Пристрій для перетворення однофазної напруги в симетричну по фазі і по рівню трьохфазну напругу

Использование; в преобразовательной технике для питания трехфазных симметричных потребителей разных напряжений. Устройство содержит инвертор 1 и выпрямитель 2 с фильтром. Напряжение поступает на фильтр-пробку 4, отфильтровывающую третью гармонику и кратные ей, и через фазосдвигающие 5-7 и усилительно-развязывающие узлы 8-10 поступает к управляющим входам тиристоров. Управляющий вход системы импульсно-фазового управления 13 соединен с выходом блока сравнения 11, куда подается напряжение с фильтрпробки и с угла опорного напряжения 12. К преобразующему устройству подводят однофазное напряжение, а на выходе получают трехфазное симметричное напряжение прямой последовательности. При подключении к трехфазному напряжению нагрузки мощность передается к ней лишь с однофазной сети. 1 ил. Изобретение относится к электротехнике и предназначено для питания симметричных трехфазных потребителей от однофазных сетей в сельском хозяйстве, железнодорожном транспорте, лесоразработках и других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей преобразователя и повышение КПД. Исследования показали, что коэффиииен'т полезного действия предлагаемого преобразователя выше аналога на 22% и выше прототипа на 20%. Если перейти к электроснабжению сельскохозяйственных потребителей и лесоразработок по кабельной системе ОПЗ (один провод-земля), то предлагаемый преобразователь как приставка на потребительской подстанции выполнит функции преобразования однофазного напряжения в симметричное трехфазное Такая система электропередачи является наиболее экономичной. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства 1800570 Устройство работает следующим образом (фиг. 1). Однофазное напряжение U, подведенное к вводу преобразователя в рассечку фазы А-|-Аз. можно разложить на три сим- 5 метричные составляющие; прямой, обратной и нулевой п о с л е д о в а т е л ь н о с т и Напряжение нулевой последовательности равно нулю Основные векторы фазных напряжений Ю прямой последовательности Оді и обратной последовательности UA2 равны по абсолютной величине — каждый и совпадают по — 15 фазе с однофазным Чтобы на выводах устройства At, B i , Сі получить фазные симметричные напряжения прямой последовательности U A I , U B I . UCI . необходимо чтобы автономный инт- 20 вертор 1 тока на выводах Аз, Вз, Сз выдал фазные симметричные напряжения обратной последовательности идг . UB2I UC3* равные по абсолютной величине — , и в 25 противофазе с напряжениями обратной последовательности, полученными от разложения однофазного напряжения U на симметричные составляющие. Такие условия работы преобразователя получим с по- 30 мощью автоматических систем управления автономным инвертором 1 и выпрямителем 2. В эксплуатации однофазное напряжение U может изменяться как по величине, 35 так и по начальной фазе. Синхронно с изменением напряжения U должны изменяться также напряжения UA2 , UB2- UC2- инвертора 1, чтобы удержать симметрию трехфазных напряжений прямой последовательности 40 на выводах преобразователя Ai, Bi, Сі. Датчиком, контролирующим симметрию трехфазных напряжений прямой последовательности UAI . U B I . U C I преобразователя, служит трехфазный согласующе-измери- 45 тельный трансформатор 3, первичные обмотки которого соединены в звезду, а вторичные обмотки - согласно-последовательно в открытый треугольник Изменение однофазного напряжения U 50 по величине и начальной фазе приведет к несимметрии напряжений прямой последовательности на выводах Ai, Bi, Сі преобразователя, а эта несимметрия изменит по величине и углу вторичное напряжение уп- 55 равления Uy согласующе-измерительного трансформатора 3. Напряжение U y поступает на фильтрпробку4, где отфильтровывается третья гармоника и кратные ей Отфильтрованное напряжение Uy подается одновременно в систему управления автономным инвертором 1 гока и в систему управления выпрямителем 2. В системе управления инвертором 1 напряжение Uy подается на первый фазосдвигающий узел 5, который имеет начальный фиксированный угол 5-6°, где напряжение выхода с этого узла повторит тот же сдвиг, что и напряжение U y . Напряжение выхода с узла 5 подается на усилительно-развязывающий узел 8 и второй фазосдвигающий узел 6. Узел 8 обеспечит усиление напряжения выхода, сдвиг и распределение импульсов управления тиристорами инвертора 1. Узел 6, который имеет начальный фиксированный угол 120° относительно фазосдвигающего устройства 5, повторит тот же сдвиг по фазе выходного напряжения что и напряжение Uy Напряжение выхода с узла 6 подается на усилительно-развязывающий узел 9 и третий фазосдвигающий узел 7. Узел 9 обеспечит усиление напряжения, сдвиг и распределение импульсов управления тиристорами инвертора 1. Фазосдвиі ающий узел 7, который имеет начальный фиксированный угол 120° относительно фазосдвигающего устройства 6 и 240° относительно устройства 5, повторит тот же сдвиг по фазе своего выходного напряжения, что и напряжение U y . Напряжение выхода с узла 7 подается на усилительно-развязывающий узел 10, а узел 10 обеспечит усиление напряжения, сдвиг и распределение импульсов управления тиристорами инвертора 1. Вследствие сдвига импульсов управления тиристорами инвертора 1 в каждой фазе сдвигается на тот же угол, что и однофазное напряжение U, трехфазное напряжение обратной последовательности инвертора. Таким образом осуществляется синхронность изменения поуглутрехфазного напряжения обратной последовательности инвертора с основным однофазным напряжением питания преобразователя. Отфильтрованное напряжение Uy подается также в систему управления выпрямителем 2 в блок с р а в н е н и я 11, где сравнивается с опорным стабилизированным напряжением, подаваемым с узла 12 формирования опорного напряжения, который питается с однофазной сети Результирующее напряжение, полученное на выходе блока сравнения 11, подается на вход системы импульсно-фазового управления тиристорами выпрямителя 2, а тактовый вход этой системы связа.і с выхо 1800570 дом формирователя тактовых импульсов 14, запитанного от однофазной сети Изменение результирующего выходного напряжения узла сравнения 11 вследствие изменения по величине напряжения Uy 5 вызывает сдвиг импульсов системы управления 13 тиристорами выпрямителя 2, а тем самым изменение выходного напряжения выпрямителя 2, а значит, и величину трехфазных напряжений обратной последова- 10 тельности инвертора Так осуществляется синхрон ность изменения по величине трехфазных напряжений обратной последовательности инвертора с основным напряжением пита- 15 ния преобразователя На изменение только начальной фазы однофазного напряжения реагирует система управления инвертором, а на изменение только величины однофазного напряжения 20 реагирует система управления выпрямителем 2 Формула изобретения Устройство для преобразований однофазного напряжения в симметричное по фа- 25 зе и по уровню трехфазное напряжение, содержащее последовательно соединенные между собой однофазный управляемый выпрямитель с выходным LC-фильтром и трехфазный инвертор, причем первый вход- 30 ной вывод указанного выпрямителя образует первый входной вывод преобразователя, второй входной вывод выпрямителя подключен к второму входному и первому выходному выводам преобразователя, а также 35 блокуправления в виде системы импульснофазового управления с управляющими и тактовыми входами и системы управления инвертором, включающей в себя трехфазный распределитель импульсов, своими вы- 40 ходами соединенный с управляющими входами соответствующих ключевых элементов инвертора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения мзссогзбзритных показателей и повышения КПД, оно снабжено трехфазным согласующим измерительным трансформатором, фазные первичные обмотки которого подключены к выходным выводам преобразователя, вторичные его обмотки соединены последовательно, образуя выход трансформатора, широкополосным фильтром-пробкой, выполненным задерживающим гармоники, кратные трем, первый входной вывод преобразователя подключен к первому выходному выводу инвертора, два других вывода которого образуют остальные выходные выводы преобразователя, управляющий вход системы импульсно-фазового управления соединен с выходом введенного блока сравнения, один вход которого подключен к выходу фильтра-пробки, а второй вход соединен с выходом введенного узла опорного напряжения, тактовый вход системы импульснофазового управления связан с выходом введенного формирователя тактовых импульсов, запитанного от однофазной сети, выходы системы импульсно-фазового управления подключены к управляющим входам тиристоров выпрямителя, а упомянутый трехфазный распределитель импульсов выполнен в виде трех последовательно соединенных фазосдвигающих узлов, причем первый из этих узлов обеспечивает фиксированный сдвиг на угол 5-6° и своим входом через указанную фильтр-пробку подключен к выходу согласующе-измерительного трансформатора, второй и третий фазосдвигающие узлы обеспечивают фазовый сдвиг на угол 2 л/3 , а выходы трех фазосдвигающих устройств образуют выходные выводы распределителя и присоединены попарно к управляющим входам тиристоров инвертора через введенные усилительноразвязывающие узлы. 1800570 Редактор А. Рожкова Составитель Б. Пославский Техред М. Моргентал Корректор С. Юско Заказ 1171 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101