Устройство для плавного регулирования реактивной мощности в электрических сетях Советский патент 1978 года по МПК H02J3/18 

уменьшение является более слабым по сравнению с прямо пропорциональным, поскольку в противном случае не обеспечивается условие выключения управляемого вентиля, у которого при пониженных значениях обратного напряжения возрастает время выключения. В связи с этим при поииженных значениях напряжения сети погрешность регулирования увеличивается.

Известно также устройство, в котором для формирования импульсов тока, подзаряжаюш;их конденсатор, используются колебательные контуры, получаюш,ие энергию от дополнительных источников постоянного разнополярного напряжения. Наличие этих дополнительных источников приводит к усложнению схемы и снижению ее надежности.

Целью изобретения является уменьшение погрешности регзлирования, расширение диапазона рабочих частот устройства регулирования реактивной мош;ности при отсутствии бросков свободного тока в момент регулирования, упрош,енне устройства и повышение его надежности, обеспечение независимости амплитуды силовых запирающих импульсов напряжения от момента коммутации. Эта цель достигается тем, что в устройстве для плавного регулирования реактивной мош,ности в электрических сетях выход блока формирования силовых запираюших импульсов напряжения подключен параллельно встречно-параллельно включенным управляемым вентилям.

Кроме того, в указанном устройстве блок формирования силовых занирающнх импульсов напряжения, содержаш;ий цепочки, каждая из которых выполнена из последовательно включенного управляемого вентиля и конденсатора и анод одного из указанных управляемых вентилей соединен с катодом другого, и их обш;ая точка подсоединена к одному из выводов индуктивности, второй вывод которой подсоединен к выводу блока, подсоединенному к обш;ей точке конденсатора и встречно-параллельно включенных управляемых вентилей источника реактивной мощности, а общая точка конденсаторов указанных цепочек подсоединена к выводу блока, подключенному к встречно-параллельно включенным вентилям источника реактивной мощности, а катод и управляющий электрод управляемых вентилей блока формирования импульсов подсоединены к блоку управления, дополнительно содержит неуправляемые вентили, катод и анод которых соединены между собой и подсоединены к той же шине сети, что и конденсатор источника реактивной мощности, а другие выводы которых подсоединены к точкам соединения конденсатора и управляемого вентнля блока формирования импульсов, при этом между собой соединены разноименные электроды управляемого и неуправляемого вентилей.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжения сети, напряжения на конденсаторе-источнике реактивной мощности, силовых запирающих импульсов и импульсов управления встречно-параллельно включенными управля5 емыми вентилями; на фиг. 3 - принципиальная схема устройства, где 1 - конденсатористочник реактивной мощности; 2, 3 - управляемые вентили; 4 - блок формирования силовых запирающих импульсов напряжения; 10 5 - блок управления; 6, 7 - вспомогательные управляемые вентили; 8, 9 - конденсаторы колебательного контура; 10, 11 - неуправляемые вентили; 12 - индуктивность колебательного контура; U - напряжение сети; 15 и с - напряжение на конденсаторе-источнике реактивной мощности; Uaau.z - силовой запирающий импульс нанряжения, включающий унравляемый вентиль 2; Узап.з-силовой запирающий импульс напряжения, выключающий 0 управляемый вентиль 3; /у2-импульс управления управляемым вентилем 2; /уз-импульс управления управляемым вентилем 3; t --момент постунления силового запирающего импульса напряжения в положительный полупе5 рнод напряжения сети; 4 - момент достижения напряжением сети максимального значения в положительный полупериод; ts - момент подключения конденсатора-источника реактивной мощности к напряжению сети в 0 положительном полудериоде; t - момент прохождения через нуль напряжения сети после положительного полупериода; U-момент ноступления силового запирающего импульса нанряжения в отрицательный полупериод на5 пряжения сети; 4 - момент достижения напряжением сети максимального значения в отрицательный полупериод; t - момент подключения конденсатора-источника реактивной мощности к напряжению сети в отрицатель0 ном нолуперноде; ts - момент прохождення через нуль напряжения сети после отрицательного нолунериода.

Устройство плавного регулирования реактивной мощности содержит подключенные к 5 напряжению сети последовательно соединенные конденсатор-источник реактивной мощности 1 и встречно-параллельно включенные управляемые вентили 2 и 3, а также блок формирования силовых занирающнх импульсов Q напряжения 4 и блок управления 5. Вход блока 4 подключен к напряжению сети, а выход - к объединенным электродам встречнопараллельно включенных управляемых вентилей 2 и 3. Вход блока управления 5 подклю5 чей к напряжению сети, а его выходы подключены к переходам управляющий электродкатод встречно-параллельно включенных управляемых вентилей 2 и 3 и к блоку формирования силовых запирающих имнульсов напряжения 4. Блок формирования силовых запирающих импульсов напряжения 4 содержит колебательный контур, формирующий эти импульсы и состоящий из двух плеч, в каждое из которых входят вспомогательный управляемый вентиль (6 или 7), конденсатор (8 или

9) и общая для двух плеч индуктивность 12. Конденсатор 8 (9) служнт для накопления энергии в контуре в отрицательный (положительный) полупериод. Заряд конденсатора 8 (9) происходит до амплитудного значения напряжения сети в отрицательный (положительный) полупериод через неуправляемый вентиль 10 (11). Вспомогательный управляемый вентиль 6 (7) обеспечивает подключение отрицательного напряжения-конденсатора 8 (9) .к Управляемому вентилю 2 (3).

Работает устройство следующим образом.

Пусть в установившемся режиме работы в момент О открыт управляемый вентиль 2. Управляемый вентиль 3 при этом закрыт. Через открытый управляемый вентиль 2 конденсатор-источник реактивной мощности 1 заряжается положительной полуволной напряжения сети, и напряжение на нем повторяет напряжение сети. В момент i на управляемый вентиль 2 подается из блока формирования силовых запирающих импульсов 4 импульс USSTTZ, в результате чего вентиль 2 запирается, а конденсатор 1 отключается от сети. После момента fi напряжение сети продолжает изменяться по синусоидальному закону, а напряжение на конденсаторе 1 сохраняет то значение, которое оно достигло к моменту запирания вентиля 2, нрактически равному моменту fi. В момент 2 на управляющий электрод управляемого вентиля 3 из блока управления 5 подается импульс управления f/уз длительностью (#4 - tz) Но в момент з вентиль 3 не открывается, поскольку приложенная к нему разница напряжения сети и на конденсаторе 1 отрицательна. В момент t напряжение сети становится равным напряжению на конденсаторе 1, и под воздействием импульса управления f/уз вентиль 3 открывается. С этого момента начинается разряд конденсатора 1 на сеть, который продолжается до момента 4, после чего конденсатор 1 заряжается напряжением сети обратной полярности через продолжающийся оставаться открытым вентиль 3. В момент ts из блока формирования силовых запирающих импульсов напряжения 4 на вентиль 3 подается импульс .t3, под действием которого вентиль 3 закрывается, конденсатор 1 повторно отключается от сети, и на нем сохраняется то значение напряжения отрицательной полярности, до которого он зарядился к моменту sВ момент ts из блока управления 5 на управляющий электрод управляемого вентиля 2 подается импульс напряжения U-, длительностью (fs-fe), но вентиль 2 продолжает оставаться закрытым до тех пор, пока напряжение сети не достигнет уровня напряжения на конденсаторе 1. В момент /у равенства напряжения сети и на конденсаторе 1 вентиль 2 открывается, и конденсатор начинает разряжаться на сеть, а затем после момента t перезаряжается положительной полуволной напряжения.

Как следует из изложенного, уровень напря |сения на отключенном от сети конденсаторе

в данном устройстве практически равен величине напряжения сети в момент регулирования (ti или s), что исключает при регулировании реактивной мощности методическую погрешность. В соответствии с описанной работой блок-схемы устройства протекают и рабочие процессы в блоке формирования силовых запирающих импульсов напряжения 4 устройства, представленного на фиг. 3.

От момента О до момента i вспомогательные заправляемые вентили 6 и 7 закрыты. Конденсатор 9 заряжается положительной полуволной напряжения через неуправляемый вентиль 11, который остается открытым до момента 2. После этого напряжение сети начинает убывать и вентиль И закрывается отрицательной разницей напряжений сети и на конденсаторе 9. После момента 2 на конденсаторе 9 сохраняется амнлитудное значение напряжения сети. На конденсаторе 8 до момента 1 продолжает сохраняться амплитл дное значение напряжения сети отрицательной полярности, до которого он был заряжен в предшествующий полупериод. В момент ti на управляющий электрод вспомогательного управляемого вентиля 6 из блока з равления 5 поступает управляющий импульс (на временных диаграммах не показан), и вентиль 6 открывается. Отрицательное напряжение на конденсаторе 8 через открытый вентиль 6 и индуктивность 12 оказывается приложенным к управляемому вентилю 2 и закрывает его. Запирание вентиля 6 происходит при изменении направлении тока, начавшегося в контуре, состоящем из конденсатора 8, вентиля 6 и индуктивности 12 колебательного процесса. В результате этого после момента Л закрыты все управляемые и неуправляемые вентили (на конденсаторе 8 - некоторое напряжение положительной полярности). В момент, определяемый уровнем напряжения на конденсаторе 8, неуправляемый вентиль 10 откроется и через него в отрицательный полупериод конденсатор 8 вновь зарядится до амплитудиого значения отрицательной полярности.

В момент 5 из блока управления на управляющий электрод вентиля 7 поступает импульс управления (на временных диаграммах не показан) , и вентиль 7 открывается.

Напряжение на конденсаторе 9, отрицательное по отношению к управляемому вентилю 3 и приложенное к последнему через открытый вентиль 7 и индуктивность 12, закрывает его. В результате начавшегося колебательного процесса в контзфе, состоящем из конденсатора 9, вентиля 7 и индуктивности 12, после прохождения тока в этой цепи через НУЛЬ закрывается вентиль 7. На конденсаторе 9 после этого остается некоторое напряжение отрицательной полярности.

В некоторый момент, определяемый этим напряжением, нелшравляемьтй вентиль 11 откроется, и через него конденсатор 9 начинает вновь заряжаться в следующем положительном полупериод до амплитудного значения

напряжения сети. В дальнейшем работа схемы повторяется.

Таким образом, коммутация вентиля 2 всегда осзществляется с помощью одного и того же напряжения на конденсаторе 8 независимо от момента коммутации /i вентиля 2.

Аналогично -коммутация вентиля 3 осуществляется всегда с помощью одного и того же напряжения на конденсаторе 9 независимо от момента коммутации t вентиля 3.

Использование предлагаемого устройства плавного регулирования реактивной мощности в электрических сетях позволяет уменьшить погрещность регулирования за счет исключения методической погрещности, особенно в сетях с пониженной величиной номинального напряжения и в еще большей степени в сетях с повышенной частотой напряжения, расширяя тем самым диапазон рабочих частот. Кроме того, исключение дополнительных источников постоянного разнополярного напряжения упрощает устройство, повыщает его надежность, уменьшает габариты и вес, а обеспечение независимости амплитуды силовых запирающих имщльсов напряжения от момента коммутации повыщает коммутационную устойчивость Зстройства.

Формула изобретения

Устройство для плавного регулирования реактивной мощности в электрических сетях, содержащее источник реактивной мощности, включающий конденсатор и встречно-параллельно включенные управляемые вентили, блок формирования силовых запирающих импульсов напряжения, выход которого подключен к напряжению сети, а его выходы - к управляющим электродам встречно-параллельно

включенных вентилей и к блоку формирования силовых запирающих импзльсов напряжения, блок формирования силовых запирающих импульсов напряжения содержит цепочки, каждая из которых выполнена из последовательно включенного управляемого вентиля и конденсатора, анод одного из указанных управляемых вентилей соединен с катодом другого, а их общая точка подключена к одному из

выводов индуктивности, второй вывод которой подключен к выводу блока, подсоединенному. к общей точке конденсатора и встречно-параллельно включенных управляемых вентилей источника реактивной мощности, а общая точка конденсаторов указанных цепочек подсоединена к выводу блока, подключенному к встречно-параллельно включенным вентилям источника реактивной мощности, катод и управляющий электрод управляемых вентилей

блока формирования импульсов подсоединены к блоку управления, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности регулирования и расширения диапазона рабочих частот, выход блока формирования силовых запирающих импульсов напряжения подключен параллельно встречно-параллельно включенным управляемым вентилям, блок формирования силовых запирающих импульсов дополнительно содержит неуправляемые вентили,

анод и катод которых соединены между собой и подсоединены к той же шине сети, что и конденсатор источника реактивной мощности, а другие выводы вентилей подсоединены к точкам соединения конденсатора и управляемого

вентиля блока формирования импульсов, при этом между собой соединены разноименные электроды управляемого и неуправляемого вентилей.

ipusj

XTX

(pus. 2

°-

n

12 -/V