RU2709186C1 - Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link - Google Patents

Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link Download PDF

Info

Publication number
RU2709186C1
RU2709186C1 RU2019117459A RU2019117459A RU2709186C1 RU 2709186 C1 RU2709186 C1 RU 2709186C1 RU 2019117459 A RU2019117459 A RU 2019117459A RU 2019117459 A RU2019117459 A RU 2019117459A RU 2709186 C1 RU2709186 C1 RU 2709186C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
bridge
inverter
phase
output
Prior art date
Application number
RU2019117459A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Степанович Климаш
Андрей Михайлович Константинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС)
Priority to RU2019117459A priority Critical patent/RU2709186C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2709186C1 publication Critical patent/RU2709186C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/24—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices
    • G05F1/26—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices
    • G05F1/30—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using bucking or boosting transformers as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: converter equipment.
SUBSTANCE: stabilizer is intended for connection on low side of main transformer of substation and comprises in-series connected input frequency converter with DC voltage link, high-frequency step-down transformer and an output frequency converter in form of a voltage cyclo-converter. Input frequency converter increases frequency of the network multiple of the network frequency and is based on a transistor rectifier and a double-bridge voltage inverter. Output frequency converter, which is a voltage cyclo-converter at single-ended thyristors, converts the voltage lowered by the high-frequency transformer to the mains frequency. This output voltage of the stabilizer enters the secondary winding of the main transformer of the substation. Depending on the operating mode, the device generates stabilizer output voltage regulation by a two-bridge voltage inverter and a voltage cyclo-converter. Stabilization of voltage on load is performed by double-bridge voltage inverter as per voltage deviation of circuit and voltage cyclo-converter as to deviation of load voltage.
EFFECT: faster operation and power properties of the stabilizer.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электронике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для стабилизации трехфазного напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции.The invention relates to electronics, in particular to converter technology, and can be used to stabilize a three-phase voltage on the low side of a transformer substation.

Известен стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции со звеном повышенной частоты [патент РФ №2071633 МПК Н02М 5/45, G05F 1/30, 1997], который включается на низкой стороне главного трансформатора трансформаторной подстанции и содержит управляемый реверсивный выпрямитель с системой управления, инвертор напряжения с системой управления и нулевой циклоконвертор с системой управления, а также понижающий высокочастотный трансформатор, предназначенный для понижения уровня выходного напряжения инвертора. Стабилизация напряжения производится при одновременном воздействии на системы управления выпрямителем, инвертором и циклоконвертором сигнала отклонения напряжения нагрузки от заданного уровня.Known voltage stabilizer of a transformer substation with an increased frequency link [RF patent No. 2071633 IPC Н02М 5/45, G05F 1/30, 1997], which is turned on on the low side of the main transformer of the transformer substation and contains a controlled reversible rectifier with a control system, a voltage inverter with a system control and zero cyclo-converter with a control system, as well as a step-down high-frequency transformer designed to lower the level of the inverter output voltage. Voltage stabilization is performed while the rectifier, inverter and cycloconverter control systems are exposed to a signal that deviates the load voltage from a given level.

Основной недостаток этого устройства низкое быстродействие в процессе стабилизации напряжения на нагрузке при амплитудном регулировании добавочного напряжения стабилизатора посредством реверсивного тиристорного выпрямителя с наличием на его выходе реактивных элементов, а также применением усложненного алгоритма для одновременного управления всеми преобразователями стабилизатора, особенно при переходе из режима вольтоприбавления к режиму вольтовычетания и наоборот.The main disadvantage of this device is the low speed in the process of stabilizing the voltage at the load with the amplitude regulation of the additional voltage of the stabilizer by means of a reverse thyristor rectifier with the presence of reactive elements at its output, as well as the use of a complicated algorithm for the simultaneous control of all stabilizer converters, especially when switching from the mode of voltage addition to the mode volt subtraction and vice versa.

Кроме этого, низкие энергетические показатели обусловлены тем, что стабилизатор при формировании добавочного напряжения искажает форму выходного тока циклоконвертора, что снижает коэффициенты мощности и КПД главного трансформатора, а искажения напряжения на нагрузке, вызванные несогласованностью в регулировании длительностей проводящих состояний тиристоров инвертора и нулевого циклоконвертора приводят к снижению КПД потребителей.In addition, low energy performance is due to the fact that the stabilizer during the formation of additional voltage distorts the shape of the output current of the cycloconverter, which reduces the power factors and efficiency of the main transformer, and distortion of the voltage at the load caused by inconsistency in the regulation of the durations of the conducting states of the inverter and zero cyclo-converter leads to lower consumer efficiency.

Также известен стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты [патент РФ №2146387 МПК Н02М 5/45, G05F 1/30, 1998], который принят за прототип. Он по сравнению с предыдущим аналогом имеет улучшенные быстродействие и энергетические показатели. Стабилизатор включен в цепь нагрузки главного трансформатора подстанции и содержит два преобразователя частоты, один из которых повышает частоту напряжения и выполнен на основе управляемого реверсивного выпрямителя и инвертора напряжения, а другой понижает частоту до частоты сети и представляет собой нулевой циклоконвертор, и включенный между ними понижающий высокочастотный трансформатор. Стабилизация напряжения на нагрузке производится реверсивным выпрямителем по отклонению напряжения сети и нулевым циклоконвертором по отклонению напряжения нагрузки.Also known is a three-phase sinusoidal voltage stabilizer with an increased frequency link [RF patent No. 2146387 IPC Н02М 5/45, G05F 1/30, 1998], which is adopted as a prototype. Compared with the previous analogue, it has improved speed and energy performance. The stabilizer is included in the load circuit of the main transformer of the substation and contains two frequency converters, one of which increases the frequency of the voltage and is based on a controlled reversible rectifier and a voltage inverter, and the other reduces the frequency to the network frequency and is a zero cyclo-converter, and a lowering high-frequency converter connected between them transformer. Stabilization of the voltage at the load is performed by a reversible rectifier for the voltage deviation of the network and a zero cyclo-converter for the deviation of the load voltage.

Недостатками прототипа являются низкое быстродействие и энергетические показатели главного и высокочастотного трансформаторов, в связи с тем, что реверсивный тиристорный выпрямитель потребляет прямоугольный ток, который в процессе регулирования напряжения в функции отклонения напряжения сети увеличивает фазу тока во вторичной цепи главного трансформатора. Кроме этого одномостовой инвертор напряжения со 180-градусным алгоритмом управления формирует двухступенчатую форму добавочного напряжения, которая отражается на несинусоидальности напряжения у потребителей. Следует отметить также, что между реверсивным выпрямителем и инвертором напряжения включен инерционный LC-фильтр, который при регулировании добавочного напряжения выпрямителем снижает быстродействие всего стабилизатора.The disadvantages of the prototype are the low speed and energy performance of the main and high-frequency transformers, due to the fact that the reversing thyristor rectifier consumes a rectangular current, which during the voltage regulation function of the voltage deviation increases the phase of the current in the secondary circuit of the main transformer. In addition, a single-bridge voltage inverter with a 180-degree control algorithm generates a two-stage form of additional voltage, which affects the non-sinusoidal voltage of consumers. It should also be noted that between the reversing rectifier and the voltage inverter, an inertial LC filter is included, which, when regulating the additional voltage with the rectifier, reduces the speed of the entire stabilizer.

Задачей изобретения является повышение быстродействия и энергетических показателей стабилизатора трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты для трансформаторной подстанции.The objective of the invention is to increase the speed and energy performance of the stabilizer three-phase sinusoidal voltage with a high frequency link for a transformer substation.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном стабилизаторе трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты вместо реверсивного выпрямителя применен одномостовой транзисторный выпрямитель, выполненный на IGBT-транзисторах с обратными диодами, причем на входе его выпрямительного моста введен L-фильтр, а система управления транзисторного выпрямителя выполнена с возможностью широтно-импульсной модуляции выходного напряжения и опережающим формированием синусоидального входного тока, кроме этого инвертор напряжения выполнен двухмостовым, а его система управления выполнена с возможностью регулирования выходными напряжениями первого и второго транзисторных мостов, причем управляющий вход системы управления двухмостового инвертора напряжения подключен к выходу датчика отклонения напряжения сети, вход которого через измерительно-синхронизирующий блок подключен к фазным вторичным обмоткам главного трансформатора подстанции, вместе с этим первый управляющий выход системы управления двухмостового инвертора напряжения подключен к первому транзисторному мосту двухмостового инвертора напряжения, а второй управляющий выход системы управления инвертора подключен ко второму транзисторному мосту двухмостового инвертора напряжения, понижающий высокочастотный трансформатор выполнен трехфазно-шестифазным, причем его магнитопровод может быть исполнен Ш-образным, либо пространственным, либо торроидальным с круговым вращающимся магнитным полем, вторичная обмотка которого соединена в шестифазную звезду с изолированной нейтралью, а первичная обмотка одними концами пофазно присоединена к первым фазным выходам двухмостового инвертора напряжения и другими концами ко вторым фазным выходам двухмостового инвертора напряжения, а первые входы первого и второго транзисторного мостов двухмостового инвертора напряжения объединены и подключены к первому выходу LC-фильтра, вторые входы первого и второго транзисторного мостов двухмостового инвертора напряжения также объединены и подключены ко второму выходу LC-фильтра, при этом циклоконвертор напряжения выполнен шестифазно-трехфазным.The specified technical result is achieved by the fact that in the known three-phase sinusoidal voltage regulator with an increased frequency link, instead of a reversible rectifier, a single-bridge transistor rectifier is used, made on IGBT transistors with reverse diodes, and an L-filter is introduced at the input of its rectifier bridge, and the control system of the transistor rectifier made with the possibility of pulse-width modulation of the output voltage and the advanced formation of a sinusoidal input current, in addition the voltage inverter is double-bridge, and its control system is configured to control the output voltages of the first and second transistor bridges, and the control input of the control system of the double-bridge voltage inverter is connected to the output of the network voltage deviation sensor, the input of which is connected to the phase secondary windings of the main transformer of the substation, along with this the first control output of the control system of a two-bridge voltage inverter is connected to the first transistor bridge of the two-bridge voltage inverter, and the second control output of the inverter control system is connected to the second transistor bridge of the two-bridge voltage inverter, the lowering high-frequency transformer is made of three-phase six-phase, and its magnetic circuit can be made W-shaped, either spatial, or toroidal with a circular a rotating magnetic field, the secondary winding of which is connected to a six-phase star with an isolated neutral, and the primary winding is at one end we are phase-connected to the first phase outputs of the two-bridge voltage inverter and the other ends to the second phase outputs of the two-bridge voltage inverter, and the first inputs of the first and second transistor bridges of the two-bridge voltage inverter are combined and connected to the first output of the LC filter, the second inputs of the first and second transistor bridges of the two-bridge voltage inverters are also combined and connected to the second output of the LC filter, while the voltage cyclo-converter is made six-phase-three-phase.

На чертеже представлена схема стабилизатора для трансформаторной подстанции.The drawing shows a stabilizer circuit for a transformer substation.

Устройство содержит главный трансформатор 1 с первичной и вторичной обмотками 2 и 3, понижающий высокочастотный трансформатор 4 с первичной 5 и вторичными 6 обмотками, транзисторный выпрямитель 7 с L-фильтром 8 и выпрямительным мостом 9, а также системой управления 10, LC-фильтр 11, двухмостовой инвертор напряжения 12 с первым 13 и вторым 14 транзисторными мостами и системой управления 15, циклоконвертор напряжения 16 с системой управления 17, датчик отклонения напряжения сети 18 и датчик отклонения напряжения нагрузки 19, измерительно-синхронизирующий блок 20, нагрузку 21.The device contains a main transformer 1 with primary and secondary windings 2 and 3, step-down high-frequency transformer 4 with primary 5 and secondary 6 windings, a transistor rectifier 7 with an L-filter 8 and a rectifier bridge 9, as well as a control system 10, an LC filter 11, two-bridge voltage inverter 12 with the first 13 and second 14 transistor bridges and a control system 15, a voltage cyclo-converter 16 with a control system 17, a voltage deviation sensor 18 and a voltage deviation sensor load 19, measuring and synchronizing lock 20, load 21.

Элементы устройства соединены следующим образом.The elements of the device are connected as follows.

Вторичная обмотка 3 главного трансформатора включена между выходом циклоконвертора напряжения 16 и нагрузкой 21. Первичная обмотка 5 понижающего высокочастотного трансформатора 4 одними концами пофазно присоединена к фазным выходам первого транзисторного моста 13 двухмостового инвертора напряжения 12, а другими концами также пофазно присоединена к фазным выходам второго транзисторного моста 14 двухмостового инвертора напряжения 12 и через последовательно соединенные двухмостовой инвертор напряжения 12, LC-фильтр 11, выпрямительный мост 9 и L-фильтр 8 транзисторного выпрямителя 7 подключена к нагрузке 21, при этом первый вход транзисторного моста 13 двухмостового инвертора напряжения 12 и первый вход транзисторного моста 14 двухмостового инвертора напряжения 12 объединены и подключены к первому выходу LC-фильтра 11, вместе в этим второй вход транзисторного моста 13 двухмостового инвертора напряжения 12 и второй вход транзисторного моста 14 двухмостового инвертора напряжения 12 объединены и подключены ко второму выходу LC-фильтра 11, а вторичная обмотка 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4 соединена в шестифазную звезду и подключена к входу циклоконвертора напряжения 16, первичная обмотка 2 главного трансформатора 1 подключена к сети. Первый управляющий вход системы управления 17 циклоконвертором напряжения 16 подключен к выходу датчика отклонения напряжения нагрузки 19, вход которого подключен пофазно между вторичной обмоткой 3 главного трансформатора 1 и нагрузкой 21. Управляющий выход системы управления 17 циклоконвертором напряжения 16 подключен к управляющему входу циклоконвертора напряжения 16. Управляющий выход системы управления 10 транзисторного выпрямителя подключен к управляющему входу выпрямительного моста 9 транзисторного выпрямителя 7. Управляющие входы системы управления 10 транзисторным выпрямителем 7, первые управляющие входы системы управления 15 двухмостовым транзисторным инвертором напряжения 12, вторые управляющие входы системы управления 17 циклоконвертором напряжения 16, а также вход датчика отклонения напряжения сети 18 подключены к выходам измерительно-синхронизирующего блока 20, входы которого подключены к вторичным фазным обмоткам 3 главного трансформатора 1, а выход датчика отклонения напряжения сети 18 подключен ко второму управляющему входу системы управления 15 двухмостовым транзисторным инвертором напряжения, при этом первый выход системы управления 15 двухмостовым транзисторным инвертором напряжения подключен к управляющему входу первого транзисторного моста 13 двухмостового инвертора напряжения 12, а второй выход системы управления 15 двухмостовым транзисторным инвертором напряжения подключен к управляющему входу второго транзисторного моста 14 двухмостового инвертора напряжения 12.The secondary winding 3 of the main transformer is connected between the output of the voltage cyclo-converter 16 and the load 21. The primary winding 5 of the step-down high-frequency transformer 4 is connected at one end to the phase outputs of the first transistor bridge 13 of the two-bridge voltage inverter 12, and at the other ends it is connected to the phase outputs of the second transistor bridge at the other ends 14 of a two-bridge voltage inverter 12 and through a series-connected two-bridge voltage inverter 12, an LC filter 11, a rectifier bridge 9 and L- the filter 8 of the transistor rectifier 7 is connected to the load 21, while the first input of the transistor bridge 13 of the two-bridge voltage inverter 12 and the first input of the transistor bridge 14 of the two-bridge voltage inverter 12 are combined and connected to the first output of the LC filter 11, together the second input of the transistor bridge 13 two-bridge voltage inverter 12 and the second input of the transistor bridge 14 of the two-bridge voltage inverter 12 are combined and connected to the second output of the LC filter 11, and the secondary winding 6 of the lowering high-frequency tra The transformer 4 is connected to a six-phase star and connected to the input of the voltage cyclo-converter 16, the primary winding 2 of the main transformer 1 is connected to the network. The first control input of the control system 17 of the voltage cyclo-converter 16 is connected to the output of the load voltage deviation sensor 19, the input of which is connected in phase between the secondary winding 3 of the main transformer 1 and the load 21. The control output of the control system 17 of the voltage cyclo-converter 16 is connected to the control input of the voltage cyclo-converter 16. Control the output of the control system 10 of the transistor rectifier is connected to the control input of the rectifier bridge 9 of the transistor rectifier 7. Control inputs with control systems 10 by a transistor rectifier 7, the first control inputs of the control system 15 by a two-bridge transistor voltage inverter 12, the second control inputs of the control system 17 by a voltage cyclo-converter 16, and also the input of the voltage deviation sensor of the network 18 are connected to the outputs of the measuring-synchronizing unit 20, the inputs of which are connected to secondary phase windings 3 of the main transformer 1, and the output of the voltage deviation sensor 18 is connected to the second control input of the control system 15 two-bridge a transistor voltage inverter, while the first output of the control system 15 of the two-bridge transistor voltage inverter is connected to the control input of the first transistor bridge 13 of the two-bridge voltage inverter 12, and the second output of the control system 15 of the two-bridge transistor voltage inverter is connected to the control input of the second transistor bridge 14 of the two-bridge voltage inverter 12 .

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В режиме вольтодобавки дополнительный поток электрической энергии направлен из сети в нагрузку 21 через главный трансформатор 1, транзисторный выпрямитель 7, с его L-фильтром и выпрямительным мостом 9, LC-фильтр 11, двухмостовой транзисторный инвертор напряжения 12, понижающий высокочастотный трансформатор 4 и циклоконвертор напряжения 16, а в режиме вольтовычета из нагрузки 21 в сеть в обратом направлении.In the voltage boost mode, an additional flow of electric energy is directed from the network to the load 21 through the main transformer 1, transistor rectifier 7, with its L-filter and rectifier bridge 9, LC filter 11, two-bridge transistor voltage inverter 12, step-down high-frequency transformer 4 and voltage cyclo-converter 16, and in the mode of volt-deduction from the load 21 to the network in the opposite direction.

Пофазный перевод устройства из режима вольтодобавки в режим вольтовычета производится увеличением угла задержки включения тиристоров соответствующих фазных анодных и катодных групп циклоконвертора напряжения 16 на величину, которая больше половины полупериода высокочастотного напряжения.The phase-by-phase transfer of the device from the voltage boost mode to the voltage calculation mode is performed by increasing the delay angle of the thyristors turning on of the corresponding phase anode and cathode groups of the voltage cyclo-converter 16 by an amount that is more than half the half-period of the high-frequency voltage.

Стабилизация напряжения на нагрузке производится как посредством регулирования углами включения тиристоров циклоконвертора напряжения 16, так и посредством двухмостового транзисторного инвертора напряжения 12, в котором для каждого из мостов применен 180-градусный алгоритм управления проводящим состоянием транзисторов.Stabilization of the voltage at the load is carried out both by controlling the turning angles of the thyristors of the voltage cyclo-converter 16, and by means of a two-bridge transistor voltage inverter 12, in which a 180-degree algorithm for controlling the conducting state of transistors is used for each bridge.

В процессе формирования добавочного напряжения участвует понижающий высокочастотный трансформатор 4, который определяет требуемый диапазон стабилизации напряжения и может быть выполнен на Ш-образном, либо пространственном, либо торроидальном магнитопроводе с круговым вращающимся магнитным полем, а также транзисторный выпрямитель 7, LC-фильтр 8, двухмостовой транзисторный инвертор напряжения 12 и циклоконвертор напряжения 16.In the process of generating additional voltage, a step-down high-frequency transformer 4 is involved, which determines the required voltage stabilization range and can be performed on a W-shaped, either spatial or toroidal magnetic circuit with a circular rotating magnetic field, as well as a transistor rectifier 7, LC filter 8, a double bridge a transistor voltage inverter 12 and a voltage cyclo-converter 16.

Двухмостовой инвертор напряжения 12 формирует трехфазное напряжение повышенной частоты трехступенчатой формы в течении каждого положительного и отрицательного полупериода, кратное частоте сети, например 450 Гц. Такая трехступенчатая форма выходного напряжения двухмостового инвертора 12 обеспечивается управлением транзисторами его первого моста 13 двухмостового транзисторного инвертора напряжения 12 с углами регулирования α, а транзисторами второго моста 14 двухмостового транзисторного инвертора напряжения 12 с углами регулирования π-α. Это напряжение преобразуется в понижающем высокочастотном трансформаторе 4 и подается на вход циклоконвертора напряжения 16, выполненного на трех анодных и трех катодных группах однооперационных тиристоров.A two-bridge voltage inverter 12 generates a three-phase voltage of an increased frequency of a three-stage form during each positive and negative half-cycle, a multiple of the network frequency, for example 450 Hz. Such a three-stage output voltage form of a two-bridge inverter 12 is provided by controlling the transistors of its first bridge 13 of a two-bridge transistor voltage inverter 12 with control angles α, and the transistors of the second bridge 14 of a two-bridge transistor voltage inverter 12 with control angles π-α. This voltage is converted into a step-down high-frequency transformer 4 and is fed to the input of the voltage cyclo-converter 16, made on three anode and three cathode groups of single-operation thyristors.

Внутри каждой группы управляемых тиристоров циклоконвертора напряжения 16 коммутация происходит естественным путем в выпрямительном и инверторных режимах при питании тиристорных групп периодически изменяющимся высокочастотным напряжением, поступающего на вторичную обмотку 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4, а формирование синхронизированной с сетью вольтодобавки производится циклоконвертором напряжения 16 в зависимости от рассогласования фазных напряжений нагрузки при помощи фазных каналов системы управления 17.Within each group of controlled thyristors of the voltage cyclo-converter 16, switching occurs naturally in the rectifier and inverter modes when the thyristor groups are fed with a periodically changing high-frequency voltage supplied to the secondary winding 6 of the step-down high-frequency transformer 4, and the formation of a voltage-boosting synchronized with the power supply network is performed by the voltage cyclo-converter 16 16 depending on the mismatch phase load voltages using phase channels of the control system 17.

Транзисторный выпрямитель 7 выполнен на IGBT-транзисторах с обратными диодами и возможностью двухстороннего обмена электроэнергией и в процессе стабилизации напряжения формирует ток, опережающий по фазе ток во вторичной обмотке 3 главного трансформатора 1, тем самым обеспечивая частичную компенсацию реактивной мощности, при этом главный трансформатор 1 выполняет функцию вольтодобавочного трансформатора, суммируя добавочное напряжение с напряжением его вторичной обмотки 3.The transistor rectifier 7 is made on IGBT transistors with reverse diodes and the possibility of a two-way exchange of electricity and during voltage stabilization generates a current that is ahead of phase in the secondary winding 3 of the main transformer 1, thereby providing partial compensation of reactive power, while the main transformer 1 performs function booster transformer, summing the incremental voltage with the voltage of its secondary winding 3.

Технический результат заключается в повышении быстродействия стабилизатора посредством безинерционного регулирования добавочного напряжения, а также в улучшении формы добавочного напряжения и напряжения у потребителей за счет согласования длительности трехступенчатого напряжения двухмостового инвертора напряжения, равными 15 градусов с интервалами работы шестифазно-трехфазного циклоконвертора, равными также 15 градусов, что повышает коэффициент полезного действия и при этом не изменяется форма тока в силовом трансформаторе и сети, и обеспечивается частичная компенсация реактивной мощности во вторичной цепи силового трансформатора за счет опережающего формирования синусоидального тока на входе транзисторного выпрямителя с широтно-импульсной модуляцией.The technical result consists in increasing the speed of the stabilizer by means of inertia-free regulation of the additional voltage, as well as in improving the form of the additional voltage and voltage among consumers by matching the duration of the three-stage voltage of the two-bridge voltage inverter equal to 15 degrees with the operation intervals of the six-phase three-phase cycloconverter also equal to 15 degrees, which increases the efficiency and does not change the current shape in the power transformer and set And provides partial compensation of reactive power in the secondary circuit of the power transformer due to the rapid formation of a sinusoidal input current rectifier transistor with the pulse-width modulation.

Claims (1)

Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты, включенный на низкой стороне главного трансформатора подстанции и содержащий понижающий высокочастотный трансформатор, датчик отклонения напряжения нагрузки, датчик отклонения напряжения сети, реверсивный выпрямитель и инвертор напряжения с входным LC-фильтром, а также циклоконвертор напряжения с естественной коммутацией, системы управления которых синхронизированы с сетью, отличающийся тем, что вместо реверсивного выпрямителя применен одномостовой транзисторный выпрямитель, выполненный на IGBT-транзисторах с обратными диодами, причем на входе его выпрямительного моста введен L-фильтр, а система управления транзисторного выпрямителя выполнена с возможностью широтно-импульсной модуляции выходного напряжения и опережающим формированием синусоидального входного тока, кроме этого инвертор напряжения выполнен двухмостовым, а его система управления выполнена с возможностью регулирования выходными напряжениями первого и второго транзисторных мостов, причем управляющий вход системы управления двухмостового инвертора напряжения подключен к выходу датчика отклонения напряжения сети, вход которого через измерительно-синхронизирующий блок подключен к фазным вторичным обмоткам главного трансформатора подстанции, вместе с этим первый управляющий выход системы управления двухмостового инвертора напряжения подключен к первому транзисторному мосту двухмостового инвертора напряжения, а второй управляющий выход системы управления инвертора подключен ко второму транзисторному мосту двухмостового инвертора напряжения, понижающий высокочастотный трансформатор выполнен трехфазно-шестифазным, причем его магнитопровод может быть исполнен Ш-образным, либо пространственным, либо торроидальным с круговым вращающимся магнитным полем, вторичная обмотка которого соединена в шестифазную звезду с изолированной нейтралью, а первичная обмотка одними концами пофазно присоединена к первым фазным выходам двухмостового инвертора напряжения и другими концами ко вторым фазным выходам двухмостового инвертора напряжения, а первые входы первого и второго транзисторного мостов двухмостового инвертора напряжения объединены и подключены к первому выходу LC-фильтра, вторые входы первого и второго транзисторного мостов двухмостового инвертора напряжения также объединены и подключены ко второму выходу LC-фильтра, при этом циклоконвертор напряжения выполнен шестифазно-трехфазным.A three-phase sinusoidal voltage stabilizer with an increased frequency link, turned on on the low side of the substation main transformer and containing a step-down high-frequency transformer, a load voltage deviation sensor, a voltage deviation sensor, a voltage rectifier and a voltage inverter with an LC input filter, as well as a natural-switched voltage cyclo-converter control systems which are synchronized with the network, characterized in that instead of a reversible rectifier, a single bridge is used a transistor rectifier made on IGBT transistors with reverse diodes, and an L-filter is introduced at the input of its rectifier bridge, and the control system of the transistor rectifier is configured for pulse-width modulation of the output voltage and the ahead of the generation of a sinusoidal input current, in addition, the voltage inverter is made of a two-bridge and its control system is configured to control the output voltages of the first and second transistor bridges, and the control input of the system the control of a two-bridge voltage inverter is connected to the output of the network voltage deviation sensor, the input of which is connected through a measuring and synchronizing unit to the phase secondary windings of the main transformer of the substation, along with this the first control output of the control system of a two-bridge voltage inverter is connected to the first transistor bridge of the two-bridge voltage inverter, and the second the control output of the inverter control system is connected to the second transistor bridge of the two-bridge inverter A step-down high-frequency transformer is made of three-phase-six-phase, and its magnetic circuit can be made W-shaped, either spatial, or torroidal with a circular rotating magnetic field, the secondary winding of which is connected to a six-phase star with an insulated neutral, and the primary winding at one ends is phase-connected to the first phase outputs of the two-bridge voltage inverter and the other ends to the second phase outputs of the two-bridge voltage inverter, and the first inputs of the first and second trans ornogo bridges double-bridge voltage inverter coupled and connected to the first output of the LC-filter, the second inputs of the first and second double-bridge inverter transistor bridge voltage also combined and connected to the second output LC-filter, the voltage-tsiklokonvertor configured three-phase six-phase.
RU2019117459A 2019-06-04 2019-06-04 Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link RU2709186C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117459A RU2709186C1 (en) 2019-06-04 2019-06-04 Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117459A RU2709186C1 (en) 2019-06-04 2019-06-04 Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2709186C1 true RU2709186C1 (en) 2019-12-17

Family

ID=69006928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019117459A RU2709186C1 (en) 2019-06-04 2019-06-04 Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2709186C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740490C1 (en) * 2020-07-31 2021-01-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Device for stabilization of three-phase sinusoidal voltage with link of increased frequency

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2146387C1 (en) * 1998-10-01 2000-03-10 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Stabilizer of three-phase sine voltage using high- frequency circuit
RU2156024C1 (en) * 1999-03-30 2000-09-10 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Three-phase sine-voltage regulator with high- frequency section
CN203206128U (en) * 2012-12-18 2013-09-18 河北工业大学 Three-phase alternating current-to-single-phase alternating current conversion device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2146387C1 (en) * 1998-10-01 2000-03-10 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Stabilizer of three-phase sine voltage using high- frequency circuit
RU2156024C1 (en) * 1999-03-30 2000-09-10 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Three-phase sine-voltage regulator with high- frequency section
CN203206128U (en) * 2012-12-18 2013-09-18 河北工业大学 Three-phase alternating current-to-single-phase alternating current conversion device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740490C1 (en) * 2020-07-31 2021-01-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Device for stabilization of three-phase sinusoidal voltage with link of increased frequency

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190115840A1 (en) Modulation method for dc to dc converters
EP3371880B1 (en) Pulse width modulation (pwm) for multi-level power inverters
GB2294821A (en) Multilevel converter
US11223297B2 (en) Modular multipoint power converter and method of operating it
CN112436741B (en) Simple multi-pulse rectifier based on double-switch power electronic phase-shifting transformer
WO2012037964A1 (en) Series - connected dc / dc converter for controlling the power flow in a hvdc power transmission system
US20150062991A1 (en) Method and system for power conversion
Foureaux et al. Command generation for wide-range operation of hysteresis-controlled Vienna rectifiers
Shu et al. Diode-clamped three-level multi-module cascaded converter based power electronic traction transformer
US20230074022A1 (en) Power converter topologies with power factor correction circuits controlled using adjustable deadtime
Lopez-Santos et al. Hysteresis control methods
RU2709186C1 (en) Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link
Brando et al. Power electronic transformer application to grid connected photovoltaic systems
Sayed et al. Modeling and control of bidirectional isolated battery charging and discharging converter based high-frequency link transformer
Deepthi et al. Study of variation of THD in a Diode clamped multilevel inverter with respect to modulation index and control strategy
Rashid Three-Phase Controlled Rectifiers
RU2156024C1 (en) Three-phase sine-voltage regulator with high- frequency section
US20230071003A1 (en) Power factor correction circuits controlled using adjustable deadtime
US20230076369A1 (en) Unidirectional power converters with power factor correction circuits controlled using adjustable deadtime
Ahmad et al. Analysis of three-phase grid-tied thyristor based inverter for solar PV applications
Sarkar et al. Performance Improved Multi-Level OEIM Drive With Voltage Boost Through Unequal Levels
RU2740490C1 (en) Device for stabilization of three-phase sinusoidal voltage with link of increased frequency
RU2660131C1 (en) Multilevel voltage rectifier
CN112003493A (en) Low-common-mode-voltage non-isolated bidirectional DC/AC converter and control method thereof
RU2146387C1 (en) Stabilizer of three-phase sine voltage using high- frequency circuit