УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2070732 (13) C1

(51) 6 G05F1/30, H02M5/45 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94013716/07 
(22) Дата подачи заявки: 1994.04.18 
(45) Опубликовано: 1996.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1636832, кл. G 05 F 1/30, 1991. 
(71) Заявитель(и): Климаш Владимир Степанович; Комсомольский-на-Амуре политехнический институт 
(72) Автор(ы): Климаш В.С. 
(73) Патентообладатель(и): Климаш Владимир Степанович; Комсомольский-на-Амуре политехнический институт 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ 

Использование: устpойство предназначено для регулирования или стабилизации трехфазного напряжения на выходе трансформаторной подстанции под нагрузкой. Сущность изобретения: к первичной обмотке трехфазного трансформатора прикладывается разность двух напряжений, снимаемых с первого и второго инверторов, которые регулируются по фазе соответственно на углы и p-. На вторичной обмотке трансформатора наводится напряжение, которое регулируется по величине без искажения фазы. Это напряжение вольтодобавки, суммируясь с напряжением сети, формирует на нагрузке напряжение, регулируемое вверх и вниз относительно напряжения сети. Устройство имеет улучшенные массогабаритные показатели и быстродействие. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для узкодиапазонного регулирования или стабилизации трехфазного напряжения.

Известно устройство для стабилизации трехфазного напряжения по А.С. СССР N 1636832, кл. H 02 M 5/45, 1991, которое взято за прототип. Оно содержит два трехфазных трансформатора с последовательно соединенными вторичными обмотками, включенными в цепь нагрузки, и два инвертора, подключенные своими выводами к первичным обмоткам соответственно первого и второго тpехфазных трансформаторов. Управляет инверторами система импульсно-фазового управления, на которую воздействует цепь обратной связи, состоящая из элемента сравнения и датчика напряжения. Входы инверторов объединены и через выпрямитель подключены к сети или нагрузке.

К недостаткам устройства следует отнести большой вес и габариты трансформаторного оборудования и сравнительно невысокое быстродействие. Они прежде всего вызваны тем, что в устpойстве два трансформатора. Кроме того, при быстром изменении фазы напряжений на выходе инверторов возможно одностороннее подмагничивание трансформаторов. С учетом последнего обстоятельства для предотвращения насыщения магнитопроводов требуется снижение индукции и увеличение установленной мощности трансформаторов, либо при тех же габаритах снижение интенсивности регулирования фазы напряжений вольтодобавки и, следовательно, быстродействия устройства.

Цель изобретения снижение массогабаритных показателей и повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен индуктивно-емкостный фильтр, который включен между выходом трехфазного выпрямителя и объединенными входами трехфазных инверторов, и трехфазный выпрямитель выполнен с двусторонним обменом энергии, другие выводы вторичной обмотки трансформатора подключены к нагрузке, а другие выводы его первичной обмотки подключены к выходу второго трехфазного инвертора.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для стабилизации трехфазного напряжения; на фиг.2 временная диаграмма, поясняющая принцип действия устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит входные 1 и выходные 2 выводы, трехфазный трансформатор 3 с первичной 4 и вторичной 5 обмотками, трехфазный выпрямитель 6, индуктивно-емкостный фильтр 7, первый 8 и второй 9 трехфазные инверторы с системой управления 10, датчик 11 напряжения и элемент сравнения 12.

Элементы схемы соединены следующим образом. Вторичная обмотка 5 трехфазного трансформатора 3 включена между входными 1 и выходными 2 зажимами, соответственно предназначенными для подключения к трехфазной сети и трехфазной нагрузке. Первичная обмотка 4 трехфазного трансформатора 3 включена между выходами первого 8 и второго 9 трехфазных инверторов, входы которых объединены и через фильтр 7 подключены к выходу трехфазного выпрямителя 6 с входом, подключенным к сети или нагрузке. Первый и второй выходы синхронизированной с сетью системы управления 10 подключены соответственно к первому 8 и второму 9 инверторам, а ее управляющий вход через элемент сравнения 12 подключен к выходу датчика 11 напряжения нагрузки.

Система управления 10 осуществляет функцию сдвига по фазе импульсов управления на первом и втором входах соответственно на углы и p- относительно входного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Первый и второй инверторы 8 и 9 преобразуют выпрямленное напряжение в регулируемые по фазе переменные напряжения с векторами первых гармоник соответственно



и

.

Вследствие того, что инверторы 8 и 9 подключены к первичной обмотке 4 с обеих сторон, к ней прикладывается разность выходных напряжений инверторов



или сумма комплексносопряженных векторов6 

Таким образом, вектор первой гармоники переменного модулированного напряжения , на первичной обмотке 4 складывается из двух одинаковых по величине векторов, регулируемых по фазе на угол в разные стороны.

Выражение для первичного напряжения трехфазного трансформатора 3 может быть преобразовано к виду

.

Из последнего выражения следует, что действующее значение первой гармоники напряжения Uаm1 регулируется по косинусоидальному закону без искажения фазы. Трехфазный трансформатор 3 уменьшает это напряжение в коэффициент трансформации K/2 раз, формируя на вторичной обмотке 5 модулированное напряжение вольтодобавки

,

и, прибавляя его к напряжению сети , формирует на нагрузке регулируемое по амплитуде и неизменное по фазе напряжение с действующим значением первой гармоники.

.

Изменяя при помощи системы управления 10 угол от 0 до p рад, обеспечивают регулирование напряжения U2 в пределах U1+kUf до U1-kUf без сдвига первой гармоники относительно напряжения сети.

В качестве системы управления 10 могут быть применена система импульсно-фазового управления от реверсивного выпрямителя с совместным управлением, имеющая одновременно управляющие импульсы на двух выходах соответственно с углами a и p-. При этом система управления 10 может быть выполнена с пропорциональным изменением угла a от сигнала управления Uу(=KуUу) или с арккосинусной связью между и Uу(=arccos KуUу).. В последнем случае выходное напряжение устройства описывается выражением

U2=U1+kKyUfUy и изменяется по линейному закону в функции сигнала управления.

Первая гармоника напряжения Uf может принимать два значения: UfU1 или UfU2 соответственно при подключении входа выпрямителя 6 к сети или к нагрузке. С учетом этого для определенности следует отметить, что для обеспечения линейности регулировочных характеристик устройства в режиме регулятора целесообразно выпрямитель подключать к сети, а в режиме стабилизатора к нагрузке.

На фиг.2 приведена векторная диаграмма, поясняющая принцип формирования напряжения вольтодобавки KUfcos при регулировании фаз приведенных выходных напряжений первого 8 и второго 9 инверторов соответственно на углы и p- относительно входного напряжения.

Использование предлагаемого устройства позволяет стабилизировать выходное напряжение на заданном уровне при отклонениях и колебаниях входного напряжения в обе стороны относительно его номинального значения или регулировать выходное напряжение вверх и вниз относительно текущего значения напряжения сети. При добавлении напряжения дополнительная энергия поступает в нагрузку из сети через выпрямитель 6, фильтр 7, инверторы 8, 9 и трансформатор 3, а при вычитании наоборот из нагрузки в сеть через трансформатор 3, инверторы 8 и 9, фильтр 7 и выпрямитель 6 с двусторонним обменом энергии. Перевод выпрямителя 3 из выпрямительного в инверторный режим производится при смене полярности тока в звене постоянного тока устройства.

В предлагаемом устройстве суммарная мощность вывертов 8 и 9 равна мощности как выпрямителя 6, так и трансформатора 3 и составляет часть от мощности нагрузки, пропорциональную коэффициенту трансформации.

Наиболее целесообразной областью применения являются трансформаторные подстанции мощностью до 10 МВт. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство для стабилизации трехфазного напряжения, содержащее трехфазный трансформатор с первичной и вторичной обмотками, трехфазный выпрямитель, вход которого подключен к сети или нагрузке, и два трехфазных инвертора с общей для них системой управления, управляющий вход которой через элемент сравнения подключен к выходу датчика напряжения нагрузки, а первый и второй выходы соответственно к первому и второму трехфазным инверторам, обеспечивая регулирование фазы выходного напряжения первого трехфазного инвертора на угол , а второго на угол - при изменении a в диапазоне от 0 до p рад, причем вторичная обмотка трехфазного трансформатора одними своими выводами подключена к сети, а его первичная обмотка одними своими выводами подключена к выходу первого трехфазного инвертора и входы обоих инверторов объединены, отличающееся тем, что введен индуктивно-емкостный фильтр, который включен между выходом трехфазного выпрямителя и объединенными входами трехфазных инверторов, и трехфазный выпрямитель выполнен с двусторонним обменом энергии, другие выводы вторичной обмотки трансформатора подключены к нагрузке, а другие выводы его первичной обмотки к выходу второго трехфазного инвертора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru