RU2146387C1 - Stabilizer of three-phase sine voltage using high- frequency circuit - Google Patents
Stabilizer of three-phase sine voltage using high- frequency circuit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2146387C1 RU2146387C1 RU98117991A RU98117991A RU2146387C1 RU 2146387 C1 RU2146387 C1 RU 2146387C1 RU 98117991 A RU98117991 A RU 98117991A RU 98117991 A RU98117991 A RU 98117991A RU 2146387 C1 RU2146387 C1 RU 2146387C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- phase
- frequency
- converter
- zero
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
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 трехфазного напряжения трансформаторной подстанции /Пат. РФ N 1636833, 5 H 02 M 5/45, G 05 F 1/30, 1993/, который включается на низкой стороне главного трансформатора подстанции и содержит управляемый реверсивный выпрямитель и трехфазный инвертор напряжения с синхронизированными с сетью системами управления. Known stabilizer three-phase voltage transformer substation / Pat. RF N 1636833, 5 H 02 M 5/45, G 05 F 1/30, 1993 /, which is turned on on the low side of the main transformer of the substation and contains a controlled reversible rectifier and a three-phase voltage inverter with control systems synchronized with the network.
Основной недостаток этого устройства - большой вес и габаритные размеры трансформатора. The main disadvantage of this device is the large weight and overall dimensions of the transformer.
Известен также стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения со звеном повышенной частоты /Пат. РФ N 2071633, 6 H 02 М 5/45, G 05 F 1/30, 1997/, который взят за прототип. Он по сравнению с предыдущим аналогом имеет улучшенные вес и габариты. Стабилизатор включен в цепь нагрузки главного трансформатора подстанции и содержит два преобразователя частоты, один из которых повышает частоту напряжения и выполнен на основе управляющего реверсивного выпрямителя и инвертора напряжения, а другой понижает частоту до частоты сети и представляет собой нулевой трехфазно-трехфазный циклоконвертор, и включенный между ними понижающий высокочастотный трансформатор. Also known stabilizer three-phase sinusoidal voltage with a link of high frequency / Pat. RF N 2071633, 6 H 02 M 5/45, G 05 F 1/30, 1997 /, which is taken as a prototype. Compared with the previous analogue, it has improved weight and dimensions. 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 control reversible rectifier and a voltage inverter, and the other reduces the frequency to the network frequency and is a zero three-phase-three-phase cycloconverter, and connected between them step-down high-frequency transformer.
Недостатком прототипа является большой процент высших гармонических составляющих в кривой выходного напряжения. The disadvantage of the prototype is a large percentage of the higher harmonic components in the output voltage curve.
Задачей изобретения является улучшение синусоидальности выходного напряжения при сохранении улучшенных массогабаритных показателей и высокого быстродействия. The objective of the invention is to improve the sinusoidality of the output voltage while maintaining improved weight and size indicators and high speed.
Эффект от решения поставленной задачи заключается в том, что вместо двухполярной вольтодобавки при изменении угла управления нулевого циклоконвертора достигается трехзонное регулирование с возможностью изменения амплитуды в каждой зоне, что улучшает коэффициент несинусоидальности выходного напряжения в 2,5-3 раза. The effect of solving this problem lies in the fact that instead of bipolar voltage boost when changing the control angle of the zero cycloconverter, three-zone regulation is achieved with the possibility of changing the amplitude in each zone, which improves the coefficient of non-sinusoidality of the output voltage by 2.5-3 times.
Задача решается за счет того, что введен датчик отклонения напряжения сети, вход которого через измерительно-синхронизирующий блок подключен к фазным вторичным обмоткам главного трансформатора, а его выход подключен к управляющему входу системы управления выпрямителем, причем понижающий высокочастотный трансформатор выполнен трехфазно-шестифазным, а нулевой циклоконвертор шестифазно-трехфазным, система управления выпрямителем выполнена с возможностью ограничения минимального уровня выпрямленного напряжения, а система управления инвертором напряжения со 180-градусным алгоритмом управления. The problem is solved due to the fact that a voltage deviation sensor is introduced, the input of which is connected to the phase secondary windings of the main transformer through a measuring and synchronizing unit, and its output is connected to the control input of the rectifier control system, and the lowering high-frequency transformer is made of three-phase six-phase, and zero the six-phase three-phase cyclo-converter, the rectifier control system is configured to limit the minimum level of rectified voltage, and the control system a voltage inverter with a 180-degree control algorithm.
К недостатку прототипа можно отнести также ограниченные функциональные возможности. The disadvantage of the prototype can also include limited functionality.
В результате применения дополнительных средств устройство обеспечивает симметрирование трехфазного напряжения на нагрузке. Это достигается тем, что в качестве датчика отклонения напряжения нагрузки применен блок датчиков отклонения фазных напряжений нагрузки, фазные выходы которых подключены к управляющим входам соответствующих фазных каналов системы управления нулевым циклоконвертором. As a result of the use of additional means, the device provides balancing of the three-phase voltage at the load. This is achieved by the fact that, as a load voltage deviation sensor, a block of load phase voltage deviation sensors is used, the phase outputs of which are connected to the control inputs of the corresponding phase channels of the zero cyclo-converter control system.
Схема стабилизатора до уровня известных функциональных элементов представлена на фиг. 1, а диаграммы режимов работы с характерными поддиапазонами регулирования - на фиг. 2 - 6, где Uн - фазное напряжение нагрузки; Uс - фазное напряжение сети; Uд - фазное напряжение вольтодобавки.A diagram of the stabilizer to the level of known functional elements is shown in FIG. 1, and diagrams of modes of operation with characteristic sub-ranges of regulation in FIG. 2 - 6, where U n is the phase voltage of the load; U with - phase voltage of the network; U d - phase voltage boost.
Устройство (фиг. 1) содержит главный трансформатор 1 с первичной и вторичной обмотками 2 и 3, понижающий высокочастотный трансформатор 4 с первичной и вторичной обмотками 5 и 6, реверсивный выпрямитель 7 с системой управления 8, фильтр 9, инвертор напряжения 10 с системой управления 11, датчик отклонения напряжения сети 12, нулевой циклоконвертор 13 с системой управления 14, датчик отклонения напряжения нагрузки 15, нагрузку 16, измерительно-синхронизирующий блок 17. The device (Fig. 1) contains a main transformer 1 with primary and secondary windings 2 and 3, step-down high-frequency transformer 4 with primary and secondary windings 5 and 6, a reversing rectifier 7 with a control system 8, a filter 9, a voltage inverter 10 with a control system 11 , a voltage deviation sensor of a network 12, a zero cyclo-converter 13 with a control system 14, a voltage deviation sensor of a load 15, a load 16, a measuring and synchronizing unit 17.
В устройстве применен трехфазный инвертор напряжения 10, работающий со 180-градусным алгоритмом управления, при этом вторичная обмотка 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4 расщеплена на две встречные полуобмотки и создает шестифазную систему напряжений. Циклоконвертор 14 выполнен по шестифазно-трехфазной нулевой схеме. The device uses a three-phase voltage inverter 10, working with a 180-degree control algorithm, while the secondary winding 6 of the step-down high-frequency transformer 4 is split into two oncoming half-windings and creates a six-phase voltage system. The cycloconverter 14 is made according to a six-phase-three-phase zero circuit.
Элементы устройства соединены следующим образом. Вторичная обмотка 3 главного трансформатора 1 включена между выходом нулевого циклоконвертора 13 и нагрузкой 16. Первичная обмотка 5 понижающего высокочастотного трансформатора 4 соединена в звезду и через последовательно соединенные инвертор напряжения 10, фильтр 9 и реверсивный выпрямитель 7 подключена к нагрузке 16, вторичная обмотка 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4 соединена в звезду и подключена к входу нулевого циклоконвертора 13, первичная обмотка 2 главного трансформатора 1 подключена к сети. Управляющие входы системы управления 14 циклоконвертором 13 подключены к выходам блока датчиков отклонения напряжения нагрузки 15, который подключен к вторичной обмотке 3 главного трансформатора 1. Управляющие входы системы управления 8 реверсивным выпрямителем 7, управляющие входы системы управление 11 инвертором напряжения 10, управляющие входы системы управление 14 циклоконвертором 13, а также датчик отклонения напряжения сети 12 подключены к выходам измерительно-синхронизирующего блока 17, входы которого подключены к вторичным фазным обмоткам 3 главного трансформатора 1. Входы нулевого циклоконвертора 13 подключены к вторичной обмотке 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4, при этом вторичная обмотка 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4 выполнена с изолированной или заземленной нейтралью. The elements of the device are connected as follows. The secondary winding 3 of the main transformer 1 is connected between the output of the zero cycloconverter 13 and the load 16. The primary winding 5 of the step-down high-frequency transformer 4 is connected to a star and connected through a series of voltage inverter 10, the filter 9 and the reversing rectifier 7 to the load 16, the secondary winding 6 of the step-down high-frequency transformer 4 is connected to a star and connected to the input of the zero cycloconverter 13, the primary winding 2 of the main transformer 1 is connected to the network. The control inputs of the control system 14 by the cycloconverter 13 are connected to the outputs of the sensor block of the deviation of the load voltage 15, which is connected to the secondary winding 3 of the main transformer 1. The control inputs of the control system 8 by a rectifier 7, the control inputs of the control system 11 by a voltage inverter 10, the control inputs of the control system 14 the cycloconverter 13, as well as the voltage deviation sensor of the network 12 are connected to the outputs of the measuring and synchronizing unit 17, the inputs of which are connected to the secondary phase coil 3 of the main transformer 1. The inputs of the zero converter 13 are connected to the secondary winding 6 of the step-down high-frequency transformer 4, while the secondary winding 6 of the step-down high-frequency transformer 4 is made with insulated or grounded neutral.
Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. The device (Fig. 1) works as follows.
В режиме вольтодобавки дополнительный поток энергии направлен из сети в нагрузку 16 через главный трансформатор 1, реверсивный выпрямитель 7, фильтр 9, инвертор напряжения 10, понижающий высокочастотный трансформатор 4 и нулевой циклоконвертор 13, а в режиме вольтовычета из нагрузки в сеть в обратном направлении. In the mode of voltage boosting, an additional energy flow is directed from the network to the load 16 through the main transformer 1, a reversing rectifier 7, a filter 9, a voltage inverter 10, step-down high-frequency transformer 4 and zero cyclo-converter 13, and in the mode of voltage calculation from the load to the network in the opposite direction.
Пофазный перевод устройства из режима вольтодобавки в режим вольтовычета (см. фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6.) производится увеличением угла задержки включения тиристоров соответствующих фазных анодных и катодных групп нулевого циклоконвертора 13 на величину, которая больше половины полупериода высокочастотного напряжения. The phase-by-phase transfer of the device from the voltage boost mode to the voltage mode (see Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6.) is done by increasing the turn-on delay angle of the thyristors of the corresponding phase anode and cathode groups of the zero cycloconverter 13 by , which is more than half the half-period of high-frequency voltage.
Стабилизация напряжения на нагрузке производится как амплитудным способом посредством реверсивного выпрямителя 7, так и трехзонным широтно-импульсным способом посредством нулевого циклоконвертора 13. В процессе формирования добавочного напряжения участвует понижающий высокочастотный трансформатор 4, который задает требуемый диапазон стабилизации напряжения, а также реверсивный выпрямитель 7, фильтр 9, инвертор напряжения 10 и нулевой циклоконвертор 13. Инвертор напряжения 10 формирует трехфазное напряжение повышенной частоты кратной частоте сети, например 400 Гц. Это напряжение понижается высокочастотным трансформатором 4 и подается на вход нулевого циклоконвертора 13, выполненного на трех анодных и трех катодных группах, каждая из которых содержит по шесть тиристоров. Voltage stabilization at the load is performed both by the amplitude method using a reversing rectifier 7, and by a three-zone pulse-width method using a zero cycloconverter 13. In the process of generating additional voltage, a high-frequency transformer 4 is involved, which sets the required voltage stabilization range, as well as a reversing rectifier 7, a filter 9, a voltage inverter 10 and a zero cyclo-converter 13. A voltage inverter 10 generates a three-phase voltage of increased frequency multiple h Network frequency, e.g. 400 Hz. This voltage is lowered by a high-frequency transformer 4 and is fed to the input of the zero cycloconverter 13, made on three anode and three cathode groups, each of which contains six thyristors.
Внутри каждой группы управляемых вентилей нулевого циклоконвертора 13 коммутация происходит естественным путем в выпрямительном и инверторных режимах за счет питания вентильных групп периодически изменяющимся высокочастотным напряжением, снимаемым с вторичной обмотки 6 понижающего высокочастотного трансформатора 4, а формирование синхронизированной с сетью вольтодобавки производится нулевым циклоконвертором 13 в зависимости от рассогласования фазных напряжений нагрузки при помощи фазных каналов системы управления 14. Within each group of controlled valves of the zero cyclo-converter 13, switching occurs naturally in the rectifier and inverter modes due to the supply of the valve groups with a periodically changing high-frequency voltage removed from the secondary winding 6 of the step-down high-frequency transformer 4, and the formation of a voltage boost synchronized with the network is performed by the zero cycloconverter 13 depending on the mismatch of the phase voltage of the load using the phase channels of the control system 14.
Стабилизация напряжения во всех фазах нагрузки производится действием реверсивного выпрямителя 7, а в каждой фазе отдельно при помощи фазных каналов нулевого циклоконвертора 13. Такое совместное регулирование обеспечивает симметрию напряжения нагрузки. The voltage is stabilized in all phases of the load by the action of a reversing rectifier 7, and in each phase separately by means of the phase channels of the zero cyclo-converter 13. Such joint regulation ensures the symmetry of the load voltage.
Особенностью устройства является то, что трехфазный инвертор напряжения 10 со 180-градусным управлением формирует двухступенчатое фазное напряжение с длительностью ступени π/3 рад, и тиристоры шестифазно-трехфазного нулевого циклоконвертора находятся в проводящем состоянии также π/3 рад. Это обеспечивает регулирование вольтодобавки в трех поддиапазонах и улучшение формы выходного напряжения, особенно при синусоидальных управляющих сигналах фазных каналов системы управления 14 нулевым циклоконвертором 13, когда формирование вольтодобавки производится плавным переходом из одного поддиапазона в другой внутри каждого периода сетевого напряжения. A feature of the device is that a three-phase voltage inverter 10 with 180-degree control generates a two-stage phase voltage with a stage duration of π / 3 rad, and the thyristors of the six-phase three-phase zero cyclo-converter are also π / 3 rad in the conducting state. This ensures the regulation of the voltage boost in three subranges and the improvement of the shape of the output voltage, especially with sinusoidal control signals of the phase channels of the control system 14 by the zero cyclo-converter 13, when the formation of voltage boost is made by a smooth transition from one subband to another within each period of the mains voltage.
Другой положительной особенностью стабилизатора является возможность его применения в электроустановках с удвоенной мощностью без применения параллельного соединения тиристоров с уравнительными цепями для соответствующего двукратного увеличения тока нулевого циклоконвертора 13. Another positive feature of the stabilizer is the possibility of its use in electrical installations with doubled power without the use of parallel connection of thyristors with equalizing circuits for a corresponding twofold increase in the current of the zero cyclo-converter 13.
Это так же как и улучшение формы напряжения достигается за счет применения собственно трехфазно-шестифазного понижающего высокочастотного трансформатора 4 и шестифазно-трехфазного нулевого циклоконвертора 13. This as well as improving the shape of the voltage is achieved through the use of the actual three-phase-six-phase step-down high-frequency transformer 4 and six-phase-three-phase zero cyclo-converter 13.
Наиболее целесообразной областью применения быстродействующего электронного стабилизатора напряжения являются промышленные энергоблоки мощностью до 1000 кВА. The most appropriate field of application of a high-speed electronic voltage stabilizer is industrial power units with a capacity of up to 1000 kVA.
Claims (2)
управляющему входу системы управления реверсивным выпрямителем, причем понижающий высокочастотный трансформатор выполнен трехфазно-шестифазным, а нулевой циклоконвертор - шестифазно-трехфазным, система управления реверсивным выпрямителем выполнена с возможностью ограничения минимального уровня выпрямленного напряжения, а система управления инвертором напряжения со 180-градусным алгоритмом управления.1. A three-phase sinusoidal voltage stabilizer with an increased frequency link, included on the low side of the main transformer of the substation and containing a load voltage deviation sensor, lowering the high-frequency transformer, as well as a natural-switched cyclo-converter, a voltage inverter with an input filter and a reversing rectifier, the control systems of which are synchronized with a network, and the voltage inverter control system is configured to increase the frequency by a multiple of the network frequency, and the control system of the zero cycloconverter is configured to lower the frequency to the network frequency, while the control input of the control system of the zero cycloconverter is connected to the output of the load voltage deviation sensor, the primary winding of the step-down high-frequency transformer is connected to a star and through a voltage inverter, its filter and a reversing rectifier are connected to load, and the secondary winding of the step-down high-frequency transformer is connected to a star with an isolated or grounded neutral and h Res zero tsiklokonvertor and secondary phase windings of the main transformer is also connected to a load, characterized in that the introduced deviations voltage sensor having an input through the measurement-timing unit is connected to phase windings of the secondary of the main transformer, and its output is connected to
the control input of the reverse rectifier control system, and the step-down high-frequency transformer is made of three-phase six-phase, and the zero cyclo-converter is six-phase three-phase, the reverse rectifier control system is made with the possibility of limiting the minimum level of the rectified voltage, and the voltage inverter control system with a 180-degree control algorithm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98117991A RU2146387C1 (en) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | Stabilizer of three-phase sine voltage using high- frequency circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98117991A RU2146387C1 (en) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | Stabilizer of three-phase sine voltage using high- frequency circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2146387C1 true RU2146387C1 (en) | 2000-03-10 |
Family
ID=20210901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98117991A RU2146387C1 (en) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | Stabilizer of three-phase sine voltage using high- frequency circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2146387C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2709186C1 (en) * | 2019-06-04 | 2019-12-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link |
-
1998
- 1998-10-01 RU RU98117991A patent/RU2146387C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2709186C1 (en) * | 2019-06-04 | 2019-12-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5625539A (en) | Method and apparatus for controlling a DC to AC inverter system by a plurality of pulse-width modulated pulse trains | |
| CN102377324B (en) | Converter bridge arm suitable for high-voltage applications and application system thereof | |
| US10326382B2 (en) | Modulation method for DC to DC converters | |
| CN106602885B (en) | Modularization multi-level converter four-quadrant frequency converter | |
| EP2232691A2 (en) | Multiphase grid synchronized regulated current source inverter systems | |
| WO2005055408A1 (en) | Multilevel converter based intelligent universal transformer | |
| Shu et al. | Diode-clamped three-level multi-module cascaded converter based power electronic traction transformer | |
| Banaei et al. | Mitigation of voltage sag, swell and power factor correction using solid-state transformer based matrix converter in output stage | |
| RU2673250C1 (en) | Semiconductor rectifier | |
| Tsuruta et al. | A new power flow controller using six multilevel cascaded converters for distribution systems | |
| JP3200283B2 (en) | Inverter control method and inverter control device | |
| Sayed et al. | Modeling and control of bidirectional isolated battery charging and discharging converter based high-frequency link transformer | |
| RU2156024C1 (en) | Three-phase sine-voltage regulator with high- frequency section | |
| WO2006079968A2 (en) | Method and inverter for converting a dc voltage into a 3-phase ac output | |
| Vodovozov et al. | Power electronic converters | |
| RU157607U1 (en) | AC TRACTION ELECTRICITY SUPPLY SYSTEM | |
| RU2146387C1 (en) | Stabilizer of three-phase sine voltage using high- frequency circuit | |
| RU2709186C1 (en) | Three-phase sinusoidal voltage stabilizer with increased frequency link | |
| US9438132B2 (en) | Multilevel AC/DC power converting method and converter device thereof | |
| JP2007124732A (en) | Power converter | |
| US4001670A (en) | Static reactive power generating apparatus | |
| Silversides et al. | A high density converter for mid feeder voltage regulation of low voltage distribution feeders | |
| US20230071003A1 (en) | Power factor correction circuits controlled using adjustable deadtime | |
| RU2740490C1 (en) | Device for stabilization of three-phase sinusoidal voltage with link of increased frequency | |
| CN104796022A (en) | Power generation system and control method thereof |