Устройство для коммутации конденсаторов в сети переменного тока Советский патент 1977 года по МПК H02J3/18 

1

Изобретение относится к области распределения электрической энергии, а именно к регулированию реактивной мощности в сетях, и может быть использовано на предприятиях, потребляющих электрическую энергию.

Известное устройство для коммутации конденсаторов содержит между фазами сети включенную группу конденсаторов с контакторно-коммутациопной аппаратурой. При помощи устройства реактивную мощность возможно регулировать только дискретно. Кроме того, использование группы конденсаторов и контакторно-коммутационной аппаратуры делает устройство громоздким 1.

Наиболее близким техническим рещением к данному изобретению является устройство для коммутации конденсаторов в сети переменного тока, которое содержит встречно параллельно включенные тиристоры, снабженные блоком принудительной коммутации. Упомянутый блок прИНудительной коммутации содержит трансформатор, вторичная обмотка которого подключена параллельно к упомянутому конденсатору, а первичная обмотка через конденсатор соединена со встречно параллельно включенными тиристорами. К каждому из тиристоров согласно подключен источник тока .

Недостатком известного устройства является низкий КПД из-за нагревания нторичной

обмотки трансформатора при протекании через нее постоянной составляющей тока конденсатора. Постоянная составляющая возникает из-за несимметричности временной диаграммы напряжения конденсатора, обуславливаемой недостаточной симметрией управления тиристорами устройства. Кроме этого, КПД уменьшается из-за разряжения конденсатора через вторичную обмотку трансформатора в промежутке времени, когда конденсатор отключен от сети. Известное устройство также отличается громоздкостью конструкции, обуславливаемой наличием трансформатора и источников постоянного тока.

Цель изобретения - повышение КПД устройства.

Для этого в устройстве для коммутации конденсаторов в сети переменного тока с помощью встречно параллельно включенных тиристров, снабженных блоком принудительной коммутации, указанный блок принудительной коммутации содержит дроссель, включенный между тиристорами и одной из фаз сети, и мост, в два соседних плеча которого встречно включены тиристоры, а в остальные-конденсаторы, в одну диагональ моста согласно последовательно включены диоды, причем из них включен согласно тиристору прилежащего плеча моста,

а вторая диагональ подключена к указанноМу дросселю, при этом общая точка указанных диодов подключена к другой фазе сети.

Такое устройетво позволяет получить повышенный КПД и менее громоздкую конструкцию.

С целью возможности использования вентилей более низкого класса напряженнй точка соединения диодов подключена к шине сети через конденсатор. Благодаря такому подключению на диоды н тиристоры блока прпнздителыюй коммутации подается напряжение, амилитуда которого значительно меньше амплитхды линейного напряжения. Кроме того, в сл)чае ошибочного включения тиристоров блока принудительной коммутации, когда направление напряжения сети согласно направлению включения тиристора, в блоке принудительной коммутации не возникает ток короткого замыкания и диод с тиристором не выходят из строя.

На фиг. 1 изображена иринциниальная электрическая схема устройства; на фиг. 2- временные диаграммы напряжения сети, напряжения на конденсаторе, тока через конденсатор и тока через дроссель.

Устройство для коммутации конденсаторов в сети переменного тока содержит между фазами сети включенный конденсатор 1 п последовательно к нему нодключенные встречно параллельно соединенные тиристоры 2 и 3. Эти тиристоры соединены с фазой Сети через дроссель 4, который включен :В одну диагональ моста, в виде которого выполнен блок принудительной коммутации. В другую диагональ моста согласно последовательно включены диоды 5, 6, а точка их соединения нодключена к другой фазе сети через конденсатор 7. В два соседних нлеча моста встречно включены тиристоры 8, 9, а в остальные плечиВключены конденсаторы 10 и И.

Устройство работает следуюш,им образом.

До момента времени ti (фиг. 2), когда, например, на шинах сети направление напряжения соответствует изобрал енному на ф1иг. 1 без скобок, тиристор 2 открыт, конденсатор 10 заряжен, а конденсаторы 1, 7 и 11 продолжают заряжаться (направление заряда конденсаторов 1 и 7 показано на фиг. 1 без скобок). В момент времени /i открывают тиристор 8. Напряжение конденсатора 10 прикладывается iK дросселю 4. Оно противоположно по нанравлению напрял ению сети и компенсирует падение напряжения в цепи сеть - конденсатор 1 - тиристор 2 - дроссель 4. Благодаря индуктивности дросселя 4 разряд конденсатора 10 задерживается на время, необходимое для восстановления запираюш;их свойств тиристора 2. В связи с этим тиристор 2 гасится. В промежуток времени /i-/2 конденсатор 1 отключен от сети, и нанряжсние на нем остается неизменным (фиг. 2). В момент времени 4 при равенстве напряжения сети Усет и напряжения на конденсаторе 1 и включают тиристор 3, вследствие чего

конденсатор 1 снова подключается к шппам сети и создаст ток /с, , нротекаюший в сеть. В момент времени /з напряжение сети Осст, а тем самым и нанряжение на конденсаторе 1 УС, уменьшается до О, а ток i с, через конденсатор 1, нротекаюншй в есть, достигает максимального значения. С этого момента начипают заряжаться конденсаторы 1, 7 и Ю (направление напряжения на шинах сети ноказано на фиг. 1 в скобках). Заряд конденсаторов 7 и 10 происходит четверть периода напряжения сети. В момент времени 4 открывают тиристор 9. Напряжение конденсатора 11 прикладывается к дросселю 4 и аналогично

моменту времени ti происходит гашение тиристора 3, а тем самым и отключение конденсатора 1 от сети. В момент времени 4 при равенстве напряжений {Усет и i7ci открывают тиристор 2, вследствие чего снова подключают конденсатор 1 к сети. В момент времени 4 напряжение сети f/сет, а тем самым и напряжение на конденсаторе 1 U d уменьшается до О, а ток tc, через конденсатор 1, протекающий в сеть, достигает максимального значенпя. С этого момента начинают заряжаться конденсаторы 1, 7 и 11 (направление напряжения на конденсаторах 1 и 7, а также направление напряжения сети показано на фиг. 1 без скобок). Устройство возвращается всостояние, в котором находилось до момента времени 4. Описанные процессы повторяются каждый период напряжения сети.

Подбором моментов времени включения и гашения тиристоров 2 и 3 регулируют промежуток времени, когда конденсатор 1 подключен к сети, а тем самым и среднее значение тока через конденсатор 1, протекаюш,его в сеть. В связи с этим происходит регулирование реактивной мощности в сетях.

Предлагаемое изобретение но сравнению с нрототипом обладает новышенным КНД, так как конденсатор блока принудительной коммутации во время работы подключается к тиристорам непосредственно, а не через трансформатор, наличие которого вызывает значительные иотери.

Кроме того, схема устройства является менее громоздкой, так как отсутствуют трансформатор и источники постоянного тока.

Формула изобретения

1. Устройство для коммутации конденсаторов в сети переменного тока с помош,ью встречно параллельно включенных тиристоров, снабженных блоком принудительной коммутации, отличаюшееся тем, что, с целью повышения КПД, указанный блок принудительной коммутации содержит дроссель, включенный между тиристорами и одной из фаз сети, и мост, в два соседних плеча которого встречно включены тиристоры, а в остальные - конденсаторы, в одну диагональ моста согласно последовательно включены диоды, причем каждый из них включен согласно тиристору прилежащего плеча моста, вторая диагональ моста подключена к указанному дросселю, при этом общая точка указанных диодов подключена к другой фазе сети.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности использования вентилей более низкого класса напряжений, точка соединения диодов подключена к шине сети через конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ильящов В. П. Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок. М-Л., «Энергия, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР №275212, кл. Н 02J 3/18, 1970.

3.Авторское свидетельство СССР Л 389626, кл. Н 02J 3/18, 1970.

(+1

ж1цА-В

г :i

.(+) 9

+ .

://

ло