Устройство для регулирования реактивной мощности в электрической сети (его варианты) Советский патент 1987 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к области средств плавного регулирования реактивной мощности, например в промышленных сетях, или для обеспечения искусственной коммутации тиристоров в автономных инверторах.

Цель изобретения - увеличение коэффициента полезного действия и снижение потерь.

На фиг.1 изображена схема устрой- ства регулирования реактивной мощности, первый вариант; на фиг.2 - структурная схема системы управления устройства; на фиг.З - устройство регулирования реактивной мощности, второй вариант; на фиг.4 - структурная схема системы управления устройства.

Устройство по первому варианту содержит источник 1 питания перемен- ного тока, конденсатор 2 малой емкости, конденсаторную батарею 3 большой емкости, дроссель 4, два вентильных коммутатора из встречно-параллельно включенных тиристоров 5,6 и 7,8. Конденсатор 2 обладает емкостью по крайней мере на порядок меньше по сравнению с емкостью конденсаторной батареи 3.

В положительный пол пряжения источника 1 п

Устройство по второму варианту со- 30 отпирается тиристор 6

держит задающий генератор 9 высокой частоты, обладающий возможностью регулировать выходную частоту; логические элементы И 10-13; формирователи 14-17 импульсов для стирания тиристоров, возле которых цифрами 5-8 указаны номера тиристоров схемы фиг.1, на которых воздействуют формирователи импульсов, синхронизатор 18, икеющий два выхода, знаками + и - отмечены выходы сигналов синхронизатора 18, появляющихся при положительной и отрицательной полуволне напряжения источника 1 питания.

На фиг.З изображены элементы 1-4, образованный четырьмя вентильными коммутаторами однофазный мост,в диагональ переменного тока которого включен конденсатор 2 малой емкости. При этом четыре вентильных коммутатора образованы встреччо-параллель- но включенными тиристорами 19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26. В данной схеме конденсатор 2 обладает емкостью по крайней мере на порядок меньше по сравнению с емкостью конденсаторной батареи 3.

На фиг.4 изображены синхронизатор 18, аналогичный используемому в схемалой емкости 2 заряжа ника 1 через тиристор до напряжения, примерн . военному мгновенному з

35 жения источника 1. Пос ристор 6 запирается.

Далее отпирается ти конденсатор 2 перезаря пи 2-4-8-3-2, в резуль

денсаторная батарея 3 заряд от протекающего ного импульса тока. Па денсатора 2 и дросселя ются таким образом, чт кая частота описываемы крайней мере на порядо циклическую частоту ис тания. Путем отпирания а затем тиристора 8 ос

50 ряд конденсаторной бат частотными однонаправл сами тока.

45

55

Аналогичным образом ный полупериод напряже 1 питания сначала для сатора 2 отпирается ти после запирания тирист ется тиристор 7, и кон

ме фиг. 2; задающий генератор 9 высокой частоты, обладающий возможностью регулировать выходную частоту; логические элементы И 10-13; формирователи 27-34 импульсов для отпирания тиристоров, возле которых цифрами 19- 26 указаны номера тиристоров схемы фиг.З, на которые воздействуют формирователи импульсов.

Элементы 9-17 и 27-34 фиг,2 и фиг.4 могут быть выполнены на основе известных блоков и известных способов их соединения.

В частности, задающий генератор 9 может быть выполнен с трансформаторным выходом (при этом трансформатор имеет две выходные вторичные обмотки с последовательно включенными диодами).

I Синхронизатор 18 выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к источнику 1 питания переменного тока, выходами служат две вторичные обмотки с включенными последовательно диодами.

Регулирование реактивной мощности осуществляется следующим образом.

В положительный полупериод напряжения источника 1 питания (фиг.1)

отпирается тиристор 6

отпирается тиристор 6

и конденсатор алой емкости 2 заряжается от источника 1 через тиристор 6 и дроссель 4 о напряжения, примерно равного уд- военному мгновенному значению напряжения источника 1. После этого тиристор 6 запирается.

Далее отпирается тиристор 8 и конденсатор 2 перезаряжается по цепи 2-4-8-3-2, в результате чего конденсаторная батарея 3 приобретает заряд от протекающего однонаправленного импульса тока. Параметры конденсатора 2 и дросселя 4 рассчитываются таким образом, чтобы циклическая частота описываемых процессов по крайней мере на порядок превьппала циклическую частоту источника 1 питания. Путем отпирания тиристора 6, а затем тиристора 8 осуществляют заряд конденсаторной батареи 3 высокочастотными однонаправленными импульсами тока.

Аналогичным образом в отрицательный полупериод напряжения источника 1 питания сначала для заряда конденсатора 2 отпирается тиристор 5, а после запирания тиристора 5 отпирается тиристор 7, и конденсаторная

батарея перезаряжается однонаправленными импульсами тока обратного направления.

Регулирование реактивной мощност устройства осуществляется изменение частоты включения тиристоров (изменением величины пауз между импульсами токов).

Система управления работает следующим образом.

Задающий генератор 9 вырабатывает напряжение высокой частоты,причем продолжительность во времени одного полупериода этого напряжения достаточна для затухания импульса тока npif заряде конденсатора 2 или конденсаторной батареи 3. В синхронизаторе 18 и задающем генераторе 9 знаками + и - отмечены выходы импульсов, появляющихся при наличии соответственно положительной или отрицательной полуволн напряжений элементов 1 и 9.

Из схемы фиг.2 следует, что логические элементы И 10-13 подают импульсы на формирователи 14-17 импульсов, которые подают сигнал на отпирание тиристоров 5-8 (фиг.1). В случае одновременной подачи двух импульсов на входы элементов И: тиристор 6 отпирается при наличии положительных полуволн напряжения синхронизатора 18 и задакщего генератора 9; тиристор 8 отпирается при наличии положительной полуволны напряжение синхронизатора 18 и отрицательной полуволны напряжения задающего генератора 9; .тиристор 5 отпирается при наличии отрицательных полуволн напряжения синхронизатора 18 и задающего генератора 9, тиристор 7 отпирается при наличии отрицательной полуволны напряжения синхронизатора 18 и положительной полуволны напряжения задающего генера- . тора 9.

Регулирование реактивной мощности устройства осуществляется изменением частоты задающего генератора 9.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства по второму варианту.

В положительный полупериод выходного напряжения источника 1 питания отпираются тиристоры 19 и 25 и включенные последовательно конденсатор 2 малой емкости и конденсаторная батарея 3 заряжаются по цепи 1-4-19fO

15

822594

2-25-3-1 вплоть до самоотключения тиристоров 19 и 25. Так как величина емкости конденсаторов 2 по крайней мере на порядок меньше емкости 5 конденсаторной батареи 3, то напряжение на конденсаторе 2 будет максимальным, а конденсаторная батарея 3 заряжается однонаправленным импульсом тока до напряжения небольшой величины.

Параметры дросселя 4 и конденсатора 2 выбираются таким образом, чтобы циклическая частота описываемых процессов по крайней мере на порядок-, превышала циклическую частоту источника 1 питания.

После запирания тиристоров 19 и 25 отпираются тиристоры 21 и 23. Путем поочередного-отпирания пар тиристоров 19, 25 и 21, 23 конденсаторная батарея 3 заряжается высокочастотными однонаправленными импульсами тока.

В отрицательный полупериод выходного напряжения источника 1 питания отпирается снач ала пара тиристоров 22 и 24, а затем пара 20 и 26. В результате конденсаторная батарея перезаряжается высокочастотными однонаправленными импульсами тока обратного знака.

Регулирование реактивной мощности устройства фиг.З осуществляется изменением частоты включения 35 тиристоров 19, 25; 21, 23; 22, 24, 20, 26.

Работа системы управления (фиг.4) осуществляется следующим образом. Задающий генератор 9 вырабатывает напряжение высокой частоты. В задающем генераторе 9 и синхронизаторе

20

25

X

40

ды импульсов, появляющиеся при наличии соответственно положр .тельной и отрицательной полуволн напряжений элементов 1 и 9.

Из схемы фиг.4следует, что логические элементы И 10-13 аналогично схеме фиг.2 подают импульсы на формирователи 27-34 импульсов, которые в свою очередь подают сигнал на отпирание тиристоров 19-26 (фиг.З) в случае одновременной подачи двух импульсов на входы элементов И: пара тиристоров 19, 25 отпирается при наличии положительных полуволн напряжения синхронизатора 18 и задающего генератора 9; пара

тиристоров 21,23 отпирается при наличии положительной полуволны напряжения синхронизатора 18 и отрицательной полуволны Напряжения задающего генератора 9; пара тиристоров 22, 24 отпирается при наличии отрицательных полуволн напряжения синхронизатора 18 и задающего генератора 9; пара тиристоров 20 и 26 отпирается при наличии отрицательно полуволны синхронизатора 18 и положительной полуволны напряжения задающего генератора 9.

Регулирование реактивной мощности устройства (фиг.З) осуществляют изменением частоты задающего генератора 9.

Снижение потерь и увеличение КПД достигается в устройстве за счет уменьшения активного сопротивления зарядной цепи.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования реактивной мощности в электрической сети, содержащее конденсаторную батарею, подключенную к сети через последовательно соединенные дроссель

и вентильный коммутатор, отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, между сетью и дросселем

включены дополнительно введенные второй дроссель и второй коммутатор, а общая точка дросселей соединена с конденсаторной батареей через дополнительный конденсатор, емкость

которого по крайней мере на порядок меньше, емкости конденсаторной батареи.

2. Устройство для регулирования реактивной мощности в электрической сети, содержащее конденсаторную батарею, подключенную к сети через последовательно соединенные дроссель и вентильный коммутатор, о т- личающееся тем, что, с целью снижения потерь, вентильный коммутатор выполнен в виде однофазного моста, который включен между дросселем и конденсаторной батареей выводами постоянного тока, а к выводам переменного тока подключен дополнительный конденсатор,емкость которого по крайней мере на порядок меньше емкости конденсаторной батареи.

Фиг.2

19

f9 0 21

25

2t

2d

Фиг. 3

26

Фиг Л

Изобретение относится к области устройств для плавного регулирования реактивной мощности и для обеспечения условий коммутации тиристоров в автономных инверторах. Цель - повьпление КПД, снижение потерь. Устройство содержит -последовательно включенные конденсаторную батарею 3, дроссель 4 и вентильные коммутаторы (5-6, 7-8). Данная ветвь шунтирована конденсатором 2, а обе параллельные ветви подключены к сети через дополнительные дроссель 4 и вентильный коммутатор (5-6). Однонаправленный импульс тока образован путем первоначального заряда конденсатора 2 и последующего его разряда на конденсаторную батарею 3. Устройство по второму варианту содержит включенные последовательно конденсаторную батарею, дроссель и однофазный мост, образованный вентильными коммутаторами. В диагональ переменного тока моста включен конденсатор. Заряд конденсаторной батареи осуществлен путем поочередного перезаряда конденсатора с помощью вентильных коммутаторов моста. Емкость конденсатора по крайней мере на порядок меньше емкости конденсаторной батареи. 2 с.п. ф-лы. 4 ил. § (Л Фиг. I

Составитель К, Хоециан Редактор С. Патрушева Техред А.КравчукКорректор Шекмар

1акаГ7280/54Тираж 619 .

ВНИИПИ Государственного комитета

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. -4/5

Производственно

-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Д