Способ управления двухзвенным реактивным элементом Советский патент 1989 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулируемым с помощью ключей реактивным элементам, и может быть использовано в устройствах компенсации реактивной мощности нагрузки преобразователей или для обеспечения необходимого сдвига по фазе между током и напряжением на выходе преобразователя.

Цель изобретения - уменьшение установленной мощности вводимых в цепь нагрузки реактивных элементов и улучшение гармонического состава напряжения .

На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - эпюры

токов и напряжений на управляемом КРЭ на схеме.

На схеме (фиг. 1) обозначены источник 1 синусоидального тока, конденсаторы КРЭ 2 и 3, ключи 4-6 для управления КРЭ.

На эпюрах токов и напряжений (фиг. 2) обозначены: ток источника 1 i, напряжение U,; на звене, содержащем конденсатор 2 и ключи 4 и 5 (вертикальная щтриховка), напряжение U на конденсаторе 3, шуитируемом без сохранения заряда, U р„ - напряжение на конденсаторе 2, шунтируемом с сохранением заряда, i щ ток через конденсатор 3 (горизонтальная штриховка), и - первая гармоника напря4 СО

О- Од

со со

жения на КРЭ, U - форма напряжения на КРЭ.

Импульсы на размыкание и замыкание ключей 4-6 обозначены соответственно и

4р

и

5р. Убр и , ,

Срабатывание ключей происходит по переднему фронту импульса.

Двухз венным реактивным элементом управляют путем шунтирования состав- ляющих его звеньев ключами. Шунтирование звена, содержащего конденсатор 2 и ключи 4 и 5 и условно названного компаундной емкостью С,, осуществляют в окрестности нуля тока, при этом ключ 5 замыкается, а ключ 4 размыкается и на конденсаторе 2 сохраняется заряд в интервале шунтирования.

Шунтирование звена, содержащего конденсатор 3 и ключ 6, назьшаемого шунтовой емкостью Cf, осуществляют в окрестности максимума тока ,„.

При отсутствии разрьшов напряжени на емкостях 2 и 3 имеет две управляемые величины: о(к УГОЛ управления компаундной емкостью o(,j - угол управления шунтовой емкостью С.

При условии синусоидальности тока на входе КРЭ ряды Фурье, соответствующие напряжениям на каждом звене, будут содержать только нечетные ко- 1Синусные составляющие, формулы для амплитуд которых имеют вид:

,)

я:мс Im

г7,. ..(« к)5

соС

(1)

Im Зц 1{(С

А, .- (sin2o(K+ i sin4,)

,К);

(2)

-

(3)

(4)

где f, (d,), fj.U,), f,4)

3 функции, зависящие от угпов управления о и й/щ.

Условия регулирования первой гармоники напряжения на КРЭ при компен- сации третьей гармоники могут быть записаны в В1оде системы двух трансцендентных уравнений

... JC(K()

+ K,f,(ofJ) А, А... + А,. (f,.. UJ

Зк - Зш а5Ск . О

где

Сх/ 111л,

(6)

Ш

Q

Q

5

5

0

5

0

где X . - эквивалентное сопротивление.

Исследование системы (5) в зависимости от отношения (6) и значения приведенного сопротивления КРЭ позво-) ляет сформулировать следующие законы управления.

В интервале, когда отношение (6) составляет от единиць до трех и в интервале, когда отношение меньше единицы, но заданное значение эквивалетно- го приведенного сопротивления находится в пределах от нуля до значения равного отношению, взятому со знаком минус, или в пределах от минус одного до значения, равного сумме единицы и отношения, взятого со знаком минус, в зависимости от знака плюс или минус разности соответственно прибавляют или отнимают приращения к углу о(щ замыкания ключа 6, шунтирующего емкость 3, а в зависимости от знака плюс или минус амплитуды третьей гармоники при необходимости . иметь угол размыкания ключа 4 и замыкания ключа 5 больше Г/6 соответственно прибавляют или отнимают приращение, а при необходимости иметь угол с/ц меньше соответственно отнимают или прибавляют приращение.

В интервале, когда отношение (6) больше трех, определяют значения эквивалентных приведенных сопротивлений, соответствунлцих минимуму или максимуму.

Если заданное значение эквивалентного приведенного сопротивления должно располагаться в интервале, в котором возможно изменение заданного значения, сопротивления от соответствующего минимуму до нуля в зависимости от знака плюс или минус амплитуды третьей гармоники соответственно прибавляют или отнимают приращение к углуо(|,, а в зависимости от знака

плюс 1ШИ минус разности соответствен jHo прибавляют или отнимают приращение к углу 0.

Если заданное значение эквивалентного приведенного сопротивления должно располагаться в интервале, в котором возможно изменение заданного значения сопротивления от соответствующего минимуму до минус единицы в зависимости от знака плюс или минус амплитуды третьей гармоники соответственно прибавляют или отнимают приращение к углуо(, а в зависимости от знака плюс или минус разности соответственно отнимают или прибавляют приращение к углу о .

Если заданное значение эквивалентного приведенного сопротивления должно располагаться в интервале, в кото- рын возможно изменение заданного значения сопротивления от соответствующего минимуму до значения, равного отношению (6), взятому со знаком минус, в зависимости от знака плюс или минус амплитуды третьей гармоники соответственно отнимают или прибавляют приращение к углу /,, , а в зависимости от знака плюс или минус разнос- ту соответственно отнимают или при- б.авляют приращение к углу (/.

Если заданное значение эквивалентного приведенного српротивления должно располагаться в интервале, в котором возможно изменение заданного значения сопротивления от значения, соответствующего максимуму, до значения, равного сумме отношения и единицы, взятой со знаком минус, в зависимости от знака плюс или минус амплитуды третьей гармоники соответственно отнимают или прибавляют приращение к углу о/|л а в зависимости от знака

плюс или минус разности соответственно прибавляют или отнимают приращение к углу ai

к10

15

п-

25

0

35

0

Ф

ормула изобретения Способ управления двухзвенным реактивным элементом н цепи переменного тока путем шунтирования реактивностей ключами с управляемыми углами коммутации, при котором измеряют сдвиг по фазе между первыми гармониками тока и напряжения, и в зависимости от величины этого сдвига управляют эквивалентным по первой гармонике сопротивлением двузвенного реактивного элемента путем регулирования интервалов шунтирования, причем при этом J контролируют третью гармонику в спектре напряжения, для чего контролируют амплитуду первой гармоники напряжения и тока, по которым получают измеренное сопротивление реактивного элемента, контролируют знак амплитуды третьей гармоники напряжения, определяют разность между заданным и измеренным сопротивлениями ре ктив- ного элемента, которую приводят к сопротивлению первого звена, и выбирают интервалы шунтирования итерационным методом, прибавляя или отнимая приращения углов включения шунтирующих ключей в зависимости от знаков приведенной разности и амплитуды . третьей гармоники, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности вводимых в цепь нагрузки реактивных сопротивлений и улучшения гармонического состава напряжения, отключают один : из реактивных элементов на. время его шунтирования, сохраняя при этом имеющийся на нем заряд.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулируемым с помощью ключей реактивным элементам, и может быть применено в устройствах компенсации реактивной мощности нагрузки преобразователей или для обеспечения необходимого сдвига по фазе между током и напряжением на выходе преобразователя. Цель изобретения - уменьшение установленной мощности вводимыхв цепь нагрузки реактивных элементов и улучшение гармонического состава напряжения. Реактивности шунтируют ключами управления с управляемыми углами коммутации. При этом один из реактивных элементов на время шунтирования отключают, сохраняя при этом имеющийся на нем заряд. Углы управления ключами выбирают такими, при которых третьи гармоники напряжения на емкостях взаимно компенсируются. 2 ил.

Фиг.1