Трехфазный шунтовой вентильно-регулируемый реактор Советский патент 1983 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электро технике и может быть применено в устройствах для компенсации реактивной мощности, автономных ин- ерторах, источниках гарантийного питания, во всех трехфазных устройствах, в которых необходимо производить быстрое и изменение величины индуктивного сопротивления. Известен трехфазный шунтовой ве тильно-регулируемый реактор, сосТОЯ1ЦИЙ из соединенных в треугольни цепочек, каждая из которых состоит из реактора, включенного последовательно с двумя встречно-параллельно соединенными вентилями L J . Недостатком такого устройства является то, что внутри треугольника циркулируют гармоники тока, кратные трем, что приводит к искажению формы магнитного потока реактора. Наибольшую амплитуду имеет третья гармоника тока: она достигает 14% от номинальной амплитуды первой гармоники тока реактора. Большая загрузка магнитопровод рюакторов высшими гармониками магнитного потока вызывает необходимость применения для них увеличенн массы стали и приводит к дополнительным потерям энергии. Наиболее близким к предлагаемогму является трехфазный шунтовой вентильно-регулируемый реактор, со держащий в каждой фазе по две согласно включенные обмотдси, каждая и которых одним концом присоединена к сети, а другим - к вершинам двух разных вентильных треугольников, образованных согласно-последовател но включенными тиристорами 2j . . Цель изобретения - уменьшение массы магнитопровода и потерь энер гии в нем. Поставленная цель достигается гем, что в трехфазном шунтовом вен тиль но- регулируемом реакторе, содержащем в каждой фазе по две согласно включенные обмотки, каждая из которых одним концом присоедине к сети, а другим - к вершинам двух разных вентильных треугольников, образованных согласно-последовател но включенными тиристорами, обмотки каждой фазы расположены на обще магнитопроЬоде, а тиристоры разных вентильных треугольников включены встречно друг другу. Причем магнитопровод выполнен общим для трел: фаз реактора. Магнитопроводы каждой фазы выпо нены в виде отдельной конструкции. ;. На фиг. 1 приведена схема устрой ства; на фиг. 2 и 3 - временные кри вые токов и напряженийJ на фиг. 4 значения 5-й и 7-й гармоник тока. На магнитопроводе 1 размещены обмотки 2-7, присоединенные попарно одними концами к фазам сети, а другими - к вентильным треугольникам, образованным тиристорами 8-13. Работа устройства поясняется временными кривыми токов и напряжений, на фиг. 2. На оси 14 построена синусоида линейного напряжения ЕВС между зажимами сети В и С. Это напряжение через обмотки 3 и 4 реактора приложено к тиристору 10. На оси 15 показано фазовое положение управляющих импульсов Ug , U., которые отпирают соответственно тиристоры 8, 10, 12 первого вентильного треугольника, при одном из возможных значений угла регулирования оС, а именно при ai 120 . Для тиристора 10 отсчет, угла регулирования естественно производить от момента времени t , когда напряжение Cgci приложенное к этому тиристору 10, переходит из отрицательной в положительную область. На оси 16 построены временные кривые токов -тиристоров IQ, I ; I . По напряжению вес и положению импульса U легко понять, что реактивный ток через обмотки 3 и 4 реактора и вентиль 10 чо будет иметь показанную на оси 16 форму. На оси 17 построена кривая тока |д ,проходящего по обмотке 2 реактора. Как видно из схемы первого вентильного треугольника (узел А ), 1д 10- Ц2, где ig и - токи тиристоров 8 и 12 (ось 16). Во втором вентильном треугольнике тиристоры 9, 11 и 13 включены в направлении, обратном по отношению к направлению первого треугольника. Поэтому при одном и том же угле регулирования токи соответствующих тиристоров в двух треугольниках должны быть сдвинуты на ISO (напри-мер, токи ig и i). На осях 18 - 20 построены управляющие импульсы и токи тиристоров , 1, также ток д обмотки 5 реактора. Построение сделано аналогично построению соответствующих кривых на осях 15 - 17. На оси 21 по. токам i (ось 17) и ii (ось 20) построена крийая тока )д , потребляемого из трехфазной сети в фазе А. Здесь же показана синусоида одноименного фазного напряжения сети. Ток 1д одно 9ременно представляет собой намагничивающий ток реактора, так как он образован суммированием токов двух согласно включенных обмоток реактора. При линейной характеристике намагничивания временное изменение 1йагнитного потока в сердечнике реактора подобно кривой тока 1д. Ток 1д(фиг. 2) относится к работе устройства при угле регулирования 0 120. Ток 1д при четырех значениях угла oi показан на фиг. 3. При oU 60 ток реактора (суммарный ток двух его обмоток) имеет наибольшее значение и чисто синусоидальную форму, амплитуда этого тока принята за 1 (как базисная величина). С увеличением угла oL ток реактора уменьшается и изменяется по форме. При i 90 амплитуда первой гармоники ,1(4) 0,54, наибольшее значе; ние тока I слегка меньше 1{)„. относительное содержание 5-ой гармоники около 4%. При d. 120 lf.s.. 0,29 i 108I(,, 1(5, 0,071(Т При . 140 1, 0,10, т.е. первая гармоника тока уменьшена в 10 раз по сравнению с наибольшей ее величиной при 0 60 (реактивное сопротивление реактора увеличилось на порядок), Наибольшее значение тока только на 3% выше Ij,),, относительное содержание 5-ой гармоники 22%. Прк увеличении угла регулирования до 180 ток реактора становится равным нулю.

Как показывает анализ, ток предлагаемого реактора (намагничивающий ток и ток, потребляемый из сети), кроме первой гармоники содержит 5-ую, 7-ую и другие (2k+l)-He гармоники. Значения 5-6й и 7-ой„ гармоник во всем диапазоне изменения амплитудаа первой гармоники показаны на фиг. 4. По оси Ординат отложены значения амплитуд гармоник в тех же единицах, что и для первой гармоники. Как видно, наибольшее значение амплитуды пятой гармоники меньше 0,04, а седьмой около 0,02. В результате включения IB нейтраль одной трехфазной обмотки вентильного треугольника с од0ним направлением вентилей, а в нейтраль другой трехфазной обмотки вентильного треугольника с обратным направлением вентилей и размещения обеих обмоток согласно на общем магнитопроводе реактора

5 четные гармоники в токах обмоток скомпенсируются, цх нет в токе, потребляемом из сети и они не вызывают вредных составляющих в магнитном патоке реактора.

0

Таким образом, у предлагаемого устройства, благодаря лучшей менее искаженной высшими гармониками кривой Нс1магничивающего тока, дости5гается уменьшение потерь и массы стали в магнитопроводе реактора. Указанное относится и к другому возможному выполнению реактора, когда он состоит из трех однофазных

0 реакторов с двухстержневыми или бронированными сердечниками.

1. ТРЕХФАЗНЫЙ ШУНТОЮЙ В ТИЛЬНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ РЕАКТОР, соде жащий магнитопровод и в каждой фа 1зе по две согласно включенные обмотки, каждая из которых одним концом присоединена к сети, а дру гим - к вершинам двух разных вентильных треугольников, образованных согласно-последовательно включенными тиристорами, о.тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения массы магнитопровода и потерь энергии в нем, обмотки каждой фазы расположены на общем MaVнитопроводе, а тиристоры разных вентильных треугольников включены встречно друг другу. 2.Реакторпо п. 1, отлича ю щ и и с я тем, .что магнитопровод выполнен общим для трех фаз . реактора. 3.Реактор по п. 1, отлича ю щ и и с я .тем, что магнитопроводы каждой фазы выполнены в виде отдельной конструкции.