Регулируемая конденсаторная установка Советский патент 1979 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано к тех случаях, когда необходимы конденсаторные установки с плавно изменяю1цейся емкостью в установках с продоль юйемкостной компенсацией, в статических преобразователях однофазного наиряжения в многофазное, для возбуждения асинхронных генераторов и др. Известна регулируемая конденсаторная установка, нредставляюн1ая собой многЬ{|)азный выпрямитель на управляемых вентилях с искусственной коммутацией,, нагруженный на дроссель с большой индуктивностью 1. Недостатком такой установки является ее сложность, больплая установленная мощность оборудования на единицу реактивной мощности, сравнительно узкий диапазон регулирования реактивной мон ности, искажение тока выешими гармоническими составляющими. Известна регулируемая конденсаторная установка в виде последовательно включенных конденсатора и двух встречно-параллельно соединенных управляюндих вснтилей. Однако для ограничения броеков свободного тока в момегггы коммутации она должна быть снабжена дополнительным имнульсным нодзарядным устройством , RO всех этих установкахвеличина эквивалентной емкости регулируется только в сторону ее снижепия от уетановленного значення. Наиболее близким по технической сущности к нредлагаемому изобретению является устройство,, содержащее конденсатор, шунтированный управляемыми вентилями. Эквивалентная емкость конденсаторной установки регулируется в пределах от минимального значения, онредсляемого емкостью конденсатора, шунтированного управляемыми вентилями, до любой еколь угодно большой величины за счет изменения длительностн включенного состояния вентилей от нуля до полунериода питающего напряжения 4. Однако для реализации устройства необходимы запираемые по управлению управляемые вентили, а диапазон регулирования эквивалентной емкости конденсаторной установки ограничен ро минимальному значению емкостью конденсатора, величина которого должна быть достаточно большой, чтобы ограничить до допустимых пределов скорость нарастания напряжения на запираемых по управлению вентилях. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования и повышения мошности установки Путем использования незапираемых по управлению вентилей, в качестве которых могут быть использованы серийно выпускаемые тиристоры. Указанная цель достигается тем, что регулируемая конденсаторная установка, содержащая конденсатор, шунтированный встречно-параллельно включенными управляемыми вентилями, снабжена двухобмоточным трансформатором, диодами и конденсаторами, причем диоды включены последовательно и согласно с управляемыми вентилями, к одноименным силовым электродам каждого из которых подключены одноименные зажимы обмоток трансформатора, шунтируюшие через последовательно подключенные конденсаторы управляемые вентили. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема установки; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняюшие ее работу. Регулируемая конденсаторная установка содержит конденсатор 1, управляемые вентили 2 и 3, например, обычные не запираемые по управлению тиристоры; диоды 4 и 5, двухобмоточный трансформатор 6 с раздельными обмотками 7 и 8; конденсаторы 9 и 10. . ,.,. ;,: ,:..,.„.:,.,... Диоды 4 и 5 включены последовательно и согласно с тиристорами 2 й- 3. К одноименным силовым электродам тиристоров подключены одноименные зажимы обмоток 7 и 8 (например, начала) двухобмоточного трансформатора, которые через конденсаторы 9 и 10 шунтируют соответствующие управляемые вентили. Работа установки в установившемся режиме происходит следуюшим образом. Пусть в момент, принятый за (фиг. 2), включен тиристор 2, который пропускает ток io , а конденсатор 9 заряжён от предыдущего цикла (УЭ). В момент t, включается тиристор 3 и подключает обмотку 7 трансформатора к конденсатору 9, так что к его отрицательной обкладке подключается начало обмотки. Это создает импульс тока в обмотке 8 (i8 ), который направлен навстречу току, текущему по тиристору 2. Этот импульс тока превьипает ток io . и тиристор 2 запирается. Запирание обоих тиристоров приводит к зарядке конденсаторов 1 и 9 током io , которая происходит в течение времени (ti -1з ) снижения тока 1о до нуля. -.тД-ск t)(t,in где Ц -напряжение на конденсаторе 1, в интерва ;те времени от tz до tj, равное напряжению на конденсаторе 10; С к- емкость конденсаторов 9, 10. В момент времени tj ток io изменяет направление и диод 4 запирается, препятствуя разрядке конденсатора 10. Напряжение U| определяетсятолько емкостью конденсатора Л и мгновенным значением тока о в интервале от 1з до 14. Ц Ucm - jio (t)dt. При снижении напряжения Ц до включается тиристор 3 и шунтимомент t| рует конденсатор 1. Далее в момент t, включается тиристор 2. При разряде конденсатора 10 через обмотку 8 выключается тиристор 3. Током ij в интервале происходит заряд конденсаторов 1 и 9, а после смены направления тока ij происходит разряд конденсатора 1 и включение тиристора 2. Далее процесс повторяется. Поскольку включение соответствующего по направлению вентиля, шунтирующего конденсатор I, может производиться ли1нь в моменты снижения напряжения на нем до нуля, то регулирование величины эквивалентной емкости статического конденсатора может осуществляться только путем регулирования мо.мента запирания щунтируюпхих вентилей. Это запирание осуществляется за счет конденсаторов 9 и 10 и второго управляемого вентиля, который используется для выключения шунтирующего конденсатЪр тиристора,как коммутирующий. Поочередное использование одного из вентилей в качест.ве шунтирующего, а другого.как коммутирующего позволяет выполнять регулируемую конденсаторную установку для больщих Moiiiностей на серийных тиристорах. Если ток io , протекающий через конденсаторную установку, определяется как io- U cosw t, .(3) то заряд конденсатора будет происходить медленнее, чем разряд, и поэтому угол у, при котором производится запирание тиристора, измеряемый относительно момента изменения направления тока i, будет не равен углу а., при котором напряжение на конденсаторе 1 снижается до нуля и производится включение очередного тиристора. Неравенство углов а и j3 приводит к возникновению эффекта щунтирующей активной проводимости в регулируемой конден; саторной установке за счет сдвига по фазе (в сторону опережения) первой гармонической составляющей напряжения по сравнению с режимом работы устройства-прототипа 4, при котором углы а и /3 равны. Если ни один из тиристоров не включается, емкость установки определяется величиной С| - емкостью конденсатора I, а моменты смены полярности напряжения на конденсаторе будут происходить при угле . Минимальное значение Q в устройстве-прототипе 4 может выбираться из условия ограничения на допустимом уровне скорости нарастания напряжения (du/dt) д на запираемых вентилях при протекании по ним тока io , определяемого выражением (3). 8этом случае (du/dt)son(4) В предлагаемом устройстве выражение (4) определяет минимальную суммарную емкость конденсаторов d и С, поэтому Q CM«H-GH .(о) Емкость С коммутирующих конденсаторов 9и 10 может оказаться больше мини.мально необходимой емкости С„у„, определяемой, выражением (4).. В этом случае емкость О конденсатора 1 определяется из условий допустимого или необходимого минимального значения емкости регулируемой конденсаторной установки, которая может быть значительно меньше величины СпцнПрименение предлагаемого изобретения целесообразно во всех случаях, когда необходимо плавное регулирование эффективного значений емкости конденсаторной установки От минимального значения, определяемого емкостью конденсатора 1, до сколь угодно большого значения.. Причем использование серийных незапираемых тиристоров позвОо1яет создавать такие установки для больншх мощностей. Снижение емкости конденсатора 1 до любой необходимо малой величины не приводит к самопроизвольному отпиранию тиристоров за счет ограничения скорости нарастания напряжения при заряде включенных параллельно одного из коммутирующих конденсаторов и кондсенатора 1. Формула изобретения Регулируемая конденсаторная установка, содержащая конденсатор, шунтированный встречно-параллельно включенными управляемыми вентилями, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения мощности установки путем использования незапираемых по управлению вентилей, установка снабжена двухобмоточным трансформатором, диодами и конденсаторами, причем диоды включены последовательно и согласно с управляемыми вентилями, к одноименным силовым электродам каждого из которых подключены одноименные зажимы обмоток трансформатора, шунтирующие через последовательно подключенные конденсаторы управляемые вентили. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 202312, кл. Н 02 J 3/18, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР № 230959, кл. Н 02 J 3/18, 1963. 3.Авторское свидетельство СССР № 275212, кл. Н 02 J 3/18, 1964.. 4.Авторское свидетельство СССР № 216824, кл. Н 02 J 3/18, 1966.

K Vfftb4 J4 r-;.

23