Устройство для регулирования реактивной мощности М.В.Агунова Советский патент 1989 года по МПК H02J3/18 

00

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для повышения коэффициента мощности электрических машин и статических преобразователей в промышленных установках для снижения колебаний и регулирования напряжения в системах электроснабжения дуговых печей. Цель - упрощение и улучшение массогабаритных характеристик. Напряжение подается на две трехфазные системы первичных обмоток фазоповоротных трансформаторов, одна из которых соединена в треугольник, к вершинам которого подключены фазы другой системы. Число витков этих обмоток обеспечивает сдвиги фаз выходного напряжения относительно питающего (для первого трансформатора 0°, для второго 80°, для третьего 160°) за счет включения управляемых вентилей по мостовой схеме. Входное переменное напряжение каждой фазы подается на соответствующие входы моста. За счет переключения вентилей из линейных и фазных напряжений формируется выходное напряжение умножителя частоты. Положительный полупериод выходного напряжения на выходе преобразователя частоты формируется при поочередной подаче отпирающихся импульсов. 4 ил.

1

Изобретение относится к энергетике, предназначено для реактивной мощности в сетях энергосистем и может быть использовано для повышения коэффициента мощности электрических машин и статических преобразователей в промышленных установках, для снижения колебаний и регулирования напряжения в системах электроснабжения дуговых печей в электроэнергетических сетях.

Цель изобретения - упрощение и улучшение массогабарнтных характеристик .

На ф,г. тредставлена принципиальная схема устройства, на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений, по- ясняюшая прнпщп работы фазоповорот- ного трансформатора, на фиг1, 3 - кривая, поясняющие принцип умножения частоты; на фиг. 4 - кривые, поясняющие принцип получения выходного напряжения устройства.

Устройство для регулирования реактивной мощности (Ьчг. 1) содержит фазоповоротш е ,2 и 3 и изолирующий 4 трансформаторы, трехфазный умножитель частоты, состоящий из трех одноСЈ

фазных умножителей 5,6 и 7 частоты, входы которых соединены с вторичными обмотками фазоповоротных трансформаторов, трехфазный ШГЧК (непосредственный преобразователь частоты с естественной коммутацией), состоящий из трех 8,9 и 10 однофазных НГГЧЕ, выходы которых соединены с первичными обмотками изолирующего трансформа- тора. Первичные обмотки фазоповоротных трансформаторов и вторичные обмотки изолирующего трансформатора подключены к шинам Vf, V2, V3 трехфазной системы переменного тока, а выходы умножителя частоты соединены с пходами ГИЧЕ.

Устройство работает следующим обра з ом.

Напряжение с угловой частотой w с. шин V (, V , V3 попадает на две трехфазные системы первичных обмоток фазоповоротных трансформаторов 1,2 и 3, одна из которых соединена в треугольник, к вершинам которого подклю чены соответствующие фазы первичных обмоток другой системы. Системы первичных обмогок выполнены с различным числом витков. При этом каждая фаза системы выходных напряжений, получа- емых в системе вторичных обмоток, соединенных в звезду, синтезируется путем геометрического суммирования напряжений соответствующих фаз первичных обмоток. Этот процесс иллю- стрируется векторной диаграммой напряжений, приведенной на фиг.2 . Число витков систем первичных обмоток фазояоворотных трансформаторов подобрано гаким образом, чтобы обес- печить сдвиги фаз выходного напряжения относительно питающего для первого трансформатора 0е, для второго трансформатора 80°, для третьеготран сформлтора 160е. Указанные напряжени поступают на входы умножителей 5,6 и 7 частоты. Каждая фаза умножителя частоты состоит из трех одинаковых силовых цепей, поэтому их работу рассмотрим на примере силовой цепи 7 (фиг. 1). Эта цепь состоит из шест надпати управляемых вентилей 7.1- 7.1Ь, включенных по мостовой схеме. В двое переменное напряжение каждой фазы 1 .Л, 1 .В, 1 .С и их общего вывода 1.N подается на соответствующие вхолы моста. Такое подключение позвошшг синтезировать выходное напряжение умно/Mi геля частоты за сче

Q $

0 5 0 , 0 .-,

0

соответствующего переключения вентилей из линейных и фазных напряжений. Принцип формирования полной кривой выходного напряжения умножителя частоты показан на фиг. 3. Несмотря на глухое соединение всех шестнадцати формирующих вентилей 7.1-7.16, режима короткого замыкания в схеме не возникает, так как при формировании выходного напряжения вентили отпираются по очереди таким образом, что коммутация осуществляется либо между вентилями, принадлежащими только к анодной или катодной вентильным группам, либо между вентилями различных групп, но присоединенных к одной и той же фазе. При таком способе синтеза кривой частота выходного напряжения умножителя в 1,5 раза выше частоты входного напряжения. Выходные напряжения силовых цепей умножителя оказываются сдвинутыми один относительно другого на 120°. Такой сдвиг происходит за счет- того, что фазовый сдвиг, вносимый фазоповорот- ными трансформаторами 1,2 и 3, увеличивается на выходе умножителя частоты в 1,5 раза и для силовой цепи 5 составит 80° 1,5 120°, а для силовой цепи 6 составит 160° 1 ,5 240° . Соотношение между частотой сети и частотой на выходе умножителя частоты и), /1 ,5 и, 2/3, что позволяет использовать НПЧЕ 8, 9 и 10, подключив их к выходам умножителя частоты, для генерирования напряжения с выходной угловой частотой о , равной входной угловой частоте НПЧЕ 8, 9 и 10, также как и умножители частоты 5,6 и 7, состоят из трех одинаковых силовых цепей. Силовая цепь НПЧЕ 10 состоит из двенадцати управляемых вентилей 10.1-10.12, включенных по мостовой системе. Положительный полупериод выходного напряжения формируется при поочередной подаче отпирающих импульсов на вентили 10.1-10.6 отрицательный при подаче отпирающих импульсов на вентили 10.7-10.12. Поочередная работа вентилей указанных групп приводит к тому, что на выходе преобразователя 10 получается выходное напряжение, принцип формирования которого показан на фиг. 4. Выходы НПЧЕ 10 подключены к изолирующему трансформа- гору 4. НПЧЕ 10 управляется таким пбразом, что генерируемая угловая

выходная частота uia равна угловой i

входной частоте, желаемые составляющие выходного напряжения находятся в фазе с соответствующими напряжениями системы. Направление и величина потока реактивной мощности изменяются путем изменения амплитуды выходных напряжений НПЧЕ 8, 9 и 10. Таким образом, HIT-IE будет потреблять опережающий ток от системы переменно го тока, когда амплитуда его желаемых выходных напряжений больше, чем амплитуда напряжений системы, и, наоборот, он будет потреблять отстающий ток, когда амплитуда его желаемых выходных напряжений меньше, чем амплитуда напряжений системы.

При сравнении о более традиционными типами статических источников реактивной мощности, з которых исполь зуютея шунтирующие конденсаторы и реакторы вместе с тиристчэрными ключами, а также высокочастотная база, устройство имеет преимущество, заклю чающееся в меньших размерах и меньшей стоимости, потому что в нем отсутствуют реактивные элементы. Отпадает также необходимость присоединения больших конденсаторных батарей непосредственно к сети переменного тока и, следовательно, возможных вопросов, связанных с резонансом таких батарей .с сетью переменного тока. Кроме того, выходные токи имеют малое искажение и требуют

незначительной фильтрации или совсем ее не требуют.

Формула изобретения

5

Устройство для регулирования реактивной мощности, содержащее изолирующий трансформатор с тремя первичными обмотками и системой втоTQ ричньгх обмоток, соединенных в треугольник, фазоповоротные трансформаторы по числу фаз с двумя системами первичных обмоток, одна из которых соединена в треугольник, к

15 вершинам которого одними концами подключены соответствующие обмотки второй системы, которые своими другими концами подключены к сети, и вторичными обмотками изолирую2о щего трансформатора, и одной системой вторичных обмоток, соединенных в звезду с выведенной нейтралью, умножитель частоты и непосредственный преобразователь частоты, о т - 25личающееся тем, что, с целью упрощения и улучшения массо- габаритных характеристик, вторичные обмотки каждого фазоповоротного трансформатора присоединены к соотЗо ветствующим входам умножителя частоты, выход которого соединен с входом непосредственного преобразователя частоты, выходы которого соединены с соответствующими фазами первич-1

ор. ных обмоток изолирующего трансформатора .

(Риг. 2

Риг.З

ФигМ