стабилизатор трехфазного напряжения

Формула изобретения

Стабилизатор трехфазного напряжения, содержащий трехфазный трансформатор с ответвлениями вторичных обмоток, отличающийся тем, что содержит три блока стабилизации напряжения и блок питания, причем начала первичных обмоток трехфазного трансформатора подключаются к источнику трехфазного напряжения переменного тока, а их концы объединены, начала вторичных обмоток трехфазного трансформатора также объединены и соединены с первым входом блока питания, концы вторичных обмоток соединены с первыми входами, а средние выводы вторичных обмоток - со вторыми входами блоков стабилизации напряжения, выходы которых подключены к выводам для подключения нагрузки стабилизатора и ко второму, третьему и четвертому входам блока питания, выходы которого соединены с третьим и четвертым входами блоков стабилизации напряжения, каждый из блоков стабилизации напряжения содержит первый и второй оптосимисторы, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, компаратор, первый и второй формирователи импульсов, причем первый и второй входы блоков стабилизации напряжения соединены с входами первого и второго оптосимисторов соответственно, выходы которых соединены и являются выходами блоков стабилизации напряжения, четвертый вход блоков стабилизации напряжения соединен с входом нуль-органа, первый выход которого через генератор пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является третьим входом блока стабилизации напряжения, выход компаратора через второй формирователь импульсов соединен с управляющим входом второго оптосимистора, второй выход нуль-органа через первый формирователь импульсов соединен с управляющим входом первого оптосимистора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам напряжения переменного тока, и предназначается для использования в системах электроснабжения для стабилизации трехфазного напряжения источника электроэнергии переменного тока.

Известные стабилизаторы трехфазного напряжения переменного тока осуществляют стабилизацию напряжения за счет механического переключения ответвлений обмоток трансформатора (Д.Э. Брускин, А.Е. Захарович, B.C. Хвостов. Электрические машины ч.1. - М.: Высш. школа, 1979. - 288 с., рис.2.54, с. 94 и рис.2.55, с.95). Недостатками таких стабилизаторов являются: ступенчатое регулирование напряжения, низкое быстродействие, большая масса и габариты устройства стабилизации, низкая надежность работы и КПД.

Наиболее близким по техническому решению является стабилизатор трехфазного напряжения с плавным регулированием напряжения между ответвлениями обмоток (Д.Э. Брускин, А.Е. Захарович, B.C. Хвостов. Электрические машины ч.1. - М.: Высш. школа, 1979. - 288 с., рис.2.59, с.99). Недостатком стабилизатора являются: низкая надежность работы и КПД, а также относительно сложная система управления тиристорами.

Техническим решением поставленной задачи является повышение надежности работы и КПД стабилизатора трехфазного напряжения.

Поставленная задача достигается тем, что стабилизатор трехфазного напряжения содержит три блока стабилизации напряжения и блок питания, причем начала первичных обмоток трехфазного трансформатора подключаются к источнику трехфазного напряжения переменного тока, а их концы объединены, начала вторичных обмоток трехфазного трансформатора также объединены и соединены с первым входом блока питания, концы вторичных обмоток соединены с первыми входами, а средние выводы вторичных обмоток - со вторыми входами блоков стабилизации напряжения, выходы которых подключены к выводам для подключения нагрузки стабилизатора и ко второму, третьему и четвертому входам блока питания, выходы которого соединены с третьим и четвертым входами блоков стабилизации напряжения, каждый из блоков стабилизации напряжения содержит первый и второй оптосимисторы, нуль-орган, генератор пилообразного напряжения, компаратор, первый и второй формирователи импульсов, причем первый и второй входы блоков стабилизации напряжения соединены с входами первого и второго оптосимисторов соответственно, выходы которых объединены и являются выходами блоков стабилизации напряжения, четвертый вход блоков стабилизации напряжения соединен с входом нуль-органа, первый выход которого через генератор пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является третьим входом блока стабилизации напряжения, выход компаратора через второй формирователь импульсов соединен с управляющим входом второго оптосимистора, второй выход нуль-органа через первый формирователь импульсов соединен с управляющим входом первого оптосимистора.

Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что вместо 6 диодов и 4 тиристоров на каждую фазу в трехфазном трансформаторе в схеме стабилизации напряжения используются в каждой фазе блоки стабилизации напряжения, содержащие по два оптосимистора и упрощенную систему управления.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна аналогичная заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема трехфазного стабилизатора напряжения переменного тока, а на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие принцип его работы.

Стабилизатор трехфазного напряжения содержит трехфазный трансформатор 1, выводы 2, 3 и 4 для подключения первичных обмоток трансформатора к источнику трехфазного напряжения переменного тока, каждая из вторичных обмоток трансформатора содержит по три ответвления 5, 8, 11 начала обмоток, 6, 9, 12 средние выводы и 7, 10, 13 концы вторичных обмоток, причем начала вторичных обмоток 5, 8, 11 объединены и соединены с первым входом блока питания 17, средние выводы 6, 9, 12 и концы вторичных обмоток 7, 10, 13 через блоки стабилизации напряжения 14, 15 и 16 подключены к выводам для подключения нагрузки стабилизатора 18, 19 и 20, выходы блока питания 17 соединены с блоками стабилизации напряжения 14, 15 и 16, каждый из которых содержит первый и второй оптосимисторы 21 и 22 соответственно, нуль-орган 23, генератор пилообразного напряжения 24, компаратор 25, первый и второй формирователи импульсов 26 и 27 соответственно.

Стабилизатор трехфазного напряжения работает следующим образом. К выводам 2, 3 и 4 трехфазного трансформатора 1 (фиг.1) подключается источник напряжения, в результате на выводах 18, 19 и 20 блоков стабилизации 14, 15 и 16 формируется симметричная трехфазная система напряжений переменного тока. На примере блока стабилизации 16 рассмотрим принцип работы стабилизатора. В номинальном режиме работы фазное напряжение u_H (фиг.2, а) поступает на вход нуль-органа 23, на выходе которого формируются импульсы, синхронные с нулевыми значениями напряжения источника питания u_H (фиг.2, б). Синхронизирующие импульсы через первый формирователь импульсов 26 поступают на управляющий вход оптосимистора 21. Оптосимистр 21 открывается и на выходных выводах вторичной обмотки трансформатора 11 и 12 формируется напряжение u_11,12 (фиг.2, д). Синхронизирующие импульсы поступают также на вход генератора пилообразного напряжения 24, на выходе которого формируется опорный сигнал пилообразной формы u_OC (фиг.2, в), который поступает на первый вход компаратора 25 (фиг.1). На второй вход компаратора 25 поступает ведущий сигнал напряжения постоянного тока u_BC1 (фиг.2, в), который пропорционален напряжению источника питания переменного тока. Когда величина опорного сигнала больше, чем величина ведущего сигнала, т.е. когда u_OC >u_BC1, на выходе компаратора 25 формируются управляющие импульсы (фиг.2, г), которые через формирователь импульсов управления 27 поступают на управляющий вход оптосимистора 22 (фиг.1). Оптосимистр 22 включается, это приводит к естественной коммутации (закрытию) оптосимистора 21 и на выходных выводах вторичной обмотки трансформатора 11 и 13 формируется напряжение u_11,13 (фиг.2, д). После того, как изменится полярность напряжения, прикладываемого к оптосимистору 22, он закрывается, и далее физические процессы повторяются. В результате при поочередной работе оптосимисторов 21 и 22 формируется выходное напряжение u_вых1 (фиг.2, д). Если, к примеру, напряжение источника питания уменьшится, тогда уменьшится величина напряжения источника ведущего сигнала, т.е. u_BC2<u_BC1, (фиг.2, е). Угол управления опто-симистором 22 уменьшится ( ₂< ₁, фиг.2, г, ж), а напряжение u_вых2 увеличится (u_вых2>u_вых1, фиг.2, з).

Использование в каждой фазе вторичных обмоток трансформатора блоков стабилизации напряжения, содержащих по два оптосимистора и упрощенную систему управления, выгодно отличает предлагаемый стабилизатор трехфазного напряжения от известного, так как повышается его надежность работы и КПД.