Компенсатор реактивной мощности Советский патент 1986 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к комненсаторам реактивной мощности, и предназначено для регулирования реактивной мощности в электрических сетях.

Целью изобретения является уменьшение высших гармоник в токе.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема компенсатора реактивной мощности (КРМ); на фиг. 2 и 3 - идеализированные временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу компенсатора.

Компенсатор реактивной мощности (фиг. 1) состоит из первого трехфазного тиристорного мостового преобразователя 1, образованного из тиристоров 2-7, второго трехфазного тиристорного мостового преобразователя 8, образованного из тиристоров 9-14, сглаживающего д,росселя 15, ком.му- тирующих тиристоров 6, 17, конденсатора 18, включенного между замкнутым накоротко выходом постоянного тока основного трехфазного тиристорного .мостового преобразователя 8 и общей точкой коммутирующих тиристоров 16, 17, однофазного тиристорного мостового преобразователя 19, образованного из тиристоров 20-23 и включенного la стороне переменного тока параллельно конденсатору 18, управляющего дросселя 24, выпрямителя 25, полярность которого согласована с полярностью однофазного тиристорного мостового преобразователя 19, первого дополнительного трехфазного тиристорного мостового преобразователя 26, образованного из тиристоров 27-32, второго дополнительного трехфазного тиристорного мостового преобразователя 33, образованного из тиристоров 34-39, дополнительного конденсатора 40, ,включенного между общей точкой коммутирующих тиристоров 16, 17 и закороченным выходом постоянного тока дополнительного трехфазного тиристорного преобразователя 33, цепочки из двух дополнительных согласно последовательно соединенных управляющих тиристоров 41, 42, включенной согласно-параллельно входу постоянного тока однофазного тиристорного мостового п Jeoбpaзoвaтeля 19, дополнительного дросселя 43, включенного между ко- роткозамкнутым выходом постоянного тока основного трехфазного тиристорного мостового преобразвателя 1 и короткозамкнутым выходом постоянного тока дополнительного трехфазного тиристорного мостового преобразователя 26, причем промежуточный отвод дополнительного дросселя 43 соединен со средней точкой сглаживающего дросселя 15.

На фиг. 1 обозначено: /1, В, С - фазы сети; гд, гв, а: - фазные токи; (д15 - ток сглаживающего дросселя 15; а-ч - ток управляющего дросселя 24.

На фиг. 2 и 3 по осям обозначено: 44 - фазные напряжения UA, UB, Uc ; 45 - ток фазы Ai/ ; 46 - ток фазы В/:в ; 47 - ток фазы Cjc; 48 - напряжение на конденсаторе- накопителе 18 (его значения Ux и Uh, а

0

0

5

5

0

также напряжение сети У); 49 - напряжение на дополнительном конденсаторе-накопителе 40 (его значения (7 и (У/.,,,,, а также напряжение сети L ); 50 - напряжение на

сглаживающем дросселе 15.

Форма тока, генерируемого КРМ, и ам- плутуда напряжения на силовых элементах определяется соотношением числа витков плеч дополнительного дросселя 43 - Whi, и Wbk, причем наилучшая форма тока и

минимальная амплитуда напряжения на силовых элементх КРМ достигается при

,7. Поэтому принмаем Wtk 0,73W;

Wbl

Wtf. 0,27W, где W - полное число витков дополнительного дросселя 43.

Устройство работает следующим образом. К моменту време щ /i тиристоры 2-7, 9-14, 27--32, 34-39 заперты, ток сглаживающего дросселя 15 (д1.5 замыкается через коммутируюпше тиристоры 16 и 17, напряжения Uxj и IJfij соответственно на конденсаторе-накопителе 18 и дополнительном конденсаторе-накопителе 40 равны своему максимальному значению Ukm и отрицательны, че.му соответствует полярность, указанлая на фиг. 1.

5 В момент времени t (фиг. 2, 3) подаются отпирающие импульсы на тиристоры 2, 9 и 27. При этом под действием напря- жепии U - Uk,,,-(G,27U + OJ3:Uc UB тиристоры 2, 9 и 27 открою1ся и возпикнет коммутационный ток, замыкающийся по контур} : фаза В сети, тиристор 9, конденсатор- накопите.чь 18, участок замыкания тока - общая точка коммутирующих тиристоров 16, 17 и точка О сглаживающего дросселя 15, на котором ток будет протекать по двум параллыьным ветвям: тиристор 16, участок ао дросселя 15; тиристор 17,.участор ос дросселя 15; и участок цепи замыкания тока: точка б фаза В сети. В результате этого коммутирующий тиристор 16, в котором ток снизится до нуля, закроется, а коммута0 ционньпЧ ток будет за.мыкаться по контуру: фаза В сети, тиристор 9, конденсатор-накопитель 8, коммутирующий тиристор 17, участок со сглаживающего дроссепя 15 и участок цепи замыкания тока-точка в дополнительного дроссе тя 43 фаза В сети, на котором ток будет протекать по двум па- ралле тьным ветвям: участок &i дополнительного дросселя 43, тиристор 27, фазы С и В сети; участок bk дополнительного дросселя 43, тиристор 2, фазы Л и В сети, причем ток фазы С будет при данном соотношении дополнительного дросселя 43 в 2,7 раза боль- ще тока фазы А. Начнется перезарядка конденсатора-накопителя 18 и к моменту времени iy его напряжение изменится до значения Uii- В момент вре.мени /2 подаются

5 отпирающие импульсы на тиристоры 20, 21, которые под действием напряжения U k конденсатора-накопителя 18 откроются и в управляющем дросселе 24 возникнет ток, замыкающийся по контуру: конденсатор-накопитель

18, тиристор 21, выпрямитель 25, управляющий дроссель 24, тиристор 20 и конденсатор-накопитель 18. При этом полный ток конденсатора-накопителя 18 будет равен сумме токов сглаживающего дросселя 15 и управляющего дросселя 24 /д24, и поэтому процесс перезарядки конденсатора-накопителя 18 ускорится. К моменту времени t напряжение конденсатора-накопителя 18 изменится от

-Uk до Vk и ток управляющего дросселя 24 /д24, а следовательно, и тиристоров 20, 21 снизится до нуля, тиристоры 20, 21 закроются и за время /4-/з напряжение конденсатора- накопителя 18 будет изменяться только под действием тока сглаживающего дросселя 15. В момент времени /4, когда напряжение на конденсаторе-накопителе 18 достигнет значения Ukm, подается отпирающий импульс на коммутирующий тиристор 16, который под действием напряжения &,U - Uk,n -

-(0,27Ш+0,736 с-6 в откроется и в указанном выще контуре (фаза В сети, тиристор 9, конденсатор-накопитель 18, участок замыкания тока - общая точка коммутирующих тиристоров 16, 17 и точка О сглаживающего дросселя 15, на котором ток будет протекать по двум параллельным ветвям: тиристор 16, участок ао дросселя 15; тиристор 17, участок ос дросселя 15; и участок цепи замыкания тока - точка b дополнительного дросселя 43 фаза В сети, на котором ток будет протекать по двум параллельным ветвям: участок bL дополнительного дросселя 43, тиристор 27, фазы С и В сети и участок bk дополнительного дросселя 43, тиристор 2, фазы А и В сети) возникает ток уже другого направления, в результате чего ток в тиристорах

2,9 и 27 снизится до нуля и они закроются, а ток сглаживающего дросселя 15 замкнется через коммутирующие тиристоры 16, 17.

В момент времени /з подаются отпирающие импульсы на тиристоры 3, 28 и 34. При этом, под действием напряжения Д{У - f/ъп-(0,27(/c+0,73L /i-(У8) тиристоры

3,28 и 34 откроются и возникнет коммутационный ток, замыкающийся по контуру: фаза В сети, тиристор 34, дополнительный конденсатор-накопитель 40, участок замыкания тока - общая точка коммутирующих тиристоров 16, 17 и точка О сглаживающего дросселя 15, на котором ток будет протекать по двум параллельным ветвям: тиристор 16, участок ао дросселя 15; тиристор 17, участок ос дросселя 15; и участок цепи замшкания тока - точка Ь дополнительного дросселя 43 фаза В сети, на котором ток будет протекать по двум параллельным ветвям: участок дополнительного дросселя 43, тиристор 28, фазы Л и Б сети; участок bk дополнительного дросселя 43, тиристор 3, фазы Сив сети, в результате чего ток в коммутирующем тиристоре 16 снизится до нуля и он закроется, а ток будет замыкаться по контуру: фаза В сети, тиристор 34, дополнительный конденсатор- накопитель 40, коммутирующий тиристор 17,

5

участок со сглаживающего дросселя 15 и участок йепи замыкания тока - точка Ь дополнительного дросселя 43 фаза В сети, на котором ток будет протекать по двум 5 параллельным ветвям:участок Ь дополнительного дросселя 43, тиристор 28 фазы Лий сети; участок bk дополнительного дросселя 43, тиристор 30, фазы С и S сети, причем ток фазы Л будет при данном соот- нощении плеч дополните,льного дросселя 43

0 в 2,7 раз больше тока фазы С. В момент времени 6, когда напряжение на дополнительном конденсаторе-накопителе 40 достигнет значения -Uk, подается отпирающий импульс на тиристоры 21, 41, которые под действием напряжения -{У открываются и в цепи управляющего дросселя 24 начинает протекать ток, замыкающийся по контуру: дополнительный конденсатор-накопитель 40, тиристор 21, выпрямитель 25, управляющий дроссель 24, тиристор 41, до0 полнительный конденсатор-накопитель 40. При этом процесс перезарядки конденсатора-накопителя 40 ускоряется.

К моменту времени /, когда напряжение на дополнительном конденсаторе-накопителе 40 достигнет значения Uk, ток управляюще5 го дросселя 24, а следовательно, и тиристоров 21, 41 снизится до нуля и они закроются, а напряжение на дополнительном конденсаторе-накопителе 40 будет изменяться за время /s-/7 только под действием тока сглаживающего дросселя 15. В момент времени /8, когда напряжение на дополнительном конденсаторе-накопителе 40 достигнет значения Ukm, подается отпирающий и.мпульс на коммутирующий тиристор 16, который под действием напряжения Af/

5 bijif(0 27fv c-f0,73(7.1-f/fl) откроется и в указанном выше контуре (фаза В сети, тиристор 34, дополнительный конденсатор- накопитель 40, участок замыкания тока - общая точка коммутирующих тиристоров 16, 17 и точка О сглаживающего дроссе0 ля 15, на котором ток будет протекать по двум параллельным ветвям: тиристор 16, участок ао дросселя 15; тиристор 17, участок ос дросселя 15; и участок замыкания тока - точка Ь дополнительного дросселя 43 фаза В сети, на котором ток будет протекать по двум параллельным ветвям: участок bL дополнительного дросселя 43, тиристор 28, фазы А ц В сети и участок bk дополнительного дросселя 43, тиристор 3, фазы С и В сети) возникнет коммутациQ онный ток уже другого направления, в результате чего ток тиристоров 28 и 34 снизится до нуля и они закроются, а ток сглаживающего дросселя замкнется через коммутирующие тиристоры 16, 17.

5 Регулирование амплитуды генерируемого КРМ реактивного тока осуществляется путе.м изменения .момента подачи открывающих импульсов на тиристоры 20 и 21, 21 и 41, 22 и 23, 22 и 42.

0

5

в процессе i абот1 1 моллос: i, рис холуемая в IUMIH yiipaB. iJiioiuc o дросссмя . поступает со стороны вьшр -П ИПчмя 2. i. п и цепи cr. ia/KHBaioiuero Л|)оссе/1я 15 и ло- пол11ительн()() дроссе,ти 4) iieiKjcpe. KMiic i- но к питающей сети.

Как вп.тпо из диаграммы фазиыч TOKOIJ, в каждом 10. 1у11е1)иоде ток iJKi,4i5i KPA i состоит из :иести участков ирямоуголыюй д.штелыюстыо л,о л/б э/юкчрпческих радиан, рас11оложе11111,1. в порядке , приближенном к синусоиде. В с.хемс и:5иестнс)го КРМ ток фазы в каждом нолупериоде состоит только из дву.х .11.1-ых участков одинаковой амилитулы длительностью л/:-; электрических радиан.

Коэффициент армоник Л снижается в 5,4 раза. Г1оэтом в сравнении с прототипом предложенное устроГк тво Г1ози(х 1яе 1 улучн|ить гар 1оничееЛ ;ий ci)c aii геиерируемо- го реактивпо|-о тока.

В с|)авнепии с ; г;зовь м Р в нрсдло- ;V частот; н.змене1П1и наженпои схеме

иряжепия па сглажима10П1ем

дросселях уве,тичиваетси в

жеиие па сглаживающем

дросселях, а также на K.ir.ieiicaTOpax-n;

копителях снижается в 2,1 раза.

1управляклцем

2раза, напри- управляюшем

Все это Г1ривод| :т к уменьшению уста- нов.тенной мощности сглажива1ОИ1е1 О и уи- равляюн1его дроссе:1ей более чем в 4 раза, а су.м.1а|)ной установлепно мониюсти конденсаторов-накопителей более чем в 2 раза.

Формула изобрстиния

Компенсатор реактивной мощиости, содержащий два трехфазпььх тиристорых ioc- товы.х иреобразователя, включенных иара;:- .1е,. 1Ы1о на стороне переменпо1Ч) гока, cr.ia- живающий дросее,ть, цепочку из coi - . lacHo иос. 1едовате. 1ьно соединенных ти- рнсторов, подключенную 11ара.лле,:1ьно сгла- живаюп1ему дросселю, ко |денеатор, вг.;л1о/ V ,--

i.

и

0

че1пп.1И между замкнуты. накоротко выходом постоянного тока одного из т|5ехфазпых ти- ристорных мостовых преобразователей и обп1ей TO4Koii иоследовате,1вно соедииепиых тиристоров, параллельно которому подключен вход перемеппого тока однофазного мос- TOiioi o тиристорпого преобразователя, выход постоянного тока которого соединен с после- до в ате.пьпо соедииенпыми управ.1яюитим дроссе;1ем и источпиком постоянного тока, но:1яриость которого cor.iacoBaiia с по.чяр- постью одно(|)азно1 о ти }псторно Т) .мостового преобразователя, отличающийся тем, что, с пе:1ью умепьп1ения ныс1иих га)моник, ко.м- пепсатор спабжен дву-11Я допо,1нительнь1ми трехфазны.ми тиристо)ными мостовыми преобразователями, вк;|ючен1п 1ми на стороне пере.менно1ю тока нара,1,1ельпо ос1К)впы.1 трехфазным тиристорпым мостовым npeo6|ia- зователям и .замкпутьгмп ропе постоянного тока, : рехс разный тиристорп))п |-а.-;овате.1ь па стороне ;:iлИчнут накоротко, 11риче :

;;1М1 НуТЫМИ выходами ЬС., ::

зого л ;1оно:1нительньг : р T()pii)ix мосговых нреобразо ) 1 рехфазпо1 о тиристорпо :)Празова 1 еля вк. почен ло1(). 1м:г , с(мь, промежуточ|плй в1)хо,:, . ,- i :Г пен со cpe..THeii точкой ci ла/кн:,;; liU i с(мя, между короткоза:-..)М зых(;. стоянпого тока втооого .loiio.iHii ()го трех- ;|); зного тиристорного ик: 1 (м-,(:| о преобразо- вате, и оби1ей точкой нос,1ед1:)вате.1ьно соединен и Ь1Х тиристоров вк. иочеп .1пите. 1ь- niiiii кoндeнcaт(Jp, а к выходу постоянного тока (;дно(|)азпого ти;)исгор11()го мосто мл о пре- образов; ,теля coi iaciio-napa. 1ле;1ЬН(.) нодк, 1ю- чена цепочка из двух дг)|:о.|пите.1ь:1ых сог- /laub o пос. 1едовательг о сое. 1ииениЧ)1х управляющих тприето юв, общая точка, i oTOpi)ix по. 1ключепа к кор(1ТК(),амкп вььходу 110стоя:-1ПО1Ч) тока BT()|)ijro допо, 1пител1)Ного трех4)аз:1ого мостов(л о нреоб|)азовате. 1Я.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования реактивной .мощности в электрических сетях. Цель изобретения - у.1еньн1ение высших SC гармоник в токе. Регулирование амплитуды генерируемого ко.мпенсатором реактивной мощности (КРМ) реактивного тока осуществляется путем изменения момента подачи открывающих импульсов на тиристоры 20 и 21, 21 и 41, 22 и 23, 22 и 42. В процессе работы КРМ MOHiHOCTb, расходуемая в цепи управляющего дросселя 24, поступает со стороны выпрямителя 25. а в neiHi сглаживающего дросселя 15 и дополнительного дросселя 43 пепосредстпенно - к питающей сети. В каждом нолуперподе ток фазы КРМ состоит из шести участков прямо- уг ольной формы длите, ьностью до л/6 электрических радиан, расположенных в порядке, приближенном к синусоиде. Форма тока, генерируемого КРМ, и амплитуда напряжения на силовых эле.мептах определяется соотнон1ением числа витков плеч дополнительного дросселя 43. 3 ил. S (Л N3 N3 4 00 со со

жи

Ttr

оЛШП

Фаг г

ВНИИПИЗакяз 1917.53

i ираж 6i Z (. Л1И .с. ИГ)е

Фи.иал ПГ1Г1 «11ате11т :. NAropo.i. , 1. Проектная. 4