Трехфазное вольтодобавочное устройство с высокочастотной гальванической развязкой

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.