Система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник Советский патент 1988 года по МПК H02M1/12 

моник содержит трехфазный синхронный генератор 1 с тремя статорными обмотками 2 и роторными обмотками 3 и 4, расположенными по осям d и р,, устройство компенсации в виде трехфазной электрической машины 5 обратной связи, расположенной на одном валу с генератором 1 и содержащей три статорные обмотки 6, соединенные в звезду без нулевой точки, и две роторные обмотки 7 и 8, расположенные по осям d и р,. Статорные 6 и роторные 7 и 8 обмотки включены последовательно с соответствующими одноименными обмотками синхронного генератора 1. Свободные концы статор- ных обмоток 6 соединены с входными выводами статического преобразователя 9, к выходу которого подключена нагрузка 10. Свободные выводы роторных обмоток 3, 4 и 7,8 соединены с соответствующими зажимами источника 11 постоянного напряжения. Кроме того,общие точки соединения статорных обмоток 2 и 6 подключены к линей- Q по осям d ной трехфазной нагрузке 12. Источник 11 постоянного напряжения может быть выполнен регулируемым.

Ротор синхронного генератора 1 при

мотках 7 и 8 машины обратной связи только высшие гармоники ЭДС взаимоиндукции с угловой частотой бКй. В контуре.составленном из обмо30 ток 3 и 4 синхронного генератора 1, обмотки 7 и 8 машины 5 обратной связи, источника 11 постоянного напряжения течет ток, содержащий гармоники порядка бКш. Этот ток наводит в

J5 фазных статорных обмотках 2 синхроного генератора 1 ЭДС, в состав которой входят гармоники порядка (6К±1)О. Этот гармонический состав наведенной ЭДС совпадает с гармоническим составом падений напряжений на статорных обмотках 2 синхронного генератора 1 при протекании по ним несинусоидального линейного тока, потребляемого преобразователем 9.Кроме того, наводимое напряжение высших гармоник находится в противофазе с падением напряжения на статорных обмотках 2 генератора 1,поэтому все гармоники напряжения порядка ()ш и р, компенсируются.

Падение напряжения от высших гармоник на внутреннем сопротивлении генератора при протекании несинусои40

45

дального тока по осям d и р бу- подключении источника 11 постоянного jj равно

напряжения вращается с угловой скоростью со равной синхронной.Угол сдвига ротора генератора 1 и ротора машины 5 обратной связи в общем слуuUj

d (xj id)

dCot

.U

Q по осям d

мотках 7 и 8 машины обратной связи только высшие гармоники ЭДС взаимоиндукции с угловой частотой бКй. В контуре.составленном из обмо0 ток 3 и 4 синхронного генератора 1, обмотки 7 и 8 машины 5 обратной связи, источника 11 постоянного напряжения течет ток, содержащий гармоники порядка бКш. Этот ток наводит в

5 фазных статорных обмотках 2 синхроного генератора 1 ЭДС, в состав которой входят гармоники порядка (6К±1)О. Этот гармонический состав наведенной ЭДС совпадает с гармоническим составом падений напряжений на статорных обмотках 2 синхронного генератора 1 при протекании по ним несинусоидального линейного тока, потребляемого преобразователем 9.Кроме того, наводимое напряжение высших гармоник находится в противофазе с падением напряжения на статорных обмотках 2 генератора 1,поэтому все гармоники напряжения порядка ()ш и р, компенсируются.

Падение напряжения от высших гармоник на внутреннем сопротивлении генератора при протекании несинусои0

5

uUj

d (xj id)

dCot

.U

- d (x i)

dot

где ij, 1„ - значения несинусоидаль J

кого тока, протекающего по обмоткам статора 2;

сверхпереходные индуктивные сопротивления генератора 1.

Воздействием на обмотку возбуждения, расположенную только по оси d, можно добиться компенсации падения напряжения на внутреннем сопротивлении генератора лишь на величину uUj.

Введем понятнее коэффициента эффективности компенсации высших гар- мониК на фазных обмотках 2 генератора 1

4(

К.

Дф

где

йЦ - действующее значение компенсированного потока сцепления высших гармоник U V действующее значение по- токосцепления высших гармоник до компенсации. Выражения для коэффициентов эффективности по осям d и р; запишутся следующим образом:

i 4

D(ij)

D(LJ) + )

)

D(ij) + (i)

где D(ij), 0(13)

- квадрат действующего значения высших гармоник по осям d Ир,.

На фиг. 2 показана зависимость коэффицента эффективности компенсации посредством машины обратной связи с одной роторной обмоткой по оси d и воздействием на обмотку возбуждения генератора по оси d. Из приведенной зависимости следует, что наибольшая компенсация достигается при угле управления преобразователя ОС 90 град.

На фиг. 3 показана зависимость коэффициента эффективности копенса- ции посредством машины обратной свя0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

зи с одной роторной об эткой по оси g при воздействии на обмотку возбуждения генератора, расположенную по оси р,. В этом случае наибольшее значение коэффициента эффективности достигается при ci 0.

При одновременном воздействии на обмотку возбуждения генератора,расположенную по осям d и g посредством машины обратной связи с двумя роторными обмотками по осям d и g коэффициент эффективности компенсации высших гармоник приближается к единице.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет полностью компенсировать высшие гаЬмоники,при этом не увеличиваются масса и габариты устройства.

Формула изобретения

Система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник, создаваемь1х преобразовательной нагрузкой,содержащая три выходных вывода для подключения линейной трехфазной нагрузки, трехфазный синхронный генератор с тремя соединенными в звезду статорными и одной роторной обмо.тками,источник постоянного напряжения, преобразователь напряжения с тремя входными выводами и выходными выводами для подключения второй нагрузки и устройство компенсации, выполненное в виде трехфазной электрической машины обратной связи, расположенной на одном валу с генератором и включающей три статорные и одну роторную обмотки,соединенные последовательно с соответствующими одноименными обмотками генератора, причем роторные обмотки расположены по одной оси и каждая из них свободным выводом подключена к одному из соответствующих полюсов источника постоянного напряжения, свободные выводы статорных обмоток устройства компенсации.соединены с соответствующими входными выводами преобразователя напряжения, а общие точки соединения статорных обмоток генератору устройства компенсации соединены входными выводами для подключения указанной линейной нагрузки, отличающаяся тем,что,с целью по0.2

60 80

Фии

ofj град.

e zpffd.

юо т т т

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника в автономных энергосистемах. Цель изобретения - повьшение качества выходного напряжения путем обеспечения полной компенса1щи высших гармоник на выходе генератора. Система содержит генератор 1 и устройство компенсации 5, выполненное в виде трехфазной электрической машины обратной связи. расположенной на одном валу с генератором. Трехфазные статорные обмотки 2, 6 генератора и устройства компенсации соединены между собой последовательно и включены между трехфазной линейной нагрузкой 12 и преобразователем 9. Их основные 3, 7 и дополнительные 4, 8 роторные обмотки соединены между собой последовательно и подключены к источнику 11 постоянного напряжения. Основные роторные обмотки расположены по оси d, а дополнительные - по оси я. Ток про- тек.аюпщй по контуру из обмоток 3,4, 7,8 и источника 11, наводит в сгатор- ных обмотках 2 ЭДС с гармоническим составом, совпадающим с гармоническим составом падений напряжений на обмотках 2 при протекании по ним несинусоидального линейного тока,потребляемого преобразователем 9. При этом наводимое напряжение высших гармоник находится в противофазе с напряжением на обмотках 2, что приводит к компенсации гармоник напряжения по осям d и g. 3 ил. i (Л

ВНЮШИ Заказ 495/51 Тираж 665

Произв.-полигр, пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное