQ и ХБН).
Условие симметрии двухфазных токов ID=jIQ и IН=ID+jIQ=IQ(1+j) с учетом уравнений Кирхгофа: jU=(RK+j(XК+XБD))(jID)+(RH+j(XH+XБН)(1+j)IQ и U=(RK+j(ХК+ХБQ))IQ+(RН+j(XН+XБН))(1+j)IQ реализуется при параметрах балластных элементов, равных: ХБD-XБQ=2RН, ХБН+ХН=0.
При этом, если первый балластный элемент отсутствует ХБD=0, то второй балластный элемент является емкостью, реактивное сопротивление которого равно удвоенному активному сопротивлению однофазного приемника RH.
Если же отсутствует второй балластный элемент XБQ=0, то первый балластный элемент является индуктивностью, реактивное сопротивление ХБD которой равно удвоенному активному сопротивлению однофазного приемника RH.
При изменении режима работы преобразователя, например, вследствие изменения величины и(или) характера (cosφ) нагрузки, выражающемся в изменении параметров ZH=RH+jXН, и при фиксированных параметрах ХБD, XБQ и ХБН балластных элементов 12, 13 и 15 происходит нарушение симметрии двухфазных IQ и ID и, как следствие, трехфазных IА, IВ, IС токов. Сохранение симметричного режима работы преобразователя осуществляется с помощью блока 5 контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами 12, 13 и 15. Блок 5 контроля и управления (фиг.1) работает следующим образом. Напряжения с вторичных обмоток трансформаторов тока 6 и 7 (ТТD и ТТQ), отражающие информацию о величине и фазе двухфазных токов IQ и ID, поступают на измерительные входы фазового дискриминатора 8, который формирует сигнал, пропорциональный разности величин и отклонению угла сдвига фаз между токами IQ и ID от четверти периода. Этот сигнал поступает на вход исполнительного устройства 9, которое изменяет параметры ХБD, XБQ и ХБН балластных элементов 12, 13 и 15 в соответствии с указанными выше условиями симметрии двухфазных токов.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №598 197, 11.10.1976, кл. Н 02 М 514.
2. Патент Франции №2 648 612, 15.06.1989, кл. H 01 F 33/00.
3. Патент РФ №2255411, 05.02.2004, кл. Н 02 М 5/14, H 01 F 30/14.
Claims (3)
1. Трансформаторный преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные, содержащий трансформаторный преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в двухфазные, реактивные балластные элементы и блок контроля симметричного режима работы преобразователя и управления реактивными балластными элементами, отличающийся тем, что одна из фаз двухфазной обмотки трансформаторного преобразователя электрической энергии трехфазных напряжений и токов в двухфазные соединена последовательно с первым балластным элементом XБD и последовательно встречно с второй фазой двухфазной обмотки и вторым балластным элементом XБQ, параллельно которым присоединены последовательно соединенные между собой однофазный приемник ZH и третий балластный элемент ХБН, при этом блок контроля и управления в зависимости от величины и характера (cosφ) однофазного приемника изменяет величины реактивных сопротивлений балластных элементов так, что разность реактивных сопротивлений первого и второго балластных элементов вдвое больше активного сопротивления однофазного приемника RH, а реактивное сопротивление третьего балластного элемента XБН в сумме с реактивным сопротивлением ХH однофазного приемника равно нулю:
XБD-XБQ=2 RH ХБН+ХН=0.
2. Трансформаторный преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные по п.1, отличающийся тем, что первый балластный элемент отсутствует, а второй балластный элемент является емкостью, реактивное сопротивление ХБQ которой равно удвоенному активному сопротивлению однофазного приемника RH.
3. Трансформаторный преобразователь электрической энергии трехфазных напряжений и токов в однофазные по п.1, отличающийся тем, что второй балластный элемент отсутствует, а первый балластный элемент является индуктивностью, реактивное сопротивление XБD которой равно удвоенному активному сопротивлению однофазного приемника RH.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005124462/09A RU2292625C1 (ru) | 2005-08-02 | 2005-08-02 | Преобразователь электрической энергии трех- и однофазных напряжений и токов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005124462/09A RU2292625C1 (ru) | 2005-08-02 | 2005-08-02 | Преобразователь электрической энергии трех- и однофазных напряжений и токов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2292625C1 true RU2292625C1 (ru) | 2007-01-27 |
Family
ID=37773544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005124462/09A RU2292625C1 (ru) | 2005-08-02 | 2005-08-02 | Преобразователь электрической энергии трех- и однофазных напряжений и токов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2292625C1 (ru) |
-
2005
- 2005-08-02 RU RU2005124462/09A patent/RU2292625C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104685771B (zh) | 电力变换装置 | |
Wang et al. | Theory and application of distribution electronic power transformer | |
EP2401805B1 (en) | A hybrid distribution transformer with an integrated voltage source converter | |
JP6019770B2 (ja) | 双方向絶縁型dc−dcコンバータの制御装置 | |
KR20130039612A (ko) | 회생형 고압 인버터 | |
Rahman et al. | Design of a switching mode three phase inverter | |
Tao et al. | High-power three-port three-phase bidirectional dc-dc converter | |
RU119544U1 (ru) | Статический преобразователь частоты для испытания трансформаторно-реакторного оборудования | |
CN113809922A (zh) | 谐振功率转换器 | |
Alepuz et al. | Development and testing of a bidirectional distribution electronic power transformer model | |
RU2600125C2 (ru) | Преобразователь и способ его эксплуатации для преобразования напряжений | |
Sim et al. | Isolated three-port DC–DC converter employing ESS to obtain voltage balancing capability for bipolar LVDC distribution system | |
KR101782078B1 (ko) | 전력계통 시뮬레이터 | |
US20140327308A1 (en) | Solid-State Bi-Directional Balanced Energy Conversion and Management System | |
RU2292625C1 (ru) | Преобразователь электрической энергии трех- и однофазных напряжений и токов | |
Li et al. | An optimized design method of phase-shift angle in DPS modulation scheme for LCL-type resonant DAB DC-DC converters | |
JP6065375B2 (ja) | 電力変換装置及びこれを用いた系統連系システム | |
Almaguer et al. | A frequency-based LCL filter design and control considerations for three-phase converters for solid-state transformer applications | |
RU2280911C2 (ru) | Устройство для преобразования электрической энергии трех- и однофазных напряжений и токов (варианты) | |
RU2333563C1 (ru) | Преобразователь электрической энергии трех- и однофазных напряжений и токов (варианты) | |
Mirmousa et al. | A novel circuit topology for three-phase four-wire Distribution Electronic Power Transformer | |
KR101862517B1 (ko) | 독립형 멀티 h-브리지를 이용한 다상 인버터 | |
WO2020115360A1 (en) | Inverter design comprising a nonlinear inductor | |
Rahman et al. | Phase synchronous inverter for microgrid system | |
US20200186055A1 (en) | Transformer-less, Tapped Point AC Voltage Splitter for Full Bridge DC AC Inverters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090803 |