Трехфазное вольтодобавочное устройство с высокочастотной гальванической развязкой
системы электроснабжения промышленный предприятий трехфазное вольтдобавочное устройство высокочастотная гальваническая развязка
Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий, для социальных нужд и автономных систем электроснабжения, для стабилизации и регулирования напряжения на линиях электропередачи, управления пропускной способностью и регулированием активной и реактивной мощностью. Трехфазное вольтодобавочное устройство с высокочастотной гальванической развязкой содержит входной трехфазный выпрямитель, выходной трехфазный инвертор, выходные вольтодобавочные трансформаторы, входной и выходной пассивные фильтры, отличается тем, что для регулирования напряжения постоянного тока между трехфазным выпрямителем и трехфазным инвертором установлен двойной активный мост с высокочастотной гальванической развязкой, позволяющий менять уровень выпрямленного напряжения, тем самым повышая качество вольтодобавочного напряжения и обеспечивая дополнительную надежность за счет гальванической развязки. Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в точности работы и безопасности работы вольтодобавочного устройства при одновременном снижении объема и веса устройства.
Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий, для социальных нужд и автономных систем электроснабжения, для стабилизации и регулирования напряжения на линиях электропередачи, управления пропускной способностью и регулированием активной и реактивной мощностью.

Известно универсальное модульное вольтодобавочное устройство для распределительных сетей среднего напряжения [1], содержащее трехфазный вольтодобавочный трансформатор, первичные обмотки которого подключены к клеммам высоковольтной линии электропередачи со стороны входа устройства, вторичные обмотки выполнены в виде гальванически развязанных секций со свободными выводами, первичные обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора соединены по схеме «треугольник», все гальванически развязанные секции вторичных обмоток каждой фазы выполнены с одинаковым коэффициентом трансформации, причем первые выводы трехфазного коммутатора, состоящего из трех однофазных мостовых преобразователей, подключены к выходным высоковольтным зажимам со стороны выхода устройства, вторые выводы трехфазного коммутатора подключены к соответствующим клеммам высоковольтной линии электропередачи со стороны входа устройства. Недостатками данного устройства является отсутствие гальванической развязки, низкое быстродействие из-за использования тиристоров и высокой стоимость тиристоров, вызванное тем, что устройство подключается последовательно в линию электропередач, тем самым, через нее проходит полный ток линии электропередач, поэтому для работы требуются дорогостоящие сильноточные элементы.

Известно фазоповоротное устройство [2], содержащее трехфазный сериесный трансформатор, вторичные обмотки которого выполнены со средним выводом и вставлены в рассечку фаз высоковольтной линии электропередачи, а первичные обмотки соединены по схеме треугольника, узлы соединения обмоток которого подключены к высоковольтным выводам трехфазного высоковольтного коммутатора. При этом низковольтные выводы всех фаз коммутатора соединены по схеме звезды, а входные выводы каждой фазы коммутатора подключены ко вторичной обмотке соответствующей фазы трехфазного шунтового трансформатора, первичные обмотки которого высоковольтными выводами подключены к средним выводам вторичных обмоток сериесного трансформатора, а низковольтными выводами соединены по схеме звезды и заземлены. Недостаток данного фазоповоротного устройства заключается в использовании двух трансформаторов сериесного и шунтового, что значительно увеличивает расчетную мощность трансформаторного оборудования. Другим недостатком известного устройства является реализация симметричного регулирования напряжения и отсутствие продольного регулирования. Это делает невозможным изменение, а, следовательно, и стабилизацию выходного напряжения по величине.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является стабилизатор напряжения трансформаторной подстанции со звеном повышенной частоты, включенный на низкой стороне главного трансформатора подстанции [3] и содержащий выпрямитель и инвертор с синхронизированными с сетью системами управления, понижающий трансформатор с первичной обмоткой, соединенной в звезду и через последовательно соединенные инвертор и выпрямитель подключенной к выводам для подключения нагрузки, к которым также подключен вход датчика напряжения, выход которого через элемент сравнения подключен к управляющему входу системы управления инвертора, выполненной с возможностью регулирования фазы напряжения вольтодобавки в сторону опережения относительно напряжения сети, отличающийся тем, что введен нулевой циклоконвертор на однооперационных тиристорах с синхронизированной сетью системой управления, вход циклоконвертора подключен к соединенной в звезду вторичной обмотке понижающего трансформатора, а его выход в рассечку звезды вторичной обмотки главного трансформатора, подключенной своими другими выводами к выводам для подключения нагрузки, при этом управляющие входы систем управления выпрямителем, инвертором и циклоконвертором объединены, система управления инвертором выполнена с возможностью повышения частоты выходного напряжения инвертора кратно числу фаз по отношению к частоте сети, а система управления циклоконвертором выполнена с возможностью одновременного с системой управления инвертором опережающего регулирования фазы напряжения вол ьто добавки. Недостатками устройства является применение большого числа преобразований на тиристорах, что уменьшает быстроту коммутации и качество работы схемы, а также включение предлагаемого устройства на высокой стороне усложняет выпрямитель, инвертор, фильтр и узлы их защиты, а на низкой - не улучшает энергетические показатели главного трансформатора подстанции, работающего в условиях нестабильной сети и изменяющейся нагрузки.
Цель изобретения - увеличения качества и безопасности работы вольтодобавочного устройство за счет двойного активного моста с гальванической высокочастотной развязки, позволяющей регулировать постоянное напряжение для более точного и плавного вольтодобавления между подключаемыми входными клеммам и вольтодобавочными трансформаторами на выходе при меньшей массе и габаритов.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в точности работы и безопасности работы вольтодобавочного устройства при значительном снижение объема и веса устройства.
Техническая задача решается предлагаемым трехфазным вольтодобавочным устройством с высокочастотной гальванической развязкой, содержащим входной трехфазный выпрямитель, выходной трехфазный инвертор, выходные вольтодобавочные трансформаторы, входной и выходной пассивные фильтры, которое отличается тем, что для регулирования напряжения постоянного тока между трехфазным выпрямителем и трехфазным инвертором установлен двойной активный мост с высокочастотной гальванической развязкой, позволяющий менять уровень выпрямленного напряжения, тем самым повышая качество вольтодобавочного напряжения и обеспечивающего дополнительную надежность за счет гальванической развязки. Высокочастотный трансформатор в несколько раз меньше по габаритам, чем трансформатор, работающий на промышленной частоте.

Аппаратная реализация предлагаемого устройства может быть осуществлена с помощью существующих силовых электротехнических, электронных и микропроцессорных устройств, при надлежащем выборе и настройке соответствующих параметров.
Литература

1. Патент Российской Федерации на изобретение RU 2 710 886 С2, МПК Н03Н 7/18 / Асабин А. А., Соснина Е. Н., Кралин А. А., Крюков Е.В. (RU). Заяв.: 20.06.2018; Опубл.: 14.01.2020.
2. Патент Российской Федерации на полезную модель RU 106060 U1 кл. Н03Н 7/18 / Жмуров В. П., Стельмаков В. Н., Тарасов А. Н., Гринштейн Б И (RU). Заяв.: 31.01.2011 Опубл.: 27.06.2011.
3. Патент Российской Федерации на полезную модель RU 2 155 366 С2 кл. G05F 1/26 G05F 1/30 Н02М 5/257 / Климаш B.C. Круговой Р.Н. (RU). Заяв.: 06.01.1998 Опубл.: 27.08.2000.
Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий, для социальных нужд и автономных систем электроснабжения, для стабилизации и регулирования напряжения на линиях электропередачи, управления пропускной способностью и регулированием активной и реактивной мощностью.
Борис
Авдеев
Александрович
канд.техн.наук, доцент, доцент  кафедры электрооборудования судов и автоматизации производства
Кандидат технических наук
Доцент
AAQ-1670-2021
57216269333
809758
0000-0001-6902-245X
РОССИЯ
Евгений
Масюткин
Петрович
Ректор ФГБОУ ВО "КГМТУ"
РОССИЯ
45.31.01
Общие вопросы
02.02.IQ
ENGINEERING, ELECTRICAL & ELECTRONIC
Борис
Авдеев
Александрович
РОССИЯ
Алексей
Вынгра
Викторович
РОССИЯ
РОСРЫБОЛОВСТВО
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
1087746846274
Организация
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральные государственные казенные учреждения
ФГБОУ ВО "КГМТУ"
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
1159102037940
ЕВГЕНИЙ
МАСЮТКИН
ПЕТРОВИЧ
Организация
Федеральное агентство по рыболовству
Федеральные государственные бюджетные учреждения