КОМПЕНСАТОР, А ТАКЖЕ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЕГО КОНТРОЛЯ Российский патент 2021 года по МПК H02J3/18 G05F1/70 

Техническая область

Настоящее изобретение относится к области электротехнических и электронных технологий в электротехнических системах, в частности относится к компенсаторам и способам и устройствам их контроля.

Уровень техники

Изобретатели заметили, что по мере стремительного развития электротехнических систем, постоянного увеличения нагрузки, непрекращающегося усложнения структуры сети и широкомасштабного внедрения альтернативных источников энергии, возникающие проблемы неравномерного распределения потока, недостаточной способности поддержки напряжения, чрезмерно высокого тока короткого замыкания и электромагнитных колебаний зачастую тесто связаны между собой и представляют собой новые препятствия в контроле работы электросети. Ввиду насыщения коридоров электропередачи и коммерциализации электросетевых компаний увеличивать пропускную способность электропередачи посредством сооружения новых линий электропередач становится все сложнее. FACTS рекомендует использовать силовое электронное оборудование, а также другие статические контроллеры для повышения управляемости системы и систем передачи переменного тока с мощной пропускной способностью, и предлагает следующее решение вышеописанных проблем.

Изобретатели также заметили, что использование статического синхронного последовательного компенсатора (SSSC) с модульным многоуровневым конвертером источника напряжения, компенсатора с объединенным контроллером потоков мощности (UPFC), а также межсетевым контроллером потоков мощности (IPFC) и других компенсаторов с функциями последовательной компенсации и контроля фазового сдвига позволяет оптимизировать и регулировать потоки системы, но из-за эффекта сопровождающего тока диода использованный силовой модуль не может осуществлять сброс сбоев постоянного тока посредством автоматического скоростного контроля, а серьезные сбои могут оказать влияние на безопасность оборудования, поэтому необходим такой компенсатор, который позволит не только оптимизировать потоки системы, но и при условии неизменного напряжения переменного тока, последовательно подключенного к цепи, снизить напряжение постоянного тока и ток при возникновении сбоя, а также позволит более безопасно и надежно предотвращать аварийный ток на стороне постоянного тока.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение раскрывает компенсатор, характеризующийся тем, что включает: первый конвертер тока, первый трансформатор и переключатель, при этом упомянутый первый конвертер тока включает шесть вспомогательных цепей, а упомянутые вспомогательные цепи включают последовательно соединенные комплексный силовой блок и электрический реактор; упомянутый комплексный силовой блок включает: последовательно соединенные первый силовой блок и второй силовой блок или последовательно соединенный второй силовой блок; упомянутый первый силовой блок включает по крайней мере первый отключаемый элемент Т1, второй отключаемый элемент Т2 и первый конденсатор С1; один конец упомянутого первого конденсатора С1 соединяется с положительным полюсом упомянутого первого отключаемого элемента Т1; другой конец упомянутого первого конденсатора С1 соединяется с отрицательным полюсом упомянутого второго отключаемого элемента Т2, а место соединения является первой выходной клеммой первого силового блока; положительный полюс упомянутого второго отключаемого элемента соединяется с отрицательным полюсом первого отключаемого элемента, а место соединения является второй выходной клеммой первого силового блока; упомянутый второй силовой блок включает по крайней мере третий отключаемый элемент Т3, четвертый отключаемый элемент Т4, пятый отключаемый элемент Т5, шестой отключаемый элемент Т6 и второй конденсатор С2; один конец упомянутого второго конденсатора С2 соединяется с положительным полюсом упомянутого третьего отключаемого элемента Т3 и положительным полюсом четвертого отключаемого элемента Т4; другой конец упомянутого первого конденсатора С2 соединяется с отрицательным полюсом упомянутого пятого отключаемого элемента Т5 и отрицательным полюсом шестого отключаемого элемента Т6; отрицательный полюс упомянутого третьего отключаемого элемента Т3 соединяется с положительным полюсом пятого отключаемого элемента Т5, а место соединения является второй выходной клеммой второго силового блока; отрицательный полюс упомянутого четвертого отключаемого элемента Т4 соединяется с положительным полюсом шестого отключаемого элемента Т6, а место соединения является первой выходной клеммой второго силового блока; упомянутый первый трансформатор включает по крайней мере первую боковую обмотку и вторую боковую обмотку, при этом упомянутая первая боковая обмотка соединяется с разъемом упомянутого первого конвертера тока на стороне переменного тока, а упомянутая вторая боковая обмотка последовательно подключается к цепи системы переменного тока; оба конца упомянутой второй обмотки параллельно соединяются с переключателем; упомянутый переключатель параллельно соединяется с упомянутым первым трансформатором, после чего включается в цепь системы переменного тока.

Кроме того, упомянутый компенсатор также включает второй конвертер тока, при этом упомянутый второй конвертер тока включает разъем на стороне переменного тока и разъем на стороне постоянного тока, упомянутый разъем на стороне постоянного тока параллельно подключается к упомянутому первому конвертеру тока и посредством упомянутого разъема на стороне переменного тока включается в упомянутую систему переменного тока.

Кроме того, упомянутый компенсатор также включает устройство компенсации реактивной мощности, которое подключается к упомянутой системе переменного тока.

Кроме того, среди упомянутых шести вспомогательных цепей первый конец первой вспомогательной цепи соединяется с первым концом второй вспомогательной цепи, а место соединения является первым разъемом на стороне переменного тока; первый конец третьей вспомогательной цепи соединяется с первым концом четвертой вспомогательной цепи, а точка соединения является вторым разъемом на стороне переменного тока; первый конец пятой вспомогательной цепи соединяется с первым концом шестой вспомогательной цепи, а точка соединения является третьим разъемом на стороне переменного тока; второй конец упомянутой первой вспомогательной цепи соединяется со вторым концом упомянутой третьей вспомогательной цепи и вторым концом упомянутой пятой вспомогательной цепи, а место соединения является разъемом положительного полюса на стороне постоянного тока; второй конец упомянутой второй вспомогательной цепи соединяется со вторым концом упомянутой четвертой вспомогательной цепи и вторым концом упомянутой шестой вспомогательной цепи, а место соединения является разъемом отрицательного полюса на стороне постоянного тока.

Кроме того, упомянутые отключаемые элементы включают один или несколько управляемых коммутационных элементов, при этом эти управляемые коммутационные элементы могут быть одного из следующих видов: БТИЗ (IGBT), биполярные транзисторы с коммутируемым затвором (IGCT), полевые МОП-транзисторы (MOSFET) и запираемые тиристоры (GTO).

Кроме того, между второй боковой обмоткой упомянутого первого трансформатора и упомянутой цепью последовательно подключается первое компенсационное устройство.

Кроме того, между первой боковой обмоткой упомянутого первого трансформатора и разъемом на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока последовательно подключается второе компенсационное устройство.

Кроме того, упомянутое первое компенсационное устройство или второе компенсационное устройство включают: параллельно подключенные блок электрического реактора и коммутационное устройство, при этом упомянутый блок реактора включает по крайней мере один последовательно соединенный электрический реактор, а упомянутое коммутационное устройство включает переключатели одного или нескольких из следующих видов: механический переключатель; переключатель, состоящий из силовых электронных компонентов.

Кроме того, оба конца первой боковой обмотки упомянутого первого трансформатора параллельно соединяются с обходным коммутационным устройством, а упомянутое обходное коммутационное устройство включает переключатели одного или нескольких из следующих видов: механический переключатель; переключатель, состоящий из силовых электронных компонентов.

Кроме того, для первой боковой обмотки упомянутого первого трансформатора используется звездообразное или треугольное соединение проводов.

Кроме того, для первой боковой обмотки упомянутого первого трансформатора используется звездообразное соединение проводов, а нейтральная точка заземляется напрямую или посредством резистора; упомянутый первый трансформатор включает третью боковую обмотку, для упомянутой третьей боковой обмотки используется треугольный тип соединения.

Кроме того, упомянутый второй конвертер тока включается в систему переменного тока посредством второго трансформатора, а упомянутый второй трансформатор является трехфазным трансформатором и включает по крайней мере две боковые обмотки; кроме того, разъем на стороне переменного тока второго конвертера тока соединяется с первой боковой обмоткой второго трансформатора, а вторая боковая обмотка второго трансформатора параллельно включается в систему переменного тока.

Кроме того, между разъемом на стороне переменного тока упомянутого второго конвертера тока и системой переменного тока размещается параллельно подключенный резистор и коммутационное устройство, при этом упомянутое коммутационное устройство включает рубильник или переключатель.

Кроме того, упомянутый второй конвертер тока включает преобразователь источника напряжения, который может иметь одну из следующих конструкций: двухуровневая, трехуровневая, мультиплетная конструкция трансформатора, а также модульная многоуровневая конструкция.

Кроме того, в качестве второго конвертера тока может выступать конвертер одного из следующих видов: тиристорный конвертер; неуправляемый диодный выпрямительный мост.

Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают способ контроля компенсатора, характеризующийся тем, что он включает следующие этапы: определение справочного значения активной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением активной мощности цепи и измеренным значением активной мощности цепи; определение справочного значения реактивной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением реактивной мощности цепи и измеренным значением реактивной мощности цепи; расчет справочного значения тока разъема на стороне переменного тока первого конвертера тока в соответствии с упомянутым справочным значением активной мощности первого конвертера тока и упомянутым справочным значением реактивной мощности первого конвертера тока; определение справочного значения выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока в соответствии со справочным значением тока разъема на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока; контроль включения и отключения отключаемого элемента комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока, чтобы посредством контроля выходного напряжения комплексного силового блока добиться того, чтобы при выходном напряжении в один и тот же момент времени, равным соответственно 0, напряжению конденсатора, отрицательному значению напряжения конденсатора, число первых силовых блоков и вторых силовых блоков удовлетворяло справочному значению выходного напряжения на стороне переменного тока, справочному значению выходного напряжения на стороне постоянного тока, что позволит обеспечить снижение напряжения на стороне постоянного тока в условиях компенсации.

Кроме того, во время запуска упомянутого компенсатора перед определением справочного значения активной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением активной мощности цепи и измеренным значением активной мощности цепи также имеют место следующие этапы: разблокировка упомянутого первого конвертера тока; контроль постепенного снижения тока упомянутого переключателя, постепенная передача тока цепи на вторую боковую обмотку упомянутого первого трансформатора; после того, как ток упомянутого переключателя станет равным нулю, отключение упомянутого переключателя и завершение запуска упомянутого компенсатора.

Кроме того, когда компенсатор включает второй конвертер тока, во время запуска упомянутого компенсатора перед упомянутой разблокировкой упомянутого первого конвертера тока также имеют место следующие этапы: запуск второго конвертера тока, создания напряжения постоянного тока.

Кроме того, при прекращении работы упомянутого компенсатора после контроля включения и отключения отключаемого элемента комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока также имеют место следующие этапы: контроль тождественности тока второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора и тока цепи; смыкание упомянутого переключателя; контроль постепенной передачи тока от второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора на упомянутый переключатель; после того, как ток второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора будет равным нулю, осуществление блокировки упомянутого первого конвертера тока.

Кроме того, когда компенсатор включает второй конвертер тока, при прекращении работы упомянутого компенсатора после блокировки упомянутого первого конвертера тока, которая происходит после того, как ток второй боковой обмотки первого конвертера становится равным нулю, также имеют место следующие этапы: удаление упомянутого второго конвертера тока, осуществление прекращения работы упомянутого компенсатора.

Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают устройство контроля компенсатора, характеризующееся тем, что оно включает: первый блок контроля активной мощности цепи, первый блок контроля реактивной мощности цепи, первый блок расчета тока разъема на стороне переменного тока, первый блок расчета напряжения разъема на стороне переменного тока и блок контроля первого силового блока; при этом, первый блок контроля активной мощности цепи определяет справочное значение активной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением активной мощности цепи и измеренным значением активной мощности цепи; упомянутый первый блок контроля реактивной мощности цепи определяет справочное значение реактивной мощности упомянутого первого конвертера тока в соответствии с командным значением реактивной мощности цепи и измеренным значением реактивной мощности цепи; упомянутый блок расчета тока разъема на стороне переменного напряжения осуществляет расчет справочного значения тока разъема на стороне переменного тока первого конвертера тока в соответствии с упомянутым справочным значением активной мощности упомянутого первого конвертера и упомянутым справочным значением реактивной мощности первого конвертера тока; упомянутый первый блок расчета напряжения разъема на стороне переменного тока определяет справочное значение выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока в соответствии со справочным значением тока разъема на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока; упомянутый блок контроля первого силового блока осуществляет контроль включения и отключения отключаемого элемента комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока, чтобы посредством контроля выходного напряжения комплексного силового блока добиться того, чтобы при выходном напряжении в один и тот же момент времени, равным соответственно 0, напряжению конденсатора, отрицательному значению напряжения конденсатора, число первых силовых блоков и вторых силовых блоков удовлетворяло справочному значению выходного напряжения на стороне переменного тока, справочному значению выходного напряжения на стороне постоянного тока, что позволит обеспечить снижение напряжения на стороне постоянного тока в условиях компенсации.

Кроме того, упомянутое устройство контроля также включает: блок контроля запуска и блок контроля прекращения работы; при запуске упомянутого компенсатора упомянутый блок контроля запуска осуществляет разблокировку упомянутого первого конвертера тока и контроль постепенного снижения тока переключателя, постепенную передачу тока цепи на вторую боковую обмотку первого трансформатора, а после того, как ток упомянутого переключателя достигает нуля, отключает упомянутый переключатель, завершая запуск упомянутого компенсатора; упомянутый блок контроля прекращения работы при прекращении работы упомянутого компенсатора контролирует ток второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора таким образом, чтобы он был равным току цепи, смыкает упомянутый переключатель и контролирует постепенную передачу тока от второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора на упомянутый переключатель, а когда ток второй обмотки упомянутого первого трансформатора становится равным нулю, блокирует упомянутый первый конвертер тока, осуществляя прекращение работы упомянутого компенсатора.

В качестве предпочтительного технического решения, когда упомянутый компенсатор включает второй конвертер тока, упомянутое устройство контроля также включает: блок контроля запуска и блок контроля прекращения работы; при запуске упомянутого компенсатора упомянутый блок контроля запуска запускает второй конвертер тока, создает напряжение постоянного тока, осуществляет разблокировку упомянутого первого конвертера тока и контроль постепенного снижения тока переключателя, постепенную передачу тока цепи на вторую боковую обмотку первого трансформатора, а после того, как ток упомянутого переключателя достигает нуля, отключает упомянутый переключатель, завершая запуск упомянутого компенсатора; при прекращении работы упомянутого компенсатора упомянутый блок контроля прекращения работы контролирует ток второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора таким образом, чтобы он был равным току цепи, смыкает упомянутый переключатель и контролирует постепенную передачу тока от второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора на упомянутый переключатель, а когда ток второй обмотки упомянутого первого трансформатора становится равным нулю, осуществляет блокировку упомянутого первого конвертера тока и удаляет упомянутый второй конвертер, осуществляя прекращение работы упомянутого компенсатора.

Варианты осуществления настоящего изобретения также представляют техническое решение, обеспечивающее функции компенсации и контроля переносом фазы и позволяющее осуществлять скоростной контроль активной и реактивной энергии линии электропередачи. Благодаря наличию в конвертере тока двух различных силовых блоков можно эффективно снижать напряжение на стороне постоянного тока, а также аварийный ток в случае сбоя на стороне постоянного тока; кроме того, в сочетании с особой конструкцией первого трансформатора и наличием переключателя, это позволяет повысить надежность компенсатора.

Краткое описание прилагаемых чертежей

Для более четкого разъяснения технических решений по вариантам осуществления настоящего изобретения далее приводится обзор прилагаемых чертежей, необходимых для описания вариантов осуществления. При этом совершенно очевидно, что чертежи в приведенном ниже описании отображают только некоторые варианты осуществления, и рядовой технический персонал данной отрасли может, не применяя созидательного труда, вывести из этих чертежей другие чертежи.

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение компенсатора по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение компенсатора с последовательно подключенным первым компенсационным устройством по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение компенсатора с последовательно подключенным вторым компенсационным устройством по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение компенсатора с параллельно подключенным обходным коммутационным устройством по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение деформации компенсатора, изображенного на Фиг. 1;

Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение компенсатора с параллельно подключенным вторым конвертером тока по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6 со вторым конвертером тока, подключенным к системе переменного тока посредством второго трансформатора;

Фиг. 8 представляет собой схематическое изображении компенсатора на основе Фиг. 6 с параллельно подключенными резистором и коммутационным устройством;

Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает двухуровневый конвертер тока;

Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает трехуровневый конвертер тока;

Фиг. 11 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает модульный многоуровневый конвертер тока;

Фиг. 12 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает тиристорный конвертер тока;

Фиг. 13 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает неуправляемый диодный выпрямительный мост;

Фиг. 14 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает третий силовой блок или четвертый силовой блок или оба из них, подключенные последовательно в любом порядке;

Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6 с последовательно подключенным первым компенсационным устройством;

Фиг. 16 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6 с последовательно подключенным вторым компенсационным устройством;

Фиг. 17 представляет собой схематическое изображении компенсатора на основе Фиг. 6 с параллельно подключенными обходным коммутационным устройством;

Фиг. 18 представляет собой схематическое изображение компенсатора по одному варианту осуществления настоящего изобретения с устройством компенсации реактивной мощности;

Фиг. 19 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18 со вторым конвертером тока, подключенным к системе переменного тока посредством второго трансформатора;

Фиг. 20 представляет собой схематическое изображении компенсатора на основе Фиг. 18 с параллельно подключенными резистором и коммутационным устройством;

Фиг. 21 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где в качестве второго конвертера тока выступает двухуровневый конвертер тока;

Фиг. 22 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где в качестве второго конвертера тока выступает трехуровневый конвертер тока;

Фиг. 23 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где в качестве второго конвертера тока выступает модульный многоуровневый конвертер тока;

Фиг. 24 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где в качестве второго конвертера тока выступает тиристорный конвертер тока;

Фиг. 25 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где в качестве второго конвертера тока выступает неуправляемый диодный выпрямительный мост;

Фиг. 26 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18 с последовательно подключенным первым компенсационным устройством;

Фиг. 27 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18 с последовательно подключенным вторым компенсационным устройством;

Фиг. 28 представляет собой схематическое изображении компенсатора на основе Фиг. 18 с параллельно подключенным обходным коммутационным устройством;

Фиг. 29 представляет собой схему технологического процесса способа контроля компенсатора по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 30 представляет собой схему технологического процесса способа контроля компенсатора по еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 31 представляет собой схематическое изображение элементов устройства контроля компенсатора по одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 32 представляет собой схематическое изображение элементов устройства контроля компенсатора по еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Конкретные варианты осуществления

Для более четкого разъяснения цели, технического решения и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения далее на основе чертежей и вариантов осуществления приводится подробное и детальное описание конкретных вариантов осуществления технического решения по настоящему изобретению. При этом, приведенное ниже описание конкретных способов и вариантов осуществления приводится только с целью разъяснения и никоим образом не ограничивает настоящее изобретение. Здесь приводятся некоторые, а не все варианты осуществления настоящего изобретения, и другие варианты осуществления, полученные техническим персоналом данной отрасли посредством внесения различных изменений в настоящее изобретение, также находятся в диапазоне защиты настоящего изобретения.

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение компенсатора по одному варианту осуществления настоящего изобретения и включает по крайней мере первый конвертер тока, первый трансформатор и переключатель.

Первый конвертер тока состоит из шести вспомогательных цепей; первый конец первой вспомогательной цепи соединяется с первым концом второй вспомогательной цепи, а точка соединения является первым разъемом на стороне переменного тока. Первый конец третьей вспомогательной цепи соединяется с первым концом четвертой вспомогательной цепи, а точка соединения является вторым разъемом на стороне переменного тока. Первый конец пятой вспомогательной цепи соединяется с первым концом шестой вспомогательной цепи, а точка соединения является третьим разъемом на стороне переменного тока. Второй конец первой вспомогательной цепи соединяется со вторым концом третьей вспомогательной цепи и вторым концом пятой вспомогательной цепи, а точка соединения является разъемом положительного полюса на стороне постоянного тока. Второй конец второй вспомогательной цепи соединяется со вторым концом четвертой вспомогательной цепи и вторым концом шестой вспомогательной цепи, а точка соединения является разъемом отрицательного полюса на стороне постоянного тока. Первый трансформатор является трехфазным третьим трансформатором и включает по крайней мере две боковые обмотки, при этом первая боковая обмотка соединяется с разъемом на стороне переменного тока первого конвертера тока, а вторая боковая обмотка последовательно включается в цепь системы переменного тока; оба конца второй обмотки параллельно подключаются к переключателю.

Вспомогательные цепи включают последовательно соединенные комплексный силовой блок и электрический реактор. В первой, третьей и пятой вспомогательной цепи первый конец электрического реактора является первым концом вспомогательной цепи, второй конец электрического реактора соединяется с первой выходной клеммой комплексного силового блока, а вторая выходная клемма комплексного силового блока является вторым концом вспомогательной цепи. Во второй, четвертой и шестой вспомогательной цепи первый конец электрического реактора является первым концом вспомогательной цепи, второй конец электрического реактора соединяется со второй выходной клеммой комплексного силового блока, а первая выходная клемма комплексного силового блока является вторым концом вспомогательной цепи.

Если говорить конкретно, то комплексный силовой блок и электрический реактор можно менять местами; их расположение не ограничивается описанным здесь. Как показано на Фиг. 5, в первой, третьей и пятой вспомогательной цепи первая выходная клемма комплексного силового блока является первым концом вспомогательной цепи, вторая выходная клемма комплексного силового блока соединяется с первым концом электрического реактора, а второй конец электрического реактора является вторым концом вспомогательной цепи. Во второй, четвертой и шестой вспомогательной цепи вторая выходная клемма комплексного силового блока является первым концом вспомогательной цепи, первый выходной конец комплексного силового блока соединяется с первым концом электрического реактора, а второй конец электрического реактора является вторым концом вспомогательной цепи.

Комплексный силовой блок включает: последовательно соединенные первый силовой блок и второй силовой блок. Первый силовой блок и второй силовой блок подключаются последовательно в любом порядке.

Первый силовой блок включает по крайней мере первый отключаемый элемент Т1, второй отключаемый элемент Т2 и первый конденсатор С1. Один конец первого конденсатора С1 соединяется с положительным полюсом первого отключаемого элемента Т1, а другой конец первого конденсатора С1 соединяется с отрицательным полюсом второго отключаемого элемента Т2, а место соединения является первой выходной клеммой первого силового блока. Положительный полюс второго отключаемого элемента Т2 соединяется с отрицательным полюсом первого отключаемого элемента, а место соединения является второй выходной клеммой первого силового блока.

Второй силовой блок включает по крайней мере третий отключаемый элемент Т3, четвертый отключаемый элемент Т4, пятый отключаемый элемент Т5, шестой отключаемый элемент Т6 и второй конденсатор С2. Один конец второго конденсатора С2 соединяется с положительным полюсом третьего отключаемого элемента Т3 и положительным полюсом четвертого отключаемого элемента Т4; другой конец второго конденсатора С2 соединяется с отрицательным полюсом пятого отключаемого элемента Т5 и отрицательным полюсом шестого отключаемого элемента Т6; отрицательный полюс третьего отключаемого элемента Т3 соединяется с положительным полюсом пятого отключаемого элемента Т5, а место соединения является второй выходной клеммой второго силового блока; отрицательный полюс четвертого отключаемого элемента Т4 соединяется с положительным полюсом шестого отключаемого элемента Т6, а место соединения является первой выходной клеммой второго силового блока.

Отключаемые элементы, помимо прочего, включают один или несколько управляемых коммутационных элементов, при этом эти управляемые коммутационные элементы могут быть, помимо прочего, одного из следующих видов: БТИЗ (IGBT), биполярные транзисторы с коммутируемым затвором (IGCT), полевые МОП-транзисторы (MOSFET) и запираемые тиристоры (GTO). В качестве отключаемых элементов могут использоваться несколько управляемых коммутационных элементов, соединенных последовательно или параллельно. Если в качестве отключаемого элемента используется БТИЗ (IGBT), то положительный полюс является его коллекторным электродом, а отрицательный полюс – эмиттерным электродом. Если в качестве отключаемого элемента используется биполярный транзистор с коммутируемым затвором (IGCT) или запираемый тиристор (GTO), то положительный полюс является его анодом, а отрицательный полюс - катодом. Если в качестве отключаемого элемента используется полевой МОП-транзистор (MOSFET), то положительный полюс является его электродом стока, а отрицательный полюс - электродом истока.

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение компенсатора с последовательно подключенным первым компенсационным устройством по одному варианту осуществления настоящего изобретения, при этом между второй боковой обмоткой первого трансформатора и цепью последовательно подключается первое компенсационное устройство. Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение компенсатора с последовательно подключенным вторым компенсационным устройством по одному варианту осуществления настоящего изобретения, при этом между первой боковой обмоткой первого трансформатора и разъемом на стороне переменного тока первого конвертера тока последовательно подключается второе компенсационное устройство. Первое компенсационное устройство и второе компенсационное устройство подключаются параллельно посредством блока электрического реактора и коммутационного устройства, при этом блок электрического реактора включает по крайней мере один последовательно подключенный электрический реактор, а коммутационное устройство включает, но не ограничивается механическим переключателем и переключателем, состоящим из силовых электронных компонентов.

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение компенсатора с параллельно подключенным обходным коммутационным устройством по одному варианту осуществления настоящего изобретения, при этом оба конца первой боковой обмотки первого трансформатора параллельно соединяются с обходным коммутационным устройством, а обходное коммутационное устройство может, помимо прочего, включать механический переключатель и переключатель, состоящий из силовых электронных компонентов.

Для первой боковой обмотки первого трансформатора используется звездообразное или треугольное соединение проводов. Для первой боковой обмотки первого трансформатора используется звездообразное соединение проводов, а нейтральная точка заземляется напрямую или посредством резистора. Когда первый трансформатор включает третью боковую обмотку, для третьей боковой обмотки используется треугольный тип соединения.

Выходное напряжение на стороне переменного тока первого конвертера тока последовательно подключается к цепи посредством первого трансформатора, что эквивалентно последовательному включению в цепь источника напряжения с контролируемой амплитудой и фазой, при этом изменение разницы амплитуд и разницы фаз между напряжением на двух концах цепи позволяет осуществлять контроль и регулировку активной и реактивной мощности цепи. С помощью внешнего оборудования можно управлять включением и отключением отключаемого элемента в комплексном силовом блоке. Посредством изменения и регулировки выходного напряжения силового блока можно сделать внешнее выходное напряжение первого силового блока равным нулю или равным напряжению внутреннего конденсатора данного силового блока; внешнее выходное напряжение второго силового блока может быть равным нулю или равным напряжению внутреннего конденсатора данного силового блока, а также может быть равным отрицательному значению напряжения внутреннего конденсатора данного силового блока. Суммы внешнего выходного напряжения первой и второй, третьей и четвертой, пятой и шестой вспомогательной цепи первого конвертера тока равны, а напряжение на стороне постоянного тока равно внешнему выходному напряжению, поэтому когда в комплексном силовом блоке существует второй силовой блок напряжения конденсатора, внешнее выходное отрицательное напряжение, становится возможным снизить напряжение на стороне постоянного тока. Во время исправной работы посредством контроля выходного отрицательного напряжения второго силового блока можно обеспечить неизменное напряжение переменного тока, последовательно включенное в цепь, и в то же время снизить напряжение постоянного тока, а также снизить ток при возникновении сбоя. В случае сбоя на стороне постоянного тока благодаря особенности двустороннего выхода напряжения второго силового блока можно эффективно сдерживать аварийный ток.

Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение компенсатора c параллельно подключенным вторым конвертером тока по одному варианту осуществления настоящего изобретения, включающего первый конвертер тока, второй конвертер тока, первый трансформатор и переключатель. Второй конвертер включает разъем на стороне переменного тока и разъем на стороне постоянного тока и включается в систему переменного тока посредством разъема на стороне переменного тока. Первый конвертер тока, первый трансформатор и переключатель аналогичны вариантам осуществления, приведенным выше, поэтому здесь подробно не описываются.

Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где второй конвертер тока подключается к системе переменного тока посредством второго трансформатора, при этом второй конвертер тока включается в систему переменного тока посредством второго трансформатора. Второй трансформатор является трехфазным трансформатором и по крайней мере включает две боковые обмотки; разъем на стороне переменного тока второго конвертера соединяется с первой боковой обмоткой второго трансформатора, а вторая боковая обмотка второго трансформатора параллельно включается в систему переменного тока.

Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6 с параллельно подключенными резистором и коммутационным устройством; при этом, между разъемом на стороне переменного тока второго конвертера тока и системой переменного тока размещается параллельно подключенные резистор и коммутационное устройство, а коммутационное устройство включает, помимо прочего, рубильник и переключатель.

Второй конвертер тока включает, помимо прочего, конвертер источника напряжения, который может, помимо прочего, иметь одну из следующих конструкций: двухуровневая, трехуровневая, мультиплетная конструкция трансформатора, а также модульная многоуровневая конструкция, как показано на Фиг. 9, Фиг. 10 и Фиг. 11. Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает двухуровневый конвертер тока; Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает трехуровневый конвертер тока; Фиг. 11 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает модульный многоуровневый конвертер тока; при этом второй конвертер тока имеет модульную многоуровневую конструкцию.

Фиг. 12 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает тиристорный конвертер тока. Как показано на Фиг. 13 и Фиг. 14, в качестве второго конвертера тока может, помимо прочего, выступать: тиристорный конвертер; неуправляемый диодный выпрямительный мост. Фиг. 13 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает неуправляемый диодный выпрямительный мост; Фиг. 14 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6, где в качестве второго конвертера тока выступает третий силовой блок, четвертый силовой блок или оба из них, подключенные последовательно в любом порядке.

Третий силовой блок включает одиннадцатый отключаемый элемент Т11, двенадцатый отключаемый элемент Т12, седьмой отключаемый элемент Т7, первый диод D1 и третий конденсатор С3. Положительный полюс одиннадцатого отключаемого элемента Т11 соединяется с отрицательным полюсом двенадцатого отключаемого элемента Т12, а место соединения является второй выходной клеммой третьего силового блока. Один конец третьего конденсатора С3, положительный полюс двенадцатого отключаемого элемента Т12 и отрицательный полюс первого диода D1 соединяются друг с другом; другой конец третьего конденсатора С3, отрицательный полюс одиннадцатого отключаемого элемента Т11 и отрицательный полюс седьмого отключаемого элемента Т7 соединяются друг с другом; положительный полюс первого диода D1 соединяется с положительным полюсом седьмого отключаемого элемента Т7, и это соединение служит другой выходной клеммой третьего силового блока.

Четвертый силовой блок включает по крайней мере восьмой отключаемый элемент Т8, девятый отключаемый элемент Т9, десятый отключаемый элемент Т10, второй диод D2 и четвертый конденсатор С4. Отрицательный полюс диода D2 соединяется с отрицательным полюсом восьмого отключаемого элемента Т8, и это соединение служит выходной клеммой четвертого силового блока. Положительный полюс восьмого отключаемого элемента Т8, положительный полюс десятого отключаемого элемента Т10 и один конец четвертого конденсатора С4 соединяются друг с другом; положительный полюс второго диода D2, отрицательный полюс девятого отключаемого элемента Т9 и другой конец четвертого конденсатора С4 соединяются друг с другом; положительный полюс девятого отключаемого элемента Т9 соединяется с отрицательным полюсом десятого отключаемого элемента Т10, и это соединение является другой выходной клеммой четвертого силового блока.

Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6 с последовательно подключенным первым компенсационным устройством. Как показано на Фиг. 15, между второй боковой обмоткой первого трансформатора и цепью последовательно подключается первое компенсационное устройство. Фиг. 16 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6 с последовательно подключенным вторым компенсационным устройством. Как показано на Фиг. 16, между первой боковой обмоткой первого трансформатора и разъемом на стороне переменного тока первого конвертера тока последовательно подключается второе компенсационное устройство. Первое компенсационное устройство и второе компенсационное устройство подключаются параллельно посредством блока электрического реактора и коммутационного устройства, при этом блок электрического реактора включает по крайней мере один последовательно подключенный электрический реактор, а коммутационное устройство может, помимо прочего, включать механический переключатель и переключатель, состоящий из силовых электронных компонентов.

Фиг. 17 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 6 с параллельно подключенным обходным коммутационным устройством. Как показано на Фиг. 17, оба конца первой боковой обмотки первого трансформатора параллельно соединяются с обходным коммутационным устройством, а обходное коммутационное устройство может, помимо прочего, включать механический переключатель и переключатель, состоящий из силовых электронных компонентов.

Для первой боковой обмотки первого трансформатора используется звездообразное или треугольное соединение проводов. Для первой боковой обмотки первого трансформатора используется звездообразное соединение проводов, а нейтральная точка заземляется напрямую или посредством резистора. Первый трансформатор включает третью боковую обмотку, для третьей боковой обмотки используется треугольный тип соединения. С помощью внешнего оборудования можно управлять включением и отключением отключаемого элемента в комплексном силовом блоке, изменять и регулировать выходное напряжение силового блока, тем самым обеспечивая желаемое напряжение на стороне постоянного тока и стороне переменного тока второго конвертера тока и первого конвертера тока. Выходное напряжение на стороне переменного тока первого конвертера тока последовательно подключается к цепи посредством первого трансформатора, что эквивалентно последовательному включению в цепь источника напряжения с контролируемой амплитудой и фазой, при этом изменение разницы амплитуд и разницы фаз между напряжением на двух концах цепи позволяет осуществлять контроль и регулировку активной и реактивной мощности цепи. Включение второго конвертера тока в систему переменного тока позволяет управлять выходной реактивной мощностью на стороне параллельного подключения или напряжением в точке подключения, а также оказывает поддерживающее действие на напряжение питающей линии постоянного тока. Внешнее выходное напряжение первого силового блока может равняться 0, а также может равняться напряжению внутреннего конденсатора данного силового блока; внешнее выходное напряжение второго силового блока, третьего силового блока, четвертого силового блока может равняться 0, может равняться напряжению внутреннего конденсатора данного силового блока, а также может равняться отрицательному значению напряжения внутреннего конденсатора данного силового блока.

Суммы внешнего выходного напряжения первой и второй, третьей и четвертой, пятой и шестой вспомогательной цепи первого конвертера тока равны, а напряжение на стороне постоянного тока равно внешнему выходному напряжению, поэтому когда в комплексном силовом блоке существует второй силовой блок напряжения конденсатора с внешним выходным отрицательным напряжением, становится возможным снизить напряжение на стороне постоянного тока, что позволяет снизить себестоимость последовательно или параллельно подключаемого компенсационного устройства. Во время исправной работы посредством контроля выходного отрицательного напряжения второго силового блока можно обеспечить неизменное напряжение переменного тока, последовательно подключенное к цепи, и в то же время снизить напряжение постоянного тока, а также снизить ток при возникновении сбоя; в случае сбоя на стороне постоянного тока благодаря особенности двустороннего выхода напряжения второго силового блока можно эффективно сдерживать аварийный ток.

Фиг. 18 представляет собой схематическое изображение компенсатора, оснащенного устройством компенсации реактивной мощности, по одному варианту осуществления настоящего изобретения, при этом компенсатор включает первый конвертер тока, второй конвертер тока, первый трансформатор, переключатель и устройство компенсации реактивной мощности. Второй конвертер включает разъем на стороне переменного тока и разъем на стороне постоянного тока и включается в систему переменного тока посредством разъема на стороне переменного тока. Устройство компенсации реактивной мощности подключается в систему переменного тока. Первый конвертер тока, второй конвертер тока, первый трансформатор и переключатель аналогичны вариантам осуществления, приведенным выше, поэтому здесь подробно не описываются. Устройство компенсации реактивной мощности может включать, помимо прочего, следующее: конденсатор постоянной емкости; конденсатор, переключаемый с помощью механического или диодного переключателя, переключаемый секционированный блок конденсатора, статическое устройство компенсации реактивной мощности (SVC).

Фиг. 19 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где второй конвертер тока подключается к системе переменного тока посредством первого трансформатора. Второй конвертер тока включается в систему переменного тока посредством второго трансформатора, а вторая боковая обмотка второго трансформатора параллельно включается в систему переменного тока. Второй трансформатор является трехфазным трансформатором и по крайней мере включает две боковые обмотки; разъем на стороне переменного тока второго конвертера тока соединяется с первой боковой обмоткой второго трансформатора. Фиг. 20 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18 с параллельно подключенными резистором и коммутационным устройством; при этом, между разъемом на стороне переменного тока второго конвертера тока и системой переменного тока размещается параллельно подключенные резистор и коммутационное устройство, а коммутационное устройство включает, помимо прочего, рубильник и переключатель.

Второй конвертер может быть конвертером источника напряжения, который может, помимо прочего, иметь одну из следующих конструкций: двухуровневая, трехуровневая, мультиплетная конструкция трансформатора, а также модульная многоуровневая конструкция, как показано на Фиг. 21, Фиг. 22 и Фиг. 23. Фиг. 21 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где в качестве второго конвертера тока выступает двухуровневый конвертер тока; Фиг. 22 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где в качестве второго конвертера тока выступает трехуровневый конвертер тока; Фиг. 23 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где в качестве второго конвертера тока выступает модульный многоуровневый конвертер тока. Второй конвертер тока имеет модульную многоуровневую конструкцию, при этом может использоваться третий силовой блок, четвертый силовой блок или оба из них, подключенные последовательно в любом порядке. Как показано на Фиг. 24 и Фиг. 25, в качестве второго конвертера тока может, помимо прочего, выступать: тиристорный конвертер, неуправляемый диодный выпрямительный мост. Фиг. 24 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где в качестве второго конвертера тока выступает тиристорный конвертер тока. Фиг. 25 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18, где в качестве второго конвертера тока выступает неуправляемый диодный выпрямительный мост.

Фиг. 26 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18 с последовательно подключенным первым компенсационным устройством; при этом, между второй боковой обмоткой первого трансформатора и цепью последовательно подключается первое компенсационное устройство. Фиг. 27 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18 с последовательно подключенным вторым компенсационным устройством, при этом, между первой боковой обмоткой первого трансформатора и разъемом на стороне переменного тока первого конвертера тока последовательно подключается компенсационное устройство. Первое компенсационное устройство и второе компенсационное устройство подключаются параллельно посредством блока электрического реактора и коммутационного устройства, при этом блок электрического реактора включает по крайней мере один последовательно подключенный электрический реактор, а коммутационное устройство может, помимо прочего, включать механический переключатель и переключатель, состоящий из силовых электронных компонентов. Фиг. 28 представляет собой схематическое изображение компенсатора на основе Фиг. 18 с параллельно подключенным обходным коммутационным устройством; при этом оба конца первой боковой обмотки первого трансформатора параллельно соединяются с обходным коммутационным устройством, а обходное компенсационное устройство может, помимо прочего, включать механический переключатель и переключатель, состоящий из силовых электронных компонентов.

Фиг. 29 представляет собой схему технологического процесса способа контроля компенсатора по одному варианту осуществления настоящего изобретения и включает следующие этапы.

На этапе S110 происходит определение справочного значения активной мощности первого конвертера в соответствии с командным значением активной мощности цепи и измеренным значением активной мощности цепи.

На этапе S120 происходит определение справочного значения реактивной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением реактивной мощности цепи и измеренным значением реактивной мощности.

На этапе S130 происходит расчет справочного значения тока разъема на стороне переменного тока первого конвертера тока в соответствии со справочным значением активной мощности первого конвертера тока и справочным значением реактивной мощности первого конвертера тока.

На этапе S140 происходит определение справочного значения выходного напряжения на стороне переменного тока первого конвертера тока в соответствии со справочным значением тока разъема на стороне переменного тока первого конвертера тока.

На этапе S150 происходит контроль включения и отключения отключаемого элемента комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока, чтобы посредством контроля выходного напряжения комплексного силового блока добиться того, чтобы при выходном напряжении в один и тот же момент времени, равным соответственно 0, напряжению конденсатора, отрицательному значению напряжения конденсатора, число первых силовых блоков и вторых силовых блоков удовлетворяло справочному значению выходного напряжения на стороне переменного тока, справочному значению выходного напряжения на стороне постоянного тока, что позволит обеспечить снижение напряжения на стороне постоянного тока в условиях компенсации.

Фиг. 30 представляет собой схему технологического процесса способа контроля компенсатора по еще одному варианту осуществления настоящего изобретения и включает следующие этапы.

На этапе S110 происходит определение справочного значения активной мощности первого конвертера в соответствии с командным значением активной мощности цепи и измеренным значением активной мощности цепи.

На этапе S120 происходит определение справочного значения реактивной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением реактивной мощности цепи и измеренным значением реактивной мощности.

На этапе S130 происходит расчет справочного значения тока разъема на стороне переменного тока первого конвертера тока в соответствии со справочным значением активной мощности первого конвертера тока и справочным значением реактивной мощности первого конвертера тока.

На этапе S140 происходит определение справочного значения выходного напряжения на стороне переменного тока первого конвертера тока в соответствии со справочным значением тока разъема на стороне переменного тока первого конвертера тока.

[011] На этапе S150 происходит контроль включения и отключения отключаемого элемента комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока, чтобы посредством контроля выходного напряжения комплексного силового блока добиться того, чтобы при выходном напряжении в один и тот же момент времени, равным соответственно 0, напряжению конденсатора, отрицательному значению напряжения конденсатора, число первых силовых блоков и вторых силовых блоков удовлетворяло справочному значению выходного напряжения на стороне переменного тока, справочному значению выходного напряжения на стороне постоянного тока, что позволит обеспечить снижение напряжения на стороне постоянного тока в условиях компенсации.

[012] На этапе S161 происходит определение справочного значения активной мощности второго конвертера тока в соответствии со справочным значение напряжения постоянного тока и отклонением измеренного значения напряжения постоянного тока.

[013] На этапе S162 происходит определение справочного значения реактивной мощности второго конвертера тока в соответствии со справочным значением напряжения переменного тока и отклонением измеренного значения напряжения переменного тока или в соответствии со справочным значением реактивной мощности и отклонением измеренного значения реактивной мощности.

[014] На этапе S163 происходит расчет справочного значения тока разъема на стороне переменного тока второго конвертера тока в соответствии со справочным значением активной мощности второго конвертера тока и справочным значением реактивной мощности второго конвертера тока.

[015] На этапе S164 происходит определение справочного значения выходного напряжения на стороне переменного тока второго конвертера тока в соответствии со справочным значением тока разъема на стороне переменного тока второго конвертера тока.

[016] На этапе S165 происходит контроль включения и отключения отключаемого элемента комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока второго конвертера тока, чтобы посредством контроля выходного напряжения третьего и четвертого силового блока добиться того, чтобы при выходном напряжении в один и тот же момент времени, равным соответственно 0, напряжению конденсатора, отрицательному значению напряжения конденсатора, число третьих силовых блоков и четвертых силовых блоков удовлетворяло справочному значению выходного напряжения на стороне переменного тока и справочному значению выходного напряжения на стороне постоянного тока.

[017] В данном варианте осуществления при запуске компенсатора перед этапом S110 также имеются следующие этапы.

[018] На этапе S101 запускается второй конвертер тока и создается напряжение постоянного тока.

[019] На этапе S102 происходит разблокировка первого конвертера тока.

[0110] На этапе S103 происходит контроль постепенного снижения тока переключателя, постепенная передача тока цепи на вторую боковую обмотку первого трансформатора.

[0111] На этапе S104 после того, как ток переключателя станет равным нулю, происходит отключение переключателя и завершение запуска компенсатора.

[0112] В данном варианте осуществления при прекращении работы компенсатора перед этапом S166 также имеются следующие этапы.

[0113] На этапе S171 происходит контроль тождественности тока второй боковой обмотки первого трансформатора и тока цепи.

[0114] На этапе S172 происходит смыкание переключателя.

[0115] На этапе S173 происходит контроль постепенной передачи тока от второй боковой обмотки первого трансформатора на переключатель.

[0116] На этапе S174 после того, как ток второй боковой обмотки первого трансформатора будет равным нулю, происходит блокировка первого конвертера тока.

[0117] На этапе S175 происходит удаление второго конвертера тока и прекращается работа компенсатора.

[0118] Фиг. 31 представляет собой схематическое изображение элементов устройства контроля компенсатора по одному варианту осуществления настоящего изобретения; при этом компенсатор включает первый конвертер тока. Контрольное устройство включает первый блок контроля активной мощности цепи, первый блок контроля реактивной мощности цепи, первый блок расчета тока разъема на стороне переменного тока, первый блок расчета напряжения разъема на стороне переменного тока, контрольный блок первого силового блока.

[0119] Первый блок контроля активной мощности цепи определяет справочное значение активной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением активной мощности цепи и измеренным значением активной мощности цепи. Первый блок контроля реактивной мощности цепи определяет справочное значение реактивной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением реактивной мощности цепи и измеренным значением реактивной мощности цепи. Первый блок расчета тока разъема на стороне переменного тока осуществляет расчет справочного значения тока разъема на стороне переменного тока первого конвертера тока в соответствии со справочным значением активной мощности первого конвертера тока и справочным значением реактивной мощности первого конвертера тока. Первый блок расчета напряжения разъема на стороне переменного тока определяет справочное значение выходного напряжения на стороне переменного тока первого конвертера тока в соответствии со справочным значением тока разъема на стороне переменного тока первого конвертера тока. Блок контроля первого силового блока осуществляет контроль включения и отключения отключаемого элемента комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока первого конвертера тока, чтобы посредством контроля выходного напряжения комплексного силового блока добиться того, чтобы при выходном напряжении в один и тот же момент времени, равным соответственно 0, напряжению конденсатора, отрицательному значению напряжения конденсатора, число первых и вторых силовых блоков удовлетворяло справочному значению выходного напряжения на стороне переменного тока и справочному значению выходного напряжения на стороне постоянного тока, что позволяет обеспечивать снижение напряжения на стороне постоянного тока в условиях компенсации.

[0120] Фиг. 32 представляет собой схематическое изображение элементов устройства контроля компенсатора по еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Компенсатор включает первый конвертер тока и второй конвертер тока. Контрольное устройство включает первый блок контроля активной мощности цепи, первый блок контроля реактивной мощности цепи, первый блок расчета тока разъема на стороне переменного тока, первый блок расчета напряжения разъема на стороне переменного тока, контрольный блок первого силового блока, второй контрольный блок активной мощности, второй контрольный блок реактивной мощности, второй блок расчета тока разъема на стороне переменного тока, второй блок расчета выходного напряжения на стороне переменного тока, контрольный блок второго силового блока.

[0121] Второй блок контроля активной мощности определяет справочное значение активной мощности второго конвертера тока в соответствии со справочным значением напряжения постоянного тока и отклонением измеренного значения напряжения постоянного тока. Второй блок контроля реактивной мощности определяет справочное значение реактивной мощности второго конвертера тока в соответствии со справочным значением напряжения переменного тока и отклонением измеренного значения напряжения переменного тока или в соответствии со справочным значением реактивной мощности и отклонением измеренного значения реактивной мощности. Второй блок расчета тока разъема на стороне переменного тока осуществляет расчет справочного значения тока разъема на стороне переменного тока второго конвертера тока в соответствии со справочным значением активной мощности второго конвертера тока и справочным значением реактивной мощности второго конвертера тока. Второй блок расчета выходного напряжения на стороне переменного тока осуществляет расчет справочного значения выходного напряжения на стороне переменного тока второго конвертера тока в соответствии со справочным значением тока разъема на стороне переменного тока второго конвертера тока. Блок контроля второго силового блока осуществляет контроль включения и отключения отключаемого элемента второго комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока второго конвертера тока, чтобы посредством контроля выходного напряжения третьего и четвертого силового блока добиться того, чтобы при выходном напряжении в один и тот же момент времени, равным соответственно 0, напряжению конденсатора, отрицательному значению напряжения конденсатора, число третьих силовых блоков и четвертых силовых блоков удовлетворяло справочному значению выходного напряжения на стороне переменного тока и справочному значению выходного напряжения на стороне постоянного тока.

[0122] В данном варианте осуществления в качестве предпочтительного технического решения контрольное устройство также включает блок контроля запуска и блок контроля прекращения работы.

[0123] При запуске компенсатора блок контроля запуска запускает второй конвертер тока, создавая напряжение постоянного тока и осуществляя разблокировку упомянутого первого конвертера тока и контроль постепенного снижения тока переключателя, постепенную передачу тока цепи на вторую боковую обмотку первого трансформатора, а после того, как ток переключателя достигает нуля, отключает переключатель, совершая запуск компенсатора. При остановке работы упомянутого компенсатора блок контроля прекращения работы контролирует ток второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора таким образом, чтобы он был равным току цепи, смыкает переключатель и контролирует постепенную передачу тока от второй боковой обмотки первого трансформатора на упомянутый переключатель, а когда ток второй обмотки первого трансформатора становится равным нулю, осуществляется блокировка первого конвертера тока, удаление второго конвертера тока и прекращение работы компенсатора.

[0124] Необходимо заметить, что приведенные выше для описания чертежей варианты осуществления предназначены только для разъяснения настоящего изобретения и ни в коем случае не ограничивают его диапазон; рядовой технический персонал должен понимать, что любые модификации и тождественные замены, вносимые в настоящее изобретение, при соблюдении сути и диапазона настоящего изобретения также находятся в диапазоне защиты настоящего изобретения. При этом, если иное не следует из контекста, все приведенные здесь формы единственного числа также включают формы множественного числа и наоборот. Кроме того, если явно не указано иное, любой из вариантов осуществления может полностью или частично применяться в сочетании с другим вариантом осуществления, как полным, так и его частью.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к компенсаторам и устройствам его контроля. Технический результат заключается в оптимизации потоков системы и в обеспечении безопасного и надежного предотвращения аварийного тока на стороне постоянного тока. Достигается тем, что компенсатор включает: первый конвертер тока, включающий шесть вспомогательных цепей, при этом упомянутые вспомогательные цепи включают последовательно соединенные комплексный силовой блок и электрический реактор; упомянутый комплексный силовой блок включает: последовательно соединенные первый силовой блок и второй силовой блок или последовательно соединенный второй силовой блок; первый трансформатор включает по крайней мере первую боковую обмотку и вторую боковую обмотку, при этом упомянутая первая боковая обмотка соединяется с разъемом на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока, а упомянутая вторая боковая обмотка последовательно включается в цепь системы переменного тока; оба конца упомянутой второй обмотки параллельно соединяются с переключателем; упомянутый переключатель параллельно соединяется с первым трансформатором, после чего включается в цепь системы переменного тока. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 32 ил.

1. Компенсатор, характеризующийся тем, что он включает:

первый трансформатор, включающий шесть вспомогательных цепей, при этом упомянутые вспомогательные цепи включают последовательно соединенные комплексный силовой блок и электрический реактор; упомянутый комплексный силовой блок включает: последовательно соединенные первый силовой блок и второй силовой блок или последовательно соединенный второй силовой блок;

упомянутый первый силовой блок включает по крайней мере первый отключаемый элемент Т1, второй отключаемый элемент Т2 и первый конденсатор С1; один конец упомянутого первого конденсатора С1 соединяется с положительным полюсом упомянутого первого отключаемого элемента Т1; другой конец упомянутого первого конденсатора С1 соединяется с отрицательным полюсом упомянутого второго отключаемого элемента Т2, а место соединения является первой выходной клеммой первого силового блока; положительный полюс упомянутого второго отключаемого элемента соединяется с отрицательным полюсом первого отключаемого элемента, а место соединения является второй выходной клеммой первого силового блока;

упомянутый второй силовой блок включает по крайней мере третий отключаемый элемент Т3, четвертый отключаемый элемент Т4, пятый отключаемый элемент Т5, шестой отключаемый элемент Т6 и второй конденсатор С2; один конец упомянутого второго конденсатора С2 соединяется с положительным полюсом упомянутого третьего отключаемого элемента Т3 и положительным полюсом четвертого отключаемого элемента Т4; другой конец упомянутого второго конденсатора С2 соединяется с отрицательным полюсом упомянутого пятого отключаемого элемента Т5 и отрицательным полюсом шестого отключаемого элемента Т6; отрицательный полюс упомянутого третьего отключаемого элемента Т3 соединяется с положительным полюсом пятого отключаемого элемента Т5, а место соединения является второй выходной клеммой второго силового блока; отрицательный полюс упомянутого четвертого отключаемого элемента Т4 соединяется с положительным полюсом шестого отключаемого элемента Т6, а место соединения является первой выходной клеммой второго силового блока;

первый трансформатор включает по крайней мере первую боковую обмотку и вторую боковую обмотку, при этом упомянутая боковая обмотка соединяется с разъемом упомянутого первого конвертера тока на стороне переменного тока, а вышеупомянутая вторая боковая обмотка последовательно подключается к цепи системы переменного тока; оба конца упомянутой второй обмотки параллельно соединяются с переключателем;

упомянутый переключатель параллельно соединяется с первым трансформатором, после чего включается в цепь системы переменного тока.

2. Компенсатор по п. 1, характеризующийся тем, что он также включает:

второй конвертер тока, включающий разъем на стороне переменного тока и разъем на стороне постоянного тока, при этом упомянутый разъем на стороне переменного тока второго конвертера тока параллельно соединяется с упомянутым первым конвертером тока и посредством упомянутого разъема на стороне переменного тока включается в упомянутую систему переменного тока; или

устройство компенсации реактивной мощности, при этом упомянутое устройство компенсации реактивной мощности включается в упомянутую систему переменного тока; или

среди упомянутых шести вспомогательных цепей первый конец первой вспомогательной цепи соединяется с первым концом второй вспомогательной цепи, а точка соединения является первым разъемом на стороне переменного тока; первый конец третьей вспомогательной цепи соединяется с первым концом четвертой вспомогательной цепи, а точка соединения является вторым разъемом на стороне переменного тока; первый конец пятой вспомогательной цепи соединяется с первым концом шестой вспомогательной цепи, а точка соединения является третьим разъемом на стороне переменного тока; второй конец упомянутой первой вспомогательной цепи соединяется со вторым концом упомянутой третьей вспомогательной цепи и вторым концом упомянутой пятой вспомогательной цепи, а место соединения является разъемом положительного полюса на стороне постоянного тока; второй конец упомянутой второй вспомогательной цепи соединяется со вторым концом упомянутой четвертой вспомогательной цепи и вторым концом упомянутой шестой вспомогательной цепи, а место соединения является разъемом отрицательного полюса на стороне постоянного тока; или

упомянутые отключаемые элементы включают один или несколько управляемых коммутационных элементов, при этом эти управляемые коммутационные элементы могут быть одного из следующих видов: БТИЗ (IGBT), биполярные транзисторы с коммутируемым затвором (IGCT), полевые МОП-транзисторы (MOSFET) и запираемые тиристоры (GTO).

3. Компенсатор по п. 1, характеризующийся тем, что между второй боковой обмоткой упомянутого первого трансформатора и упомянутой цепью последовательно подключается первое компенсационное устройство;

упомянутое компенсационное устройство включает: параллельно подключенные блок электрического реактора и коммутационное устройство, при этом упомянутый блок электрического реактора включает не менее одного последовательно подключенного электрического реактора, а упомянутое коммутационное устройство включает переключатели одного или нескольких из следующих видов: механический переключатель; переключатель, состоящий из силовых электронных компонентов.

4. Компенсатор по п. 1, характеризующийся тем, что между первой боковой обмоткой упомянутого первого трансформатора и разъемом на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока последовательно подключается второе компенсационное устройство;

упомянутое второе компенсационное устройство включает: параллельно подключенные блок электрического реактора и коммутационное устройство, при этом упомянутый блок реактора включает по крайней мере один последовательно соединенный электрический реактор, а упомянутое коммутационное устройство включает переключатели одного или нескольких из следующих видов: механический переключатель; переключатель, состоящий из силовых электронных компонентов.

5. Компенсатор по п. 1, характеризующийся тем, что оба конца первой боковой обмотки упомянутого первого трансформатора параллельно соединяются с обходным коммутационным устройством, а упомянутое обходное коммутационное устройство включает переключатели одного или нескольких из следующих видов: механический переключатель; переключатель, состоящий из силовых электронных компонентов; или

для первой боковой обмотки упомянутого первого трансформатора используется звездообразное или треугольное соединение проводов; или

для первой боковой обмотки упомянутого первого трансформатора используется звездообразное соединение проводов, а нейтральная точка заземляется напрямую или посредством резистора; упомянутый первый трансформатор включает третью боковую обмотку, для упомянутой третьей боковой обмотки используется треугольный тип соединения.

6. Компенсатор по п. 2, характеризующийся тем, что упомянутый второй конвертер тока включается в систему переменного тока посредством второго трансформатора, а упомянутый второй трансформатор является трехфазным трансформатором и включает по крайней мере две боковые обмотки; кроме того, разъем на стороне переменного тока второго конвертера тока соединяется с первой боковой обмоткой второго трансформатора, а вторая боковая обмотка второго трансформатора параллельно включается в систему переменного тока; или

между разъемом на стороне переменного тока упомянутого второго конвертера тока и системой переменного тока размещается параллельно подключенный резистор и коммутационное устройство, при этом упомянутое коммутационное устройство включает рубильник или переключатель; или

упомянутый второй конвертер тока включает:

преобразователь источника напряжения, который может иметь одну из следующих конструкций: двухуровневая, трехуровневая, мультиплетная конструкция трансформатора, а также модульная многоуровневая конструкция; или

конвертер одного из следующих видов: тиристорный конвертер; неуправляемый диодный выпрямительный мост.

7. Способ контроля компенсатора, характеризующийся тем, что он включает следующие этапы:

определение справочного значения активной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением активной мощности цепи и измеренным значением активной мощности цепи;

определение справочного значения реактивной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением реактивной мощности цепи и измеренным значением реактивной мощности цепи;

расчет справочного значения тока разъема на стороне переменного тока первого конвертера тока в соответствии с упомянутым справочным значением активной мощности первого конвертера тока и упомянутым справочным значением реактивной мощности первого конвертера тока;

определение справочного значения выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока в соответствии со справочным значением тока разъема на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока;

контроль включения и отключения отключаемого элемента комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока, чтобы посредством контроля выходного напряжения комплексного силового блока добиться того, чтобы при выходном напряжении в один и тот же момент времени, равном соответственно 0, напряжению конденсатора, отрицательному значению напряжения конденсатора, число первых силовых блоков и вторых силовых блоков удовлетворяло справочному значению выходного напряжения на стороне переменного тока, справочному значению выходного напряжения на стороне постоянного тока, что позволит обеспечить снижение напряжения на стороне постоянного тока в условиях компенсации.

8. Способ по п. 7, характеризующийся тем, что во время запуска упомянутого компенсатора перед определением справочного значения активной мощности первого конвертера в соответствии с командным значением активной мощности цепи и измеренным значением активной мощности цепи также имеют место следующие этапы:

разблокировка упомянутого первого конвертера;

контроль постепенного снижения тока упомянутого переключателя, постепенная передача тока цепи на вторую боковую обмотку упомянутого первого трансформатора;

после того, как ток упомянутого переключателя станет равен нулю, отключение упомянутого переключателя и завершение запуска упомянутого компенсатора;

когда компенсатор включает второй конвертер тока, во время запуска упомянутого компенсатора перед упомянутой разблокировкой упомянутого первого конвертера тока также имеют место следующие этапы: запуск второго конвертера тока, создание напряжения постоянного тока; или

при прекращении работы упомянутого компенсатора после контроля включения и отключения отключаемого элемента комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока также имеют место следующие этапы:

контроль за тождественностью тока второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора тока цепи;

смыкание упомянутого переключателя;

контроль постепенной передачи тока от второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора на упомянутый переключатель;

блокировка упомянутого первого конвертера тока после того, как ток второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора станет равным нулю;

когда компенсатор включает второй конвертер тока, при прекращении работы упомянутого компенсатора после упомянутой разблокировки упомянутого первого конвертера тока, которая происходит после того, как ток второй боковой обмотки первого конвертера становится равным нулю, также имеют место следующие этапы: удаление упомянутого второго конвертера тока, прекращение работы упомянутого компенсатора.

9. Устройство контроля конвертера, характеризующееся тем, что оно включает:

первый блок контроля активной мощности цепи, который определяет справочное значение активной мощности первого конвертера тока в соответствии с командным значением активной мощности цепи и измеренным значением активной мощности цепи;

первый блок контроля реактивной мощности цепи, который определяет справочное значение реактивной мощности упомянутого первого конвертера тока в соответствии с командным значением реактивной мощности цепи и измеренным значением реактивной мощности цепи;

первый блок расчета тока разъема на стороне переменного напряжения, который осуществляет расчет справочного значения тока разъема на стороне переменного тока первого конвертера тока в соответствии со справочным значением активной мощности упомянутого первого конвертера тока и справочным значением реактивной мощности упомянутого первого конвертера тока;

первый блок расчета напряжения разъема на стороне переменного тока, который определяет справочное значение выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока в соответствии со справочным значением тока разъема на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока;

первый блок контроля силового блока, который контролирует включение и отключение отключаемого элемента комплексного силового блока в соответствии со справочным значением выходного напряжения на стороне переменного тока упомянутого первого конвертера тока, чтобы посредством контроля выходного напряжения комплексного силового блока добиться того, чтобы при выходном напряжении в один и тот же момент времени, равном соответственно 0, напряжению конденсатора, отрицательному значению напряжения конденсатора, число первых силовых блоков и вторых силовых блоков удовлетворяло справочному значению выходного напряжения на стороне переменного тока, справочному значению выходного напряжения на стороне постоянного тока, что позволит обеспечить снижение напряжения на стороне постоянного тока в условиях компенсации.

10. Устройство контроля конвертера по п. 9, характеризующееся тем, что оно также включает:

блок контроля запуска, который при запуске упомянутого компенсатора осуществляет разблокировку упомянутого первого конвертера тока и контроль постепенного снижения тока переключателя, постепенную передачу тока цепи на вторую боковую обмотку первого трансформатора, а после того, как ток упомянутого переключателя достигает нуля, отключение упомянутого переключателя, завершая запуск упомянутого компенсатора;

блок контроля прекращения работы, который при прекращении работы упомянутого компенсатора осуществляет контроль тока второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора таким образом, чтобы он был равным току цепи, смыкание упомянутого переключателя и контроль постепенной передачи тока от второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора на упомянутый переключатель, а когда ток второй обмотки упомянутого первого трансформатора становится равным нулю, осуществляет блокировку упомянутого первого конвертера тока, осуществляя прекращение работы упомянутого компенсатора; или

упомянутый компенсатор включает второй конвертер тока, то упомянутое устройство контроля также включает:

блок контроля запуска, который при запуске компенсатора запускает второй конвертер тока, создавая напряжение постоянного тока и осуществляя разблокировку упомянутого первого конвертера тока, контроль постепенного снижения тока переключателя, постепенную передачу тока цепи на вторую боковую обмотку первого трансформатора, а после того, как ток упомянутого переключателя становится равным нулю, отключение переключателя, совершая запуск упомянутого компенсатора;

блок контроля прекращения работы, который при прекращении работы упомянутого компенсатора контролирует ток второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора таким образом, чтобы он был равным току цепи, смыкает упомянутый переключатель и контролирует постепенную передачу тока от второй боковой обмотки упомянутого первого трансформатора на упомянутый переключатель, а когда ток второй обмотки упомянутого первого трансформатора становится равным нулю, осуществляет блокировку упомянутого первого конвертера тока и удаление упомянутого второго конвертера тока, осуществляя прекращение работы упомянутого компенсатора.