SU941964A1

SU941964A1 - Device for regulating three-phase voltage

Info

Publication number: SU941964A1
Application number: SU803220599A
Authority: SU
Inventors: Велло Васильевич Сарв; Ильмар Эльмарович Ранне; Тийу Юлиусовна Саккос; Юрий Эдович Сооярв
Original assignee: Институт термофизики и электрофизики АН ЭССР
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1982-07-07

Description

(5|) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ(5 |) DEVICE FOR REGULATING THREE-PHASE VOLTAGE

1one

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано , например, в качестве плавнорегулируемого источника трехфазного напр жени с близкой к синусоидальной формой тока нагрузки.The invention relates to electrical engineering, in particular, to converter technology, and can be used, for example, as a continuously adjustable three-phase voltage source with a close to sinusoidal form of the load current.

Известны устройства дл сглаженного регулировани трехфазного переменного напр жени и тока, содержа- jp щие междуфазный трансформатор с переключаемым коэффициентом трансформации , включенный последовательно с трехфазной нагрузкой и источником трехфазного напр жени . В этих уст- ,5 ройствах регулирование сглаженного переменного тока осуществл етс изменением тока подмагничивани междуфазного трансформатора fl3 t2.Devices for smoothed control of a three-phase alternating voltage and current are known, comprising a phase transformer with a switchable transformation ratio, connected in series with a three-phase load and a three-phase voltage source. In these devices, 5, the regulation of the smoothed alternating current is accomplished by changing the bias current of the phase transformer fl3 t2.

Недостатками данных устройств дл 20 сглаженного регулировани трехфазного переменного напр жени и тока с использованием подмагничиваемых междуфазных трансформаторов вл ютс The disadvantages of these devices for smoothing three-phase alternating voltage and current regulation using a biasable phase-to-phase transformer are

относительно больша масса междуфаз ного трансформатора, работающего в качестве трехфазного многосердечникового или многостержневого управл емого дроссел , возможность регулировать только с отстающим, а не с onet режаюи(им током, а также длительность переходного процесса до нескольких периодов напр жени питани при изменении напр жени управлени .The relatively large mass of an interphase transformer operating as a three-phase multi-core or multi-rod controlled throttle can only be adjusted with a lagging, and not with onet cutting (with their current, as well as the duration of the transient up to several periods of the supply voltage when the control voltage changes.

Наиболее близким к предлагаемому из известных устройств вл етс устройство дл регулировани трехфазного напр жений, содержащее междуфазный автотрансформатор с коммутируемым коэффициентом трансформации и две группы выводов дл пофазного подключени нагрузки, перва группа из которых подключена к обмоткам междуфазного автотрансформатора, а втора группа - к выводам дл подключени трехфазной питающей The closest to the proposed of the known devices is a device for controlling three-phase voltages, containing an interphase autotransformer with a switched transformation ratio and two groups of terminals for phase-wiring load, the first group of which is connected to the windings of the interphase autotransformer, and the second group - to terminals for connection three phase supply

Недостатками известных устройств вл ютс относительно большое количество тиристоров в случае реализации управл емых двунаправленных ключей встречно-параллельными тиристорами и повышенные суммарные потери в ключах, что обусловливает уменьшение коэффициента полезного действи устройства.The disadvantages of the known devices are the relatively large number of thyristors in the case of the implementation of controlled bidirectional keys anti-parallel thyristors and increased total losses in the keys, which leads to a decrease in the efficiency of the device.

Цель изобретени - повышение коэффициента полезного действи и упрощение устройства.The purpose of the invention is to increase the efficiency and simplify the device.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл регулировани трехфазного напр жени , содержащем междуфазный автотрансформатор ,с коммутируемым коэффициентом трансформации и две группы выводов дл пофазного подключени нагрузки, перва группа из которых подключена к обмоткам междуфазного автотрансформатора , а втора группа - к выводам дл подключени питающей трехфазной сети, междуфазный автотрансформатор выполнен трехфазным, фазные обмотки которого соединегы в треугольник, а каждый вывод их через соответствующий двунаправленный управл емый ключ соединен с одним из выводов первой группы выводов, не св занным с данной фазной обмоткой междуфазного автотрансформатора .The goal is achieved by the fact that in a device for controlling three-phase voltage, containing an interphase autotransformer, with a switched transformation ratio and two groups of terminals for phase-to-voltage connection, the first group of which is connected to the windings of the interphase autotransformer, and the second group - to terminals for connecting the power supply three-phase network, interphase autotransformer is made three-phase, the phase windings of which are connected to a triangle, and each output them through the corresponding two-way ION controllable switch connected to one of the first terminals of the terminal group is not associated with a given phase winding phase to phase autotransformer.

Это отличие обеспечивает то, что дл регулировани трехфазного напр жени в каждый момент времени должен быть открыт только один тиристор. Это, во-первых, уменьшает суммарные потери в тиристорах ив результате этого повышаетс коэффициент полезного действи . Во-вторыхi существенно уменьшаетс количество необходимых тиристоров, что улрощает устройство .This difference ensures that only one thyristor must be opened at a time for controlling the three-phase voltage. This, firstly, reduces the total losses in the thyristors and, as a result, the efficiency increases. Secondly, the number of thyristors required is significantly reduced, which improves the device.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема устройства дл регулировани трехфазного напр жени ; на фиг. 2 - временна диаграмма напр жений в схеме и таблица очередности замыкани ключей.FIG. 1 is a schematic diagram of a device for adjusting a three-phase voltage; in fig. 2 is a time diagram of the voltages in the circuit and the key closure sequence table.

Устройство дл регулировани трехфазного напр жени содержит трехфазный исто ник 1 питани , трехфазную нагрузку 2, ключевой коммутатор 3 и трехфазный автотрансформатор k соединенные последовательно между собой. Обмотки автотрансформатора Ц соединены в треугольник между трем выводами 5, 6 и 7 первой группы дл подключени одних концов трехфазной нагрузки 2. Обмотки автотрансформатора имеют выводы 8-13 (в общем случае Зп выводов). Ключевой коммутатор 3 состоит из тиристоров , соединенных во встречно-параллельные пары , составл ющие двунаправленные 5 управл емые ключи. Нагрузка 2 подключена к трехфазному источнику питани через выводы 26-28 второй группы. Все выводы каждой фазной обмотки соединены через двунаправленQ ные ключи коммутатора 3с одним из выводов 5-7 первой группы, не св занным с данной фазной обмоткой междуфазного автотрансформатора. Например, отводы 8 и 9 обмотки между выводамиThe device for controlling three-phase voltage contains a three-phase power supply source 1, a three-phase load 2, a key switch 3 and a three-phase autotransformer k connected in series with each other. The windings of the autotransformer C are connected in a triangle between the three terminals 5, 6 and 7 of the first group for connecting one ends of a three-phase load 2. The windings of the autotransformer have terminals 8-13 (in general, 3p leads). The key switch 3 consists of thyristors connected in opposite-parallel pairs, comprising bidirectional 5 controllable keys. Load 2 is connected to a three-phase power source via terminals 26-28 of the second group. All pins of each phase winding are connected via bidirectional switches of switch 3 with one of conclusions 5-7 of the first group, which are not connected with this phase winding of the phase-to-phase autotransformer. For example, taps 8 and 9 winding between pins

5 5 и 6 соединены через встречно-параллельные тиристорные пары k и 15, 16 и 17 соответственно к выводу 7.5 5 and 6 are connected through anti-parallel thyristor pairs k and 15, 16 and 17, respectively, to conclusion 7.

Устройство дл регулировани трехфазного напр жени работает следующим образом.A device for controlling three-phase voltage operates as follows.

В каждый момент времени во включенном состо нии находитс один тиристор и соответственно через этот тиристоо один из трех выводов соединен с одним выводом обмотки между двум остальными выводами первой группы дл подключени одних концов нагрузки 2. Так как в идеализированном случае суммарна намагничивающа сила любой обмотки автотрансформатора равна нулю, то это позвол ет при анализе работы пренебречь намагничивающим током. Соответственно ток включенного тиристора в обмотке автотрансформатора распредел етс на две составл ющие, которые по направлению противоположны и по абсолютной величине обратно пропорциональны числам витков соответствующих частей обмотки автотрансформатора 3. При этом ток тиристора одновременно вл етс током нагрузки одной фазы, а токи в двух част х работающей обмоТки автотрансформатора вл ютс соответственно токами нагрузки двух остальных фаз. Таким образом , выбором отношени чисел витков частей обмотки, наход щихс по обеим сторонам отвода, можно вли ть на отношение фазных токов нагрузкиAt each moment in time, one thyristor is in the on state and, accordingly, through this thyristor one of the three leads is connected to one winding lead between the other two leads of the first group to connect one ends of the load 2. Since in the idealized case the total magnetizing force of any winding of the autotransformer is zero, then this allows us to neglect the magnetizing current in the analysis of the work. Accordingly, the current of the switched on thyristor in the winding of the autotransformer is distributed into two components, which are opposite in direction and in absolute value inversely proportional to the numbers of turns of the corresponding parts of the winding of the autotransformer 3. At the same time, the current of the thyristor is simultaneously the load current of one phase, and the currents in two parts The operating winding of the autotransformer is, respectively, the load currents of the two remaining phases. Thus, the choice of the ratio of the number of turns of the winding parts located on both sides of the tap can influence the ratio of the phase load currents

2. Измен в течение каждого периода питани отношени фазных токов с определенной последовательностью, можно приближать форму фазных токов, а соответственно и фазных напр жений2. By varying the phase current ratios with a certain sequence during each feeding period, it is possible to approximate the shape of the phase currents and, accordingly, the phase voltages

Claims

load to sinusoidal. The regulation of the values of currents and load voltages is achieved as in the known phase control schemes 5 by varying the phase shift of the thyristors on relative to the supply voltage. In this case, regulation is possible both with a lagging and with a leading current. In the first case, the thyristors operate in the natural switching mode, in the second case, the forced switching of thyristors or the use of fully controllable keys of other types is necessary. For a specific example, consider the operation interval when the thyristor 18 is turned on. In this case, through thyristor 18, pin 5 is connected to pin 10. 10. The current of thyristor 18 is simultaneously the load current i in phase L. The tap .10 divides the winding -f W between pins 6 and 7 into two parts wj. The currents in these parts of the winding are simultaneously load currents ig and i with the opposite sign. Since the magnitudes of the currents in the winding parts are inversely proportional to the numbers of turns, in this case, correspondingly {Vio. W ,,. (in order to exclude the high harmonics below the 11th from the current and voltage, it is advisable to choose in the considered interval the ratio of the phase currents to be equal; ..,. о / -о о I. 1;;: ig.lj.COSl5 - {- WS45 ): (- COS75), (a) which corresponds to the ratio of the number of turns W: V /, Q.yWj.j, COS 5 -COS45-C037S ". (4) In this case, the number of turns of the sections% MO Cs-ts are respectively 0.268 and 0.732 of the total number of turns of the winding W .. W; W.0 0.268W, 0.732W. (5) The entire feeding period is divided into 12 equal intervals. The next interval starts with switching on the thyristor 20, turning off the thyristor 18 and, respectively, connecting through the thyristor 20 of output 5 with output 11. The taps 11 and 10 are arranged symmetrically and respectively W, Q 0-T Therefore during the interval when the thyristor 20 is turned on. ) - {- "6-ii)" s "v iC-cos 15 °). (- COS 45) tb) j During the power period, the k-2S thyristors are included in the sequence 18-2a-15-17-22-2i -19-21-14-16-23-25 and each change in the interval is accompanied by a stepwise change in the ratio of the phase currents. Since the simultaneous change in the polarities of all currents does not change the current ratio, then if there are 12 intervals and 6 terminals, there are 6 different current ratios, i.e. the inclusion of a certain output of the autotransformer 3 corresponds to a certain ratio of currents irrespective of the polarity of the switched thyristor. With an increase in the number of leads and, accordingly, the switching frequency, a step change in the phase current ratios approaches more and more to undistorted sinusoidal currents when the phase current ratios change according to the law .ig -. (U) t + 4) -. Cp8 (U) aL / 3):; COS (tUt + 4 iy / 3), where H is the phase shift between the phase supply voltage and the phase current. FIG. 2 is shown for the circuit of FIG. i timing diagrams of the supply voltage DC of phase A and 6 potential load voltages U |, ..,, Up (intermittent sinusoids) corresponding to the inclusion of six different conclusions, And an example of voltage „load idd, formed from segments of six sinusoids Uj, ..., (when closing thyristors 14-25 according to the table in FIG.

2. The stress curves of the load Ugg and Ug are similar to the curve U {& Claims An apparatus for controlling a three-phase voltage containing an interphase autotransformer with a switched transformation ratio and two groups of terminals for phase-to-phase connection of the load, the first group of which is connected to the windings of the interphase autotransformer, and the second group to the terminals (connecting a three-phase supply network. Different themes that for the purpose of increasing the efficiency and simplification, the phase-to-phase autotransformer is made three-phase, the phase windings of which inen in a triangle, and each of their output through a bidirectional controllable key is connected to one of the conclusions of the first group of conclusions that are not associated with this phase winding of the phase-to-phase autotransformer.

I

/ 7

/

/ 4 .8 1. Apparatus and System, October 1956, tf 26, p. 865, fig. 3. 2. Modern tasks of converter equipment. Collection. Kiev, 1975, part 1, p. 176, fig. one

3. USSR author's certificate for application N 2792431/2 “-07, cl. G 05 F 1/20, 1979.

U

, .Aj

(/ J

/

BUT.

2W./

O e eff vffc / jTA aoffu JTff / fifjf / 77ef / fvf / fiff / fff.

fig I