Статический регулируемый источник емкостной реактивной мощности Советский патент 1984 года по МПК H02J3/18 

ri

/7

-MV

-TYWX

йУА

СО

а &

70

А

Фиг.У Изобретсние относится к электроэнергетике, а именно к устройствам компенсации индуктивной реактивной мощности в электрических сетях, и может найти применение в системах энергоснабжения промышленных предпри тий, сельского хозяйства и транспорта для повышения коэффициента мощности . Известно устройство компенсации индуктивной реактивной мощности в сети переменного тока, которое содержит конденсаторную батарею с параллельными ветвями, ка.ждая из которых через тиристорный переключатель с включенными в обоих направлениях тиристорами подключена к сети 11. Однако такое устройство не обеспечивает плавного регулирования мощности конденсаторной батареи, не позволяет осуществить полную компенсацию мощности индуктивных потребителей и достичь максимально возможного значения коэффициента мощности. Известны также тиристорные компен саторы с автоматическим, плавным и быстродействующим регулированием ген рируемой реактивной мощности .21, Однако в таких компенсаторах в ка честве накопителей электромагнитной энергии использованы реакторы с лине кой вебер-амперной характеристикой, что ухудшает массо-габаритные показа тели устройств и вызывает дополнител ные потери энергии. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является статический регулируемый источник емкостной реактивной мощности, представляю щий собой устройство для плавно регу лируемого потребления емкостной реак тивной мощности, содержащее конденса тор постоянной емкости и пбдключенны параллельно ему управляемый преобразователь реактивного тока на базев встречно-параллельно включенных вент лей с дросселем на стороне переменно тока и вторым конденсатором на сторо постоянного тока ГЗ. Недостатками известного устройств являются постоянная полная нагрузка конденсаторной батареи, что сокращае срок ее службы, высокое содержание высших гармоник тока, обусловленное работой вентильного преобразователя реактивного тока, и сложность их фил рации в связи с изменением спектраль ного состава в процессе регулировани реактивной мощности устройством. Наличие дросселя на стороне переменного тока создает дополнительные потери энергии и снижает быстродействие устройства, а также завышает установленную мощность дополнительного оборудования. Неоптимальным является также способ регулирования емкостной реактивной мощности, заключающийся в компенсации мощности конденсаторной батареи реактивной индуктивной мощностью вентильного преобразователя. Цель изобретения - уменьщение установленной мощности дополнительного оборудования регулируемых конденсаторных установок, предназначенных для снижения потерь электрической энергии в электрических сетях. Поставленная цель достигается тем, что в статический регулируемый источник емкостной реактивной мощности, содержащий конденсаторную батарею постоянной емкости, последовательно с ней включен управляемый короткозамкнутый вентильный преобразователь, вы-полненный по мостовой схеме, в каждом плече которой включено по два последовательно соединенных управляемых вентиля, к точкам соединения которых в смежных плечах подключены коммутирующие конденсаторы, а выходные зажимы закорочены дросселем. Применение в преобразователе коммутирующих конденсаторов позволяет осуществить регулирование проходящего через них тока и обеспечивает при этом преобразование электрической энергии при опережающем угле сдвига фаз между током и напряжением источника питания. На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема статического регулируемого источника емкостной реактивной мощности для однофазной сети, на фиг.2 то же,для трехфазной сети. Статический регулируемьй источник емкостной реактивной мощности для однофазных сетей (фиг.1) состоит из конденсаторной батареи 1 емкостью С и. и управляемого короткозамкнутого вентильного преобразователя, выполненного по мостовой схеме. В двух смежных плечах этого моста включено по два последовательно соединенных управляемых вентиля 2,3 и 4,5, которые к выходному зажиму моста под- ктаочены катодами, В двух других смежных плечах включены последовательно 311 соединенные управляемые вентили 6,7 и 8,9, подключенные к выходному зажиму моста анодами. Ьежду точками соединения вентилей 2,3 и 4,5 включен коммутирующий конденсатор 10, а между вентилями 6,7 и 8,9 - второй коммутирующий конденсатор 11, с емкостью С, равной емкости 10 и равной 2,5 5% емкости конденсаторной батареи 1. Выходные зажимы мостового преобразователя закорочены дросселем 12, осуществляющим защиту его от бросков ток Статический регулируемьй источник емкостной реактивной мощности для трех фазных сетей (фиг. 2) содержит включенные в каждую фазу три конденсаторные батареи 1, каждая емкостью С,и короткозамкнутый управляемый вентильный преобразователь, в плечах которого включены последовательно соединенные вентили 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, 13и14, 15и16к точкам соединения которых подключены коммутирующие конденсаторы 10,11,17-20. Выходные зажимы преобразователя закорочены дросселем 12, В плечах управляемых вентильных преобразователей последовательно вклю ченные вентили могут быть либо оба уп равляемыми, либо один управляемый, а второй неуправляемый. Б процессе работы источника емкостной реактивной мощности (фиг. 1 и фиг .2) коммутирующие конденсаторы управляемого вентильного преобразователя автоматически перезаряжаются переменной составляющей токов вентилей.Ток коммутирующих конденсаторов значительно меньше переменной составляющей тока вентилей вследствие чего емкость коммутирующих конденсаторов, требующаяся для регули рования тока, значительно меньше емко ти конденсаторной батареи 1. Ток через вспомогательные коммутирующие конденсаторы (фиг.1) проходит в промежутках времени, определяемых углом Viot.-oCj где cii - угол управл ния вентилей 2,4,6,8, а oL вентилей 3,5,7,9. С изменением углов управления oi и изменяется величина угла Таким образом, ток коммутирующих конденсаторов, а следовательно, и вентилей имеет регулируемую ширину импульсов. При V 0 - вентильный преобразователь работает в режиме, при котором ток через вспомогательные коммутирующие конденсаторы не проходит. Все на66пряжение питающей сети прт1ложено к конденсаторной батарее 1. Ток в цепи батареи при этом максимальный, реактивная мощность устройства также максимальна. Регулируемый вентильный преобразователь в этом режиме ведет себя кач перемычка, т.е. его можно представить конденсаторной батареей с бесконечно большой емкостью. При + 3 О возникает ток в цепи коммутирую1цих конденсаторов с щириной импульса, равной V . При этом уменьшается высота импульсов тока в цепи преобразователя. Таким образом, ток вентильного преобразователя оказывается с регулируемой высотой импульfca. С появлением тока в цепи коммутирующих конденсаторов, часть напряжения цепи принимает на себя вентиль ный преобразователь. Напряжение на конденсаторной батарее снижается, в результате чего снижается реактивная мощность устройства в целом. При V JT ток вентильного преобразователя ограничивается лишь коммутирующими конденсаторами, общая емкость которых равна 2С . Эта емкость является минимальной эквивалентной емкостью вентильного преобразователя. В статическом регулируемом источнике емкостной реактивной мощности вентильный преобразователь вьшолняет функции конденсатора переменной емкости. Так как он включен последовательно с конденсаторной батареей 1 (Сд),то при |плавн6м изменении угла V в пределах от нуля до J1 путем плавного изменения углов управления вентилей cL- и d эквивалентная емкость устройства в целом плавно изменяется от С Сд до С 2С-. Реактивный ток устройства при зтом изменяется в пределах от 1(, и„С, до 1(„. 2 Процессы в каждой фазе источника емкостной реактивной мощности для трехфазной сети (фиг.2) аналогичны процессам в однофазном источнике, выполненном по схеме фиг.1. Предлагаемый статический регулируемый источник емкостной реактивной мощности позволяет по сравнению с известным существенно уменьшить установленную мощность дополнительного оборудования. Если у известного источника установленная мощность дополнительного оборудования, в частности дросселя в цепи вентильного преобразователя, должна быть равна мощности S110 конденсаторной батареи постоянной емкости, то в предлагаемом источнике установленная мощность коммутирующих конденсаторов составляет лишь 5-10% по отношению к мощности конденсатор966ной батареи С. Кроме того, отсутствие дросселя в цепи переменного тока в предпагаемом устройстве уменьшает потери энергии по сравнению с известным.

СТАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ЕМКОСТНОЙ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содержащий конденсаторную батарею постоянной емкости, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности дополнительного оборудования регулируемых под нагрузкой конденсаторных установок, последовательно с конденсаторной батареей постоянной емкости включен управляемый короткозамкнутый вентильный преобразовательвьтолненный по мостовой схеме, в каждом плече которой включено по два последовательно соединенных управляемых вентиля, к точкам соединения которых в смежных плечах подключены (Л коммутирующие конденсаторы, а выходные зажимы закорочены дросселем.